RU2178940C2 - Electric power generator - Google Patents
Electric power generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2178940C2 RU2178940C2 RU97102372A RU97102372A RU2178940C2 RU 2178940 C2 RU2178940 C2 RU 2178940C2 RU 97102372 A RU97102372 A RU 97102372A RU 97102372 A RU97102372 A RU 97102372A RU 2178940 C2 RU2178940 C2 RU 2178940C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- generator
- force
- brackets
- magnets
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в народном хозяйстве и в быту. The invention relates to the field of energy and can be used in the national economy and in everyday life.
Известен генератор электрической энергии, содержащий корпус со статором, с постоянными магнитами, закрепленный на валу ротор с катушками обмотки. Статор с магнитами служит для возбуждения главного магнитного поля машины, а во вращающемся роторе индуктируется ЭДС и проходят токи. A known generator of electrical energy containing a housing with a stator, with permanent magnets, mounted on the shaft of the rotor with winding coils. A stator with magnets serves to excite the main magnetic field of the machine, and EMF is induced in the rotating rotor and currents pass.
С. А. Гусев. Очерки по истории развития электрических машин. ГЭИ. М. - Л. 1955 г. , с. 80-81, фиг. 2-8. S. A. Gusev. Essays on the history of the development of electric machines. SEI. M. - L. 1955, with. 80-81, FIG. 2-8.
Недостатком такого генератора электрической энергии является, недостаточный коэффициент полезного действия и производительность из-за малой плотности поступающего потока энергии, которая образуется в зазоре между ротором и статором, а также из-за того, что затрачивается большая механическая работа при преобразовании механической энергии в электрическую. The disadvantage of such an electric energy generator is the insufficient efficiency and productivity due to the low density of the incoming energy flow, which is formed in the gap between the rotor and the stator, and also because it takes a lot of mechanical work to convert mechanical energy into electrical energy.
Задача, решаемая изобретением, состоит в том, чтобы за счет изменения конструкции генератора сделать генератор простым для изготовления в технологическом плане, кроме того, в самом генераторе электрической энергии, за счет установки постоянных кольцевых магнитов на статоре одноименными полюсами вплотную друг к другу, увеличить плотность массы поступающего потока потенциальной магнитной энергии, при помощи которой, за счет совершения механической работы, в зазоре между ротором и статором, в проводниках ротора индуктируется ЭДС, а также, одновременно с этим, за счет уменьшения ширины намотки катушек ротора и сжатия магнитной массы магнитного поля, уменьшить в генераторе электромагнитный тормозной момент, стремящийся к бесконечно малой величине и за счет этого уменьшить в генераторе электрической энергии затрачиваемую механическую работу, при индуктировании ЭДС, в результате получить в генераторе электрической энергии коэффициент полезного действия больше единицы и одновременно с этим за счет применения промежуточных щитов увеличить мощность генератора электрической энергии. The problem solved by the invention is to, due to changes in the design of the generator, make the generator easy to manufacture technologically, in addition, in the electric energy generator itself, by installing permanent ring magnets on the stator with the same poles close to each other, to increase the density the mass of the incoming flux of potential magnetic energy, with which, by performing mechanical work, in the gap between the rotor and the stator, EMF is induced in the rotor conductors, and also, at the same time, by reducing the width of the winding of the rotor coils and compressing the magnetic mass of the magnetic field, reduce the electromagnetic braking torque in the generator, which tends to an infinitely small value and due to this, reduce the mechanical work spent in the electric energy generator when inducing EMF, resulting in in the electric energy generator, the efficiency is greater than unity and at the same time, through the use of intermediate shields, increase the power of the electric generator oh energy.
