ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НОВОГО КЛАССА

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НОВОГО КЛАССА

Разработана концепция электродвигателя, потребляющего во много раз меньшую электрическую мощность, чем развиваемая им механическая. Все находится в полном соответствии с известными законами физики и законами сохранения энергии. Дело в том, что в известных электродвигателях только очень малая часть потребляемой мощности используется для создания работы, а основная часть тратится на преодоление так называемой обратной(или генераторной) ЭДС, возникающей согласно закону Ленца во вращающемся роторе. Во всех руководствах по электротехнике утверждается, что КПД электродвигателя может достигать 80-98%, но проведя необходимые исследования, я убедился, что это не так, а истинный КПД электродвигателя не превышает 5-10%, поэтому имеются огромные резервы для его увеличения, и соответственно улучшения экономичности электродвигателя во много раз.

Пока ротор двигателя неподвижен, подведенное к нему напряжение создает ток в катушках намагничивания, который и обеспечивает силовое взаимодействие заставляющее вращаться ротор. Сила магнитного поля катушек зависит только от тока в них и количества витков провода. Поэтому при неподвижном роторе нужная сила тока достигается при небольшом напряжении питания. Она зависит в основном от активного сопротивления обмоток. А потребляемая двигателем мощность равна произведению потребляемого тока, на напряжение питания. Но когда ротор приходит во вращение, в его катушках начинает генерироваться ЭДС, которая всегда направлена навстречу питающему напряжению(компенсирует его). Поэтому для поддержания нужной силы тока приходится поднимать напряжение питания. При этом растет и потребляемая мощность. На практике, почти вся потребляемая электродвигателем мощность уходит на преодоление генераторной ЭДС. И только очень малая часть используется собственно для работы. Это можно объяснить следующим образом:

механизм возникновения противоЭДС в двигателе

При вращении ротора двигателя, относительно статора, согласно закона Ленца, возникает так называемая генераторная, или противоЭДС, которая всегда направлена навстречу питающему двигатель напряжению, и обусловлена током, возникающим в проводниках двигателя, пересекающих силовые магнитные линии при взаимном перемещении полюсов ротора и статора.

Таким образом, мы видим что:
Uд = Uп – Uг
где Uп - напряжение подведенное к двигателю
Uг - напряжение выработанное двигателем при вращении ротора, или противоЭДС
Uд - напряжение которое необходимо подать чтоб двигатель вращался на номинальных оборотах.

На рисунке 1 показан механизм возникновения противоЭДС в двигателе.

Если вращать рамку в магнитном поле то по правилу правой руки в ней наводится ЭДС, величина которой определяется по формуле:



Ея = vBlsinα = vBl
Где – l – длина проводника 
v – скорость движения проводника
B – величина магнитной индукции
при замыкании рамки на нагрузку по ней протекает ток.

Для совершения работы, к рамке необходимо подвести напряжение от источника питания

Для совершения работы, к рамке необходимо подвести напряжение от источника питания, как показано на рисунке 2.

Тогда по правилу левой руки, она начнет вращаться под действием силы:

Где – l – длина проводника 
I – ток рамки
B – величина магнитной индукции

Таким образом, у нас получается, что если по рамке течет ток, она вращается, и в тоже время, если рамка вращается, в ней наводится ЭДС, и вся проблема в том, что оба эти процесса протекают одновременно и встречно друг другу, как показано на рисунке 3.

 

оба эти процесса протекают одновременно и встречно друг другу

Мне удалось найти теоретически и подтвердить опытным путем такое взаимодействие магнитных полей в двигателе, при котором генераторная ЭДС не вызывает необходимости поднимать напряжение питания двигателя. Следовательно, появляется возможность во много раз снизить потребляемую двигателем электрическую мощность при неизменной выходной механической. И довести истинный (реальный) КПД до 90-95%, вместо 5-10% у современных двигателей. При этом электродвигатели будут вырабатывать в 10-20 раз большую механическую мощность, чем потребляют электрическую. Сейчас разработано несколько эскизных проектов двигателей, в которых возможно получение на порядок большей механической мощности, относительно затраченной электрической. В качестве дополнения привожу теоретические выкладки одного автора(не могу сказать фамилию, так как не знаю),исследовавшего работу электродвигателя в разных режимах. Взаимного притягивания полюсов, и взаимного отталкивания. Какой метод лучше.

