Самым важным узлом в любой электроудочке является электронный блок. Он представляет из себя импульсный преобразователь, повышающий напряжение с 12 В (или 24 В) до 300…800 В (а в некоторых устройствах и более) и формирующий на выходе короткие импульсы с частотой от 8 до 100 Гц.

По способу получения выходного импульса все электрические схемы можно разделить на два типа. Первый — импульсный преобразователь, в котором сразу формируется импульс на выходе при включении питания (так называемые однотактные обратноходовые преобразователи, рис. 2.4, а). Второй тип — преобразователь, работающий на накопительные конденсаторы, у которых частотой разряда конденсаторов управляет дополнительный автогенератор (рис. 2.4, б).

Как видно из функциональной схемы, первый вариант получается проще, но в этом случае аккумулятор должен использоваться такой, который может кратковременно отдавать значительный ток. Так, например, для средних значений выходного напряжения Uu =300 В и сопротивления воды между электродами Я = 20 Ом ток в импульсе составит 1и — 15 А. Согласно закону сохранения энергии (мощности), этот ток пересчитывается в первичную обмотку импульсного трансформатора через коэффициент трансформации п = = 25 следующим образом: 1вх — 1и ? п = 15 • 25 = 375 А.

Второй вариант схемы обычно содержит двухтактный выходной каскад и позволяет получить большую мощность в нагрузке при менее жестких требованиях к источнику питания за счет того, что ток от источника берется в течение более продолжительного времени и энергия накапливается во вторичной цепи на конденсаторах, после чего они разряжаются через воду. Отдаваемая в воду энергия зависит от напряжения, до которого зарядятся конденсаторы, а также сопротивления воды.

Имеющийся запас по мощности позволяет увеличить зону действия электроудочки за счет увеличения расстояния между анодом и катодом (т. е. сачком и противовесом).

Во всех промышленных устройствах выходное напряжение обычно дискретно регулируется (с шагом 50 или 100 В). Такая регулировка необходима, чтобы получить в воде оптимальный ток. Его значение зависит от расстояния между электродами и удельной проводимости воды (д). Параметр «удельная проводимость воды» измеряется в конкретном водоеме на расстоянии 1 м. (Единица измерений в системе СИ: Сименс/метр (См/м).) Это значение, а точнее, допустимый диапазон значений обычно указывается в паспортных данных на электроудочку и характеризует возможность ее эффективного применения на конкретном водоеме.

В различных публикациях довольно часто указывают значения единиц удельной проводимости в разной размерности, например, миллисименсах на метр (мСм/м) или микросименсах на сантиметр (мкСм/см), что соответствует:

1 (См/м) = 1000 (мСм/м) = 10000 (мкСм/см), так как 1 (мСм/м) = 10 (мкСм/см).

Обычно удельная проводимость воды в пресноводных водоемах находится в диапазоне 5… 100 мСим/м, но может быть и больше, доходить до 2000 мСим/м в опресненных зонах морских заливов и лиманах. К тому же в зависимости от температуры она меняется: у увеличивается на 2% при увеличении температуры на 1°С.

Так как удельная проводимость — это величина, обратная удельному сопротивлению:

y=1/p

в расчетах иногда применяют удельное сопротивление р (Ом/м).

В реальной конструкции между электродами расстояние всегда больше метра, к тому же за счет того, что площадь электродов делают разной (катод всегда шире), упрощенную эквивалентную схему нагрузки можно представить как параллельное включение большого числа точечных резисторов (рис. 2.5), и нас больше интересует сопротивление R (или проводимость — G) массы воды, которая находится между электродами. Сопротивление воды между электродами чаще всего находится в диапазоне от 2 до 200 Ом. Зависимость между током и напряжением в цепи в этом случае в соответствии с законом Ома, может выражаться следующим образом:

I=UXG=U/R

Мощность, которая требуется для электропова при использовании постоянного тока может быть рассчитана по одной из трех формул: P=UXI= U2/R = U2XG.

Простейший расчет показывает, что, например, при среднем значении общего сопротивления воды между электродами 20 Ом и напряжении 300 В потребляемая от источника мощность составит Р = 4500 Вт. Тут никакого аккумулятора надолго не хватит. Причем мы еще не учитываем потери в самом преобразователе электронного блока, которые в лучшем случае составят не меньше 10… 15% от выходной мощности.