Указанная задача достигается тем, что в одном генераторе электрической энергии содержится группа генераторов электрической энергии, генератор состоит из двух боковых подшипниковых щитов и внутренних промежуточных щитов, зафиксированных между собой при помощи распорных трубок и шпилек с резьбовым соединением, кроме того, подшипниковые щиты с наружной стороны содержат приделанные ребра жесткости, изготовленные заодно с корпусами подшипников, а с внутренней стороны, совместно с внутренними промежуточными щитами, содержат базовый кольцевой, составной упор и направляющие, образующие Т-образные пазы, располагающиеся на равномерном шаговом расстоянии, в которые до упора, при помощи Т-образных выступов-салазок, установлены одноименными полюсами вплотную друг к другу корпуса с постоянными кольцевыми магнитами, в которых предусмотрена прорезь, образующая на статоре внутри магнитов кольцевую дугообразную полость для ротора, корпуса для постоянных кольцевых магнитов состоят из дуралюминиевого сплава, постоянные кольцевые магниты закреплены в корпусах при помощи клея и зафиксированные в пазах боковых подшипниковых щитов и внутренних промежуточных щитов от выпадания при помощи угольников с прижимными болтами со стопорной гайкой, которые прикреплены на щитах резьбовым соединением, и закрыты с наружной стороны цилиндрическим круговым кожухом, состоящим из двух половин, соединенных между собой при помощи резьбового соединения болтов с гайкой, а ротор, закрепленный на валу, содержит в себе группу роторов, каждый из которых посажен неподвижно на вал при помощи шпонок через промежуточные втулки и состоит из двух дисков, собранных в пакет при помощи резьбового соединения, на дисках установлены и зафиксированы в пазах при помощи прихватов, имеющих отверстие под болт, кронштейны, изготовленные из ферросплава, на виде сверху в горизонтальной плоскости имеют Т-образную форму, на широкой части которой содержится сквозное вертикальное отверстие для установки диэлектрических втулок-изоляторов и крепежного соединительного болта с гайкой, а на виде сбоку кронштейны имеют Г-образную форму, на одном конце кронштейнов имеется выступ для фиксации в пазу диска, а на их противоположном конце содержится сквозное горизонтальное отверстие для установки ферросплавного составного кольца, на магнитопроводе которого, между кронштейнами, размещены плоские дугообразные изолированные проводники с контактными отверстиями на загнутых концах, каждый из которых при работе имеет противоположную фазу возбуждения и согласованное последовательное соединение между собой, образуя зигзагообразный проводник по периметру окружности ротора, концы выводов проводников подсоединены к контактным кольцам, к которым подведены токосъемные щетки, при этом, первый несущий диск в пакете каждого отдельного ротора служит основанием, которое содержит ступицу, а на торцевой плоскости первого несущего диска содержатся сквозные крепежные отверстия и круговая базовая канавка на периферии первого несущего диска, второй диск ротора служит матрицей для кронштейнов и содержит по центру отверстие для вала, отверстия крепежные сквозные и с зенковкой под головки винтов, а также нарезанные по его периметру сквозные пазы, равные по ширине кронштейнам, которые располагаются на равномерном шаговом расстоянии, соразмерном шаговому расстоянию между кольцевыми постоянными магнитами, располагающимися на статоре, генератор электрической энергии содержит установочные опоры и погрузочные проушины, которые установлены и закреплены на шпильках, стягивающих подшипниковые щиты. This task is achieved by the fact that in one electric energy generator there is a group of electric energy generators, the generator consists of two side bearing shields and internal intermediate shields fixed to each other by means of spacer tubes and threaded rods, in addition, bearing shields on the outside contain attached stiffeners made at the same time with bearing housings, and on the inside, together with internal intermediate shields, contain a base ring eV, composite emphasis and guides forming T-shaped grooves located at an even walking distance into which, with the help of T-shaped protrusions-slides, are installed against the stop with the same poles against each other with permanent ring magnets in which a slot is provided forming an annular arcuate cavity for the rotor on the stator inside the magnets, the housings for permanent ring magnets consist of a duralumin alloy, the permanent ring magnets are fixed in the housings with glue and cased in the grooves of the side bearing shields and internal intermediate shields from falling out with the help of elbows with