Из традиционных понятий "лучшим" методом должен был быть вариант возбуждения полюсов статора приводящий к притяжению полюсов ротора, и это заключение может быть установлено, рассматривая энергию, сохраненную в двух катушках La и Lb, имеющих взаимную индуктивность М. Тогда сохраненная энергия:

и взаимная индуктивность М является максимальной, когда полюса находятся в выравненном состоянии, следовательно в конце цикла, когда сила притяжения - максимальна, мы нуждаемся в коммутации обмоток, сохраненная энергия в обмотках - также максимальна. Поэтому, когда катушки возбуждены на притяжение, и чем больше сила притяжения, тем больше энергия, которая будет рассеяна.

Это - логическое заключение следует из рассмотренного выше, и кажется что так, как электрическая энергия - максимальна, когда катушки притягиваются, механическая энергия - также максимальна, и поэтому чем больше электрическая преобразованная энергия, тем больше произведенная механическая энергия, и тем "лучше" метод который состоит в том, чтобы возбудить полюса статора так, чтобы полюса ротора притягивались, и во всех классических электромоторах работает этот принцип.

Когда катушки возбуждены, на отталкивание, энергия, сохраненная в цепи (Er):

которая меньше чем сохраненная энергия, в случае когда катушки притягиваются (Ea) на величину 2MIaIb.

Позвольте нам теперь рассмотреть механические силы на роторе. В реальном двигателе статорные обмотки вставлены в щели вокруг внутреннего диаметра статора, и когда токонесущий проводник размещен в этом магнитном поле, он испытывает силу в соответствии с фундаментальным уравнением:

F = BI1 (4)

Из этого уравнения, действительного определения силы Ампера, мы можем сделать вывод, что величина силы, действующей на токонесущий проводник в магнитном поле, является одинаковой независимо от направления тока. 
Здесь наблюдается аномалия, поскольку мы видели из вышеупомянутого уравнения и из определения силы ампера, что величина силы между двумя катушками - та же самая, вне зависимости притягиваются катушки или отталкиваются, но количество энергии, требуемой для производства силы притяжения, согласно уравнения (2), намного больше, чем требуемое для производства силы отталкивания, согласно уравнения (3), и потому функция электромотора в производстве вращающего момента из силы между двумя магнитными полями, "лучшим" методом теперь кажется метод силы отталкивания, а не метод силы притяжения.

Если катушки идентичны и соединены последовательно так, чтобы ток в обеих катушек был одинаков, то можно показать, что, когда коэффициент сцепления равен единице, энергия обязанная производить силу притяжения согласно уравнения (2), упрощенно будет:

а энергия, требуемая чтобы произвести силу отталкивания согласно уравнения (3), упрощенно:

Другое преимущество использования полей отталкивания в том, что взаимная индуктивность - максимальна, когда сила - максимальна, но это происходит в начале цикла а не в конце, и также, в случае отталкивания полей и принятием единичного коэффициента, - сохраненная энергия - ноль, и независимо от того какую величину силы нам нужно произвести, увеличивая ток, сохраненная энергия останется нолем.

Смотри также:

НАПИСАТЬ ПИСЬМО АВТОРУ ПУБЛИКАЦИИ

Ваш E-mail:*

Сообщение:*

 

Версия для печати
Автор: Шурыгин Юрий Александрович
Адрес для переписки: Россия, г.Кемерово, Железнодорожная 126
Дата публикации 08.02.2013гг


вверх