При использовании импульсного режима работы электроудочки потребляемая мощность от источника зависит от формы и частоты импульсов. Форма выходных импульсов может иметь вид один из показанных на рис. 2.6 (правда, встречаются и другие, так, например, фирма Smith-Root Inc. рекламирует электроудочку с 256 вариантами выходного сигнала). За рубежом также используют электронные блоки с программируемой формой сигнала (Р. О. W.). Они обеспечивают синтез любой формы, что позволяет выбирать ту, которая является самой безопасной для конкретного вида рыб.

Использование режима автоматического изменения параметров у импульсов за цикл работы устройства позволит вам при более узких выходных импульсах добиться тех же самых результатов, что и при широких, при этом более экономно и эффективно расходуя энергию источника питания. Как это действует на интервале времени в 10 с, поясняет рис. 2.7. Когда включается электронный блок, чтобы привлечь рыбу с расстояния 3 м требуется большая мощность, чем когда она уже находится поблизости. Но, чем ближе рыба приближается к аноду, тем больше становится плотность тока, что может ей помешать

дойти до сачка. Управляя формой выходных импульсов, можно уменьшить неравномерность электрического поля, по мере приближения рыбы к аноду. Для этого в начальный момент формируются более широкие импульсы и автоматически постепенно уменьшаются (как это показано на графике а), либо плавно увеличивается их частота при неизменной длительности (б) — в обоих случаях эффект будет тот же. Это уменьшает опасную для рыбы зону вблизи анода (если она до него доплыла), что особенно важно при отлове экземпляров для научных целей, когда после выполнения необходимых исследований и замеров рыбу отпускают.

В простейших схемах наиболее часто используются две формы: прямоугольные и экспоненциальные импульсы. Экспоненциальная форма получается за счет разряда выходных конденсаторов. В этом случае недостатком сигнала является зависимость ширины импульсов от сопротивления нагрузки. И при низком значении сопротивления воды ширина их может снизиться настолько, что эти импульсы уже не будут эффективно воздействовать на рыбу.

Для обычных прямоугольных импульсов (рис. 2.6, а) среднюю мощность можно рассчитать, учитывая их коэффициент заполнения:

D=tu/T

где tu — длительность импульсов, Т — период. Иногда значение D указывают в процентах, для чего полученный результат умножают на 100%.

Так как потребляемая энергия (W = P-f) — это средняя мощность расходуемая в единицу времени (секунду), то мощность в импульсе (Ри — Uu ? 1и) связана со средней мощностью следующим соотношением: Р — Ри ? D (постоянное напряжение имеет коэффициент заполнения D= 1).

Так, при выходном напряжении 300 В для длительности импульса 1,5 мс при частотах 10 и 50 Гц средняя потребляемая мощность составит соответственно от 70,5 и 337,5 Вт. Поэтому, чтобы уменьшить этот разрыв, обычно увеличивают ширину импульсов при снижении частоты, например так сделано в промышленном устройстве «Эллор-02».

Думаю, что у многих возник естественный вопрос, а какая форма импульсов самая эффективная для электролова? В этом направлении проведено немало исследований, результаты которых у разных авторов не совпадают. Например, в [10, с. 46] приводится такой ряд форм импульсов, расположенных по мере снижения эффективности их воздействия на рыб:

а) экспоненциальные;

б) полусинусоидальные однофазного выпрямления (50…60 Гц);

в) выпрямленный однофазный переменный ток (не сглаженный);

г) прямоугольные импульсы длительностью более 1 мс при частоте менее 200 Гц;

д) четвертьсинусоидальные импульсы длительностью 5 мс при частоте 50 Гц;

е) такие же импульсы, но при частоте 100 Гц;

ж) прямоугольные импульсы длительностью более 50 мс при частоте менее 10 Гц;

з) прямоугольные импульсы длительностью более 0,25 мс при частоте более 400 Гц.

По данным, приведенным в [11], импульсы разных форм располагаются по степени проявления анодной реакции у рыб в такой последовательности (от лучших к худшим), правда, при этом не учитываются частотные характеристики:

? прямоугольные;

? полу- и четвертьсинусоидальные;

? экспоненциальные апериодические.