clamping bolts with a lock nut, which are attached to the shields with a threaded connection, and closed from the outside by a cylindrical circular casing, consisting of two halves interconnected by a threaded connection bolts with a nut, and the rotor mounted on the shaft contains a group of rotors, each of which is fixedly mounted on the shaft with the help of dowels through the intermediate bushings and consists of two x disks assembled into a bag by means of a threaded connection, the disks are mounted and fixed in grooves using grippers having a bolt hole, the brackets made of ferroalloy have a T-shape in the top view in the horizontal plane, on the wide part of which a through vertical hole for installing dielectric bushings-insulators and a fastening connecting bolt with a nut, and in the side view the brackets are L-shaped, at one end of the brackets there is a protrusion for fixing in the groove di ska, and at their opposite end there is a through horizontal hole for installing a ferroalloy composite ring, on the magnetic circuit of which, between the brackets, there are flat arcuate insulated conductors with contact holes at the bent ends, each of which has the opposite phase of excitation and a consistent serial connection between by themselves, forming a zigzag conductor around the perimeter of the circumference of the rotor, the ends of the leads of the conductors are connected to the contact rings, to which The current collector brushes are connected; in this case, the first carrier disk in the package of each individual rotor serves as the base that contains the hub, and the end plane of the first carrier disk contains through mounting holes and a circular base groove on the periphery of the first carrier disk, the second rotor disk serves as a matrix for brackets and contains in the center a hole for the shaft, through-hole fasteners and with a countersink for screw heads, as well as through grooves cut along its perimeter, equal in width to the brackets that are rely on a uniform pitch distance commensurate pitch distance between the annular permanent magnet is disposed on the stator, the electric power generator comprises a mounting support and the loading lever, which are mounted and secured onto the studs, tightening the bearing shields.
Изобретение на мой взгляд является новым, так как в отличие от прототипа в одном генераторе электрической энергии содержится группа генераторов электрической энергии, генератор состоит из двух боковых подшипниковых щитов и внутренних промежуточных щитов, зафиксированных между собой при помощи распорных трубок и шпилек с резьбовым соединением, кроме того, боковые подшипниковые щиты с наружной стороны содержат ребра жесткости, изготовленные заодно с корпусами подшипников, а с внутренней стороны, совместно с внутренними промежуточными щитами, содержат базовый кольцевой, составной упор и направляющие, образующие Т-образные пазы, располагающиеся на равномерном шаговом расстоянии, в которых до упора, при помощи Т-образных выступов-салазок, установлены одноименными полюсами вплотную друг к другу корпуса с постоянными кольцевыми магнитами, в которых предусмотрена прорезь, образующая на статоре, внутри магнитов кольцевую дугообразную полость для ротора, корпуса для постоянных кольцевых магнитов состоят из дуралюминиевого сплава, постоянные кольцевые магниты закреплены в корпусах при помощи клея и зафиксированные в пазах боковых подшипниковых щитов и внутренних промежуточных щитов от выпадания при помощи угольников с прижимными болтами со стопорной гайкой, которые прикреплены на щитах резьбовым соединением и закрыты с наружной стороны цилиндрическим круговым кожухом, состоящим из двух половин, соединенных между собой при помощи резьбового соединения болтов с гайкой, а ротор, закрепленный на валу, содержит группу роторов, каждый из которых посажен неподвижно на вал при помощи шпонок через промежуточные втулки и состоит из двух дисков, собранных в пакет при помощи резьбового соединения, на дисках установлены и зафиксированы в пазах при помощи прихватов, имеющих отверстие под болт, кронштейны, изготовленные из ферросплава, и на виде сверху в горизонтальной плоскости имеют Т-образную форму, на широкой части которой содержится сквозное вертикальное отверстие для установки диэлектрических втулок-изоляторов и крепежного соединительного болта с гайкой, а на виде сбоку кронштейны имеют Г-образную форму, на одном конце кронштейнов имеется выступ для фиксации в пазу диска, а на их противоположном конце содержится сквозное горизонтальное отверстие для установки ферросплавного составного кольца, на магнитопроводе которого, между