Кпд процесса

[bigbang000]

Подскажите куда копать. Как хотя бы примерно оценить кпд следующего процесса.
Есть два плоских заряженных конденсатора.(связи между ними нет). Далее мы берем и механически меняем местами обкладки каждого конденсатора местами, то есть было +- и +- стало ++ и - -. Далее соединяем одну обкладку первого кондесатора с другой второго через сопротивление. Модель происходящих при этом процессов мне понятна. будет просто течь ток и система вернется в прежнее состояние-двух заряженных конденсатора. По факту произойдет простое преобразование мех. работы в ток. Что подтвердилось в экспериментальной установке с точностью 50%. Но из-за сложности установкаи(токи утечки) точнее никак не получается посчитать теоретический кпд. Вопрос чисто практический. напряженние на обкладках 50кв, частота 1килогерц,токи мизерные, внутренне сопротивление нулевое. Какие процессы могут уменьшить кпд преобразования? Подозреваю что все потери будут в диэлектрике , между обкладками кондесатора на переполяризацию при смене заряда одной обкладки. Каких их оценить ? Что еще, может быть излучение, ионизация, эмиссия?

[LLeonid3]

bigbang000, ваша задача похожа на каверзный вопрос в такой же задаче про одинаковые конденсаторы, один заряжен , а другой нет, при соединении их обкладок происходит перераспределение заряда и общая энергия уменьшается в два раза. Куда утекла?
В вашей задаче замените проводник резистором и легко подсчитаете потери в этом резисторе, потери на излучение пренебрежимо малы.. Без резистора ток очень большой, соответственно вырастут потери на излучение, пренебрегая потерями на тепло получатся те же 50%.

[bigbang000]

Это не каверзный вопрос, это реальная установка. модификация электрофорной машины.
Упрощу вопрос. Какие потери в диэлектрике конденсатора будут если периодически на одной обкладке будет меняться заряд на противоположенный?

[EUgeneUS]

bigbang000
1. КПД установки, как и всех электро-статических генераторов, будет низким. Единицы процентов или меньше.
2. Проблема всех электро-статических генераторов в том, что при разумных напряжениях (скажем, до единиц мегавольт) электростатические силы, против которых совершается работа, невелики. А значит небольшие механические потери, например, на трение щекток-токосъемников или на вязкость воздуха, будут приводить к драматической деградации КПД.
3. Что касается потерь в диэлектриках, то
а) погуглите про тангенс угла потерь для стандартных электротехнических диэлектриков и его зависимость от частоты.
б) сразу можно сказать, что потери на переполяризацию диэлектриков будут
- сильно меньше потерь в механике,
- заметно меньше потерь на всевозможные утечки заряда (например, на ионизацию воздуха).
Если Вы не используете какой-нибудь сегнетоэлектрик, конечно.

-- 14.10.2022, 07:36 --

Что касается оценок КПД, то, ИМХО, лучше сделать прямые измерения. Например так:
1. Вносим изменение в конструкцию так, чтобы вся механика работала штатно, но заряд на конденсаторах не накапливался. Раскручиваем до штатной скорости, замеряем $P_1$ - подводимую мощность на таком холостом ходе. Это будет оценка механических потерь (трение в конструкции, потери на вязкость воздуха и т.д.)
2. Включаем конструкцию штатно, подключаем нагрузку. Замеряем $P_2$ - подводимую мощность в этом режиме и $P_3$ - электрическую мощность в нагрузке (полезную мощность). $P_2 - P_1 - P_3$ - это будет оценка электрических потерь (утечка зарядов, потери на переполяризацию диэлектрика и т.д.).

[bigbang000]

Спасибо за ответ. Но вы не внимательно прочитали вопрос. Интересует не кпд всей установки, а кпд одного процесса- если совсем упростить, на одну пластину разряженного привносят заряд, не трогая при этом вторую пластину. Компенсация заряда будет за счет поляризации диэлектрика. Аналогия данного процесса это сжатая пружина. Вопрос в том, когда дадут выйти заряду из этого конденсатора, сколько процентов энергии мы получим обратно. токами утечек нужно пренебречь, предполагая что все заизолированно.
Расчет потерь в полярном диэлектрике с тангенсом 0.0003 и диэл проницаемостью 2 при частоте 1килогерц дает 1% потерь. Что слишком как то оптимистично.

[EUgeneUS]

bigbang000 в сообщении #1567139 писал(а):

Но вы не внимательно прочитали вопрос

Я внимательно прочитал вопрос и дал на него исчерпывающий ответ. Но воспользоваться ответом Вы не смогли

bigbang000 в сообщении #1567139 писал(а):

Расчет потерь в полярном диэлектрике с тангенсом 0.0003 и диэл проницаемостью 2 при частоте 1килогерц дает 1% потерь. Что слишком как то оптимистично.

Если тангенс угла потерь равен $0.0003$, то и потери будут $0.0003$ или $0.03$% ($0.02999...$% если быть более точным), а не 1%.

[bigbang000]

а вот это интересно. можно поподробнее? почему такая разница в сравнении с формулой?

-- 20.10.2022, 13:09 --

а вот это интересно. можно поподробнее? почему такая разница в сравнении с формулой?

[EUgeneUS]

bigbang000 в сообщении #1567206 писал(а):

почему такая разница в сравнении с формулой?

Не знаю. Потому что не знаю, какую формулу Вы подразумеваете\используете.

[wolfbany]

Наглядную схему бы...