кронштейнами, размещены дугообразные плоские изолированные проводники с контактными отверстиями на загнутых концах, каждый из которых при работе имеет противоположную фазу возбуждения и согласованное последовательное соединение между собой, образуя зигзагообразный проводник по периметру окружности ротора, концы выводов проводников подсоединены к контактным кольцам, к которым подведены токосъемные щетки, первый несущий диск в пакете каждого отдельного ротора служит основанием, которое содержит ступицу, а на торцевой плоскости первого несущего диска содержатся сквозные крепежные отверстия и круговая базовая канавка на периферии первого несущего диска, второй диск ротора служит матрицей для кронштейнов и содержит по центру диска отверстие для вала, отверстия крепежные сквозные и с зенковкой под головки винтов, а также нарезанные по периметру диска сквозные пазы, равные по ширине кронштейнам, которые располагаются на равномерном шаговом расстоянии, соразмерном шаговому расстоянию между кольцевыми постоянными магнитами, располагающимися на статоре, генератор электрической энергии содержит установочные опоры и погрузочные проушины, которые установлены и закреплены на шпильках, стягивающих подшипниковые щиты. The invention, in my opinion, is new, because, unlike the prototype, a single electric energy generator contains a group of electric energy generators, the generator consists of two side bearing shields and internal intermediate shields fixed to each other with spacer tubes and threaded rods, except Moreover, the side bearing shields on the outside contain stiffeners made integrally with the bearing housings, and on the inside, together with the internal intermediate itami, contain a basic annular, composite emphasis and guides forming T-shaped grooves that are located at an even walking distance, in which, with the help of T-shaped protrusions-slides, are installed with the same poles against each other with housings with permanent ring magnets, in which there is a slot forming on the stator, inside the magnets an annular arcuate cavity for the rotor, the housings for permanent ring magnets consist of a duralumin alloy, the permanent ring magnets are fixed in housings with glue and fixed in the grooves of the side bearing shields and internal intermediate shields from falling out by means of squares with clamping bolts with a lock nut, which are attached to the shields by a threaded connection and are closed on the outside by a cylindrical circular casing, consisting of two halves interconnected using a threaded connection of bolts with a nut, and the rotor mounted on the shaft contains a group of rotors, each of which is fixedly mounted on the shaft with the help of dowels through intermediate bushings and consists of two disks assembled into a bag by means of a threaded connection, the disks are mounted and fixed in grooves using grippers having a bolt hole, the brackets made of ferroalloy, and in the top view in a horizontal plane are T-shaped, on the wide part of which there is a through vertical hole for installing dielectric bushings-insulators and a fastening connecting bolt with a nut, and in the side view the brackets are L-shaped, at one end of the brackets there is a yn for fixing in the groove of the disk, and on their opposite end there is a through horizontal hole for installing a ferroalloy composite ring, on the magnetic circuit of which, between the brackets, arcuate flat insulated conductors with contact holes on the bent ends are placed, each of which has the opposite phase of excitation during operation and a consistent series connection between each other, forming a zigzag conductor around the circumference of the rotor, the ends of the conclusions of the conductors are connected to contact rings to which the collector brushes are connected, the first carrier disk in the package of each individual rotor serves as the base, which contains a hub, and on the end plane of the first carrier disk contains through mounting holes and a circular base groove on the periphery of the first carrier disk, the second rotor disk serves as a matrix for brackets and contains in the center of the disk a hole for the shaft, through holes and through-countersinks for screw heads, as well as through grooves cut along the perimeter of the disk, equal in width to the brackets that are located at a uniform walking distance commensurate with the walking distance between the ring permanent magnets located on the stator, the electric energy generator contains mounting supports and loading eyes, which are mounted and secured to the studs tightening the bearing shields.
В результате применения такой конструкции генератора упрощается технология изготовления генератора электрической энергии, а в самом генераторе электрической энергии увеличивается плотность массы поступающего потока потенциальной магнитной энергии, при помощи которой, за счет совершения механической работы, в зазоре между ротором и статором, в проводниках ротора образуется ЭДС, и одновременно с этим, за счет уменьшения ширины намотки катушек ротора и сжатия массы магнитного поля, уменьшается электромагнитный тормозной момент, который стремится к бесконечно малой величине, в результате чего уменьшается затрачиваемая механическая работа при индуктировании ЭДС. В итоге, коэффициент полезного действия генератора электрической энергии становится больше единицы, и увеличивается мощность генератора. As a result of applying this design of the generator, the manufacturing technology of the electric energy generator is simplified, and in the electric energy generator itself, the mass density of the incoming potential magnetic energy stream increases, by which, by performing mechanical work, an EMF is formed in the gap between the rotor and the stator in the rotor conductors , and at the same time, by reducing the width of the winding of the rotor coils and compressing the mass of the magnetic field, the electromagnetic braking torque decreases, which th tends to an infinitely small value, as a result of which the expended mechanical work during induction of EMF is reduced. As a result, the efficiency of the electric energy generator becomes more than one, and the generator power increases.
Предлагаемый генератор электрической энергии изображен на фиг. 1, 2, а также, как показано на отдельных узлах (фиг. 3, 4, 5), который состоит: из установочных опор 1, ребер жесткости 2, боковых подшипниковых щитов 3, промежуточных щитов 4, кожуха 5, распорных втулок 6, стягивающих шпилек 7, угольников с прижимными болтами 8, корпусов для магнитов 9 с Т-образными салазками 10, кольцевых магнитов 11, крепежных болтов с гайкой для проводников 12, диэлектрических втулок-изоляторов 13, кронштейнов из ферросплава 14, прижимающих прихватов 15, вала 16, распорных втулок 17, подшипниковых корпусных опор 18, дисков-матриц 19, ферросплавного магнитного провода 20, дугообразных проводников 21, Т-образных направляющих 22, кольцевого базового упора 23, щеток 24, контактных колец 25, крышек для корпусов под подшипники 26, подшипников 27, шпонок 28, диска основания ротора 29, погрузочных проушин 30. The proposed electric energy generator is depicted in FIG. 1, 2, and also, as shown on separate nodes (Fig. 3, 4, 5), which consists of:
Генератор электрической энергии работает следующим образом. При вращении вала ротора 16, ротор будет совершать вращательное движение в дугообразной тороидальной полости статора, который состоит из кольцевых магнитов 11, установленных одноименными полюсами вплотную друг к другу, вследствие чего, в проводниках 21 ротора (фиг. 3), при пересечении магнитных силовых линий магнитного потока, будет индуктироваться ЭДС, а на контактных кольцах 25 образуется разность потенциалов. Снятие разности потенциала в генераторе электрической энергии осуществляется при помощи контактных щеток 24, к которым может быть подключена нагрузка. Проводники, располагающиеся на роторе, могут быть соединены последовательно, как показано на фиг. 6, а сами секции, находящиеся между подшипниковыми и промежуточными щитами, соединены параллельно. The electric power generator operates as follows. When the
Рассмотрим, каким образом решается поставленная задача в новом генераторе электрической энергии. Consider how the task is solved in the new electric energy generator.
Известно, что все энергетические процессы сводятся к трансформации одного вида энергии в другой вид энергии, и это происходит согласно закону сохранения энергии. Трансформацию энергии обычно можно рассматривать как происходящую в некотором объеме, в который через поверхность поступает один вид энергии, а выходит преобразованная энергия. Плотность поступающей энергии ограничена физическими свойствами той среды, через которую она течет. В материальной среде плотность потока энергии U ограничивается следующим выражением:
U<υF,
где υ - скорость распространения деформации, обычно равной скорости звука. F - плотность энергии, которая может быть либо тепловой, либо упругой. U - есть вектор. (При стационарных процессах div U определяет величину преобразования энергии в другой вид). Впервые вектор U был предложен в 1874 году русским физиком Н. А. Умовым. Десятью годами позже такой же вектор для описания энергетических процессов в электромагнитном поле был дан Дж. Пойтинтингом. Поэтому его принято называть вектором Умова-Пойнтинга.It is known that all energy processes are reduced to the transformation of one type of energy into another type of energy, and this happens according to the law of conservation of energy. The transformation of energy can usually be considered as occurring in a certain volume into which one type of energy enters through the surface, and the converted energy exits. The density of the incoming energy is limited by the physical properties of the medium through which it flows. In a material medium, the energy flux density U is limited by the following expression:
U <υF,
where υ is the strain propagation velocity, usually equal to the speed of sound. F is the energy density, which can be either thermal or elastic. U is a vector. (In stationary processes, div U determines the amount of energy conversion to another form). The vector U was first proposed in 1874 by the Russian physicist N. A. Umov. Ten years later, the same vector for describing energy processes in an electromagnetic field was given by J. Poiting. Therefore, it is customary to call it the Umov-Poynting vector.
Исходя из тангенциальных сил взаимодействия между статором и ротором в электромагнитном генераторе электрической энергии, которые определяются энергией магнитного поля, согласно формуле плотности, плотность потока энергии, преобразующейся в зазоре между ротором и статором из механической энергии в электрическую энергию, может быть определена по формуле:
U = a•(μH2/4π)•υ,
где υ - окружная скорость ротора, которая по конструктивным соображениям берется около 100 м/с. Коэффициент a определяется конструкцией генератора и характеризуется косинусом угла, образованного силой F и скоростью υ. Обычно a имеет величину, равную нескольким десятым долям единицы. Магнитное поле определяется насыщением железа и не превышает 2•102 Э. При этом плотность потока энергии (которая трансформируется из механической энергии в электрическую энергию) получается около 1кВт на 1 см2, что является недостаточным на сегодняшний день.Based on the tangential forces of interaction between the stator and the rotor in the electromagnetic generator of electrical energy, which are determined by the energy of the magnetic field, according to the density formula, the energy flux density that is converted in the gap between the rotor and the stator from mechanical energy into electrical energy can be determined by the formula:
U = a • (μH 2 / 4π) • υ,
where υ is the peripheral speed of the rotor, which for structural reasons is taken about 100 m / s. The coefficient a is determined by the design of the generator and is characterized by the cosine of the angle formed by the force F and speed υ. Usually a has a value equal to several tenths of a unit. The magnetic field is determined by the saturation of iron and does not exceed 2 • 10 2 E. At the same time, the energy flux density (which is transformed from mechanical energy into electrical energy) is about 1 kW per 1 cm 2 , which is insufficient today.
П. Л. Капица. Эксперимент. Теория. Практика. Москва. Наука. 1981 г. , с. 97-102. P.L. Kapitsa. Experiment. Theory. Practice. Moscow. The science. 1981, p. 97-102.
Поэтому, чтобы вывести энергетику страны на новый уровень, необходимо создать новый тип генераторов электрической энергии, в которых, с одной стороны, повысилась бы плотность массы поступающего потока энергии, а с другой стороны, уменьшилась бы затрачиваемая механическая работа при индуктировании ЭДС. Эту задачу возможно решить следующим образом. Therefore, in order to bring the country's energy sector to a new level, it is necessary to create a new type of electric energy generators in which, on the one hand, the mass density of the incoming energy flow would increase, and on the other hand, the mechanical work expended when inducing EMF would decrease. This problem can be solved as follows.
Известно, что магнитное поле представляет собой одну из форм материи, которая создается молекулярными электрическими токами, образованными движением электронов, а также обладает энергией, массой и количеством движения. It is known that a magnetic field is one of the forms of matter that is created by molecular electric currents formed by the movement of electrons, and also has energy, mass and momentum.
Л. А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. Москва. Высшая школа. 1964 г. , с. 650. L. A. Bessonov. Theoretical foundations of electrical engineering. Moscow. Graduate School. 1964, p. 650.
Магнитное поле характеризуется следующими свойствами:
1) каждая линия магнитного поля замкнута сама на себя. Это значит, что силовые линии идут не только вне магнита, но, выходя из одного полюса и входя в другой, они проходят также внутри самого магнита;
2) все линии выходят из северного полюса и входят в южный полюс;
3) магнитные силовые линии никогда не пересекаются друг с другом;
4) каждая линия стремится сократить свою длину, т. е. обладает натяжением. Для наглядности можно сравнить магнитные силовые линии с натянутыми шнурами;
5) линии, направленные в одну и ту же сторону, стремятся оттолкнуться одна от другой, т. е. раздвинуться.The magnetic field is characterized by the following properties:
1) each line of the magnetic field is closed on itself. This means that the lines of force go not only outside the magnet, but, leaving one pole and entering the other, they also pass inside the magnet itself;
2) all lines leave the north pole and enter the south pole;
3) magnetic lines of force never intersect with each other;
4) each line seeks to shorten its length, i.e., has a tension. For clarity, you can compare magnetic lines of force with tensioned cords;
5) lines directed in the same direction tend to push off from one another, i.e., to move apart.
Общее число силовых линий, выходящих из северного полюса или входящих в южный полюс магнита, называется магнитным потоком (обозначается буквой "Ф"). The total number of lines of force leaving the north pole or entering the south pole of a magnet is called magnetic flux (indicated by the letter "F").
Чем сильнее магнит, тем больший магнитный поток он создает и тем гуще будут идти силовые линии его магнитного поля. В однородном поле магнитный поток Ф, пронизывающий какую-либо поверхность с площадью S, перпендикулярную к магнитным силовым линиям, можно вычислить как произведение магнитной индукции на площадь: Ф= В•S. The stronger the magnet, the greater the magnetic flux it creates and the thicker the lines of force of its magnetic field will go. In a homogeneous field, the magnetic flux Ф penetrating a surface with area S perpendicular to the magnetic lines of force can be calculated as the product of magnetic induction by the area: Ф = В • S.
Федосеев П. К. Электротехника. Гос. Кино. Издат. Москва. 1951 г. , с. 140-142. Fedoseev P.K. Electrical Engineering. Gos. Movie. Publ. Moscow. 1951, p. 140-142.
Исходя из свойств, которыми обладают магнитные силовые линии магнитного поля, для решения поставленной задачи, в изобретении применены кольцевые постоянные магниты, так как известно, что кольцевые магниты содержат две зоны, в которых магнитные силовые линии магнитного поля меняют свое направление. Based on the properties possessed by the magnetic lines of force of the magnetic field, to solve the problem, the invention uses ring permanent magnets, since it is known that ring magnets contain two zones in which the magnetic field lines of the magnetic field change their direction.
Остриков М. Ф. Мир в магнитном кольце. Журнал. Техника молодежи. N 6-1991 г. , с. 2. Ostrikov M.F. The world in a magnetic ring. Journal. Technique of youth. N 6-1991, p. 2.
В новом генераторе электрической энергии, для решения поставленной задачи, кольцевые магниты установлены на статоре одноименными полюсами вплотную друг к другу (фиг. 7, 8). В связи с этим можно сказать, что против отталкивающихся сил одноименных полюсов магнитов совершилась механическая работа. В результате совершения механической работы произошло сжатие объема магнитных силовых линий поперечной части магнитного потока кольцевых магнитов. Это действие хорошо просматривается при помощи металлических опилок, которые проявляют невидимые магнитные силовые линии поля. При сжатии магнитных силовых линий магнитного поля совершается отрицательная работа dV<0. In the new electric energy generator, to solve the problem, ring magnets are mounted on the stator by the poles of the same name close to each other (Fig. 7, 8). In this regard, we can say that against the repulsive forces of the poles of the same name magnets mechanical work has been completed. As a result of mechanical work, the volume of magnetic lines of force of the transverse part of the magnetic flux of the ring magnets was compressed. This action is clearly visible with the help of metal filings, which exhibit invisible magnetic field lines of force. When the magnetic field lines of the magnetic field are compressed, the negative work dV <0 is performed.
Отрицательная работа совершается теми внешними силами, которые создали внешнее давление. Работа (-А) определяется формулой
-dA= P•S•dx= P•dV,
где Р - внешнее давление,
S - площадь торцов одноименных полюсов,
dV= S•dx - приращение объема магнитного поля.Negative work is done by those external forces that created external pressure. Work (-A) is determined by the formula
-dA = P • S • dx = P • dV,
where P is the external pressure
S is the area of the ends of the poles of the same name,
dV = S • dx is the increment of the magnetic field volume.
Согласно первому и второму законам Ньютона, все изменения состояния движения тела вызываются силами. Силы в механике характеризуются рядом признаков. Каждая из сил имеет: соответствующую природу, точку приложения, направление, модуль, способ воздействия на тело. Складываются силы геометрически. Сила есть векторная величина. По своей природе, происхождению или, образно выражаясь, по своей биографии силы в механике делятся на три группы: силы тяготения, силы упругости, силы трения. При этом последние три группы сил имеют с физической точки зрения единую электромагнитную природу. Механике известны три способа непосредственного действия сил на тело: давление, тяга, удар. According to the first and second laws of Newton, all changes in the state of motion of the body are caused by forces. Forces in mechanics are characterized by a number of features. Each of the forces has: the corresponding nature, point of application, direction, module, way of influencing the body. The forces are forming geometrically. Strength is a vector quantity. By their nature, origin, or, figuratively speaking, by their biography, forces in mechanics are divided into three groups: gravitational forces, elastic forces, and friction forces. Moreover, the last three groups of forces have, from a physical point of view, a single electromagnetic nature. Mechanics knows three methods of the direct action of forces on the body: pressure, traction, and shock.
А. С. Иванов. Мир механики и техники. Москва. Просвещение. 1993 г. , с. 60 - 61. A. S. Ivanov. The world of mechanics and technology. Moscow. Education. 1993, p. 60 - 61.
Силы, создавая давление, могут изменять форму тела или, как в этом случае, форму магнитных силовых линий магнитного поля. Поэтому полную работу, совершаемую внешними силами, можно определить интегрированием
где Р= 2F/S - две силы отталкивающихся полюсов одинаковой полярности,
S - площадь торцов одноименных полюсов кольцевых магнитов,
dυ = S•dl - изменение объема магнитных силовых линий магнитного поля.The forces, creating pressure, can change the shape of the body or, as in this case, the shape of the magnetic lines of force of the magnetic field. Therefore, the full work done by external forces can be determined by integration
where P = 2F / S - two forces of repulsive poles of the same polarity,
S is the area of the ends of the same poles of the ring magnets,
dυ = S • dl - change in the volume of magnetic field lines of the magnetic field.
Следовательно, затраченная отрицательная работа будет равна:
За счет механической работы внешних сил
(-dA)= 2Fdl
происходит приращение энергии магнитного поля
d(W1+W2)= (-dA),
где W1 и W2 - энергия магнитного поля рядом стоящих магнитов.Due to the mechanical work of external forces
(-dA) = 2Fdl
magnetic field energy increments
d (W 1 + W 2 ) = (-dA),
where W 1 and W 2 - magnetic field energy of adjacent magnets.
Но так как энергия в единице объема равна
W= ВН/2,
то приращение энергии магнитного поля двух рядом стоящих магнитов в единице объема составит: d(W1+W2)= (ВН/2+ВН/2)dV,
тогда ВН dV= 2F dl,
заменяя dV= S dl,
находим 2F= BHS.But since the energy per unit volume is equal to
W = BH / 2,
then the increment of the magnetic field energy of two adjacent magnets per unit volume will be: d (W 1 + W 2 ) = (BH / 2 + BH / 2) dV,
then BH dV = 2F dl,
replacing dV = S dl,
we find 2F = BHS.
Подставим полученное выражение в формулу работы:
или
or
Так как площадь торцов магнитов, откуда идут магнитные силовые линии магнитного потока, и энергия магнитного поля магнитов имеют постоянную величину, то значение этих величин можно вынести за знак интеграла
Проинтегрировав, получим:
(-A)= BHS(l2-l1)= BHS•0= 0.Integrating, we get:
(-A) = BHS (l 2 -l 1 ) = BHS • 0 = 0.
При сжатии массы магнитного поля, между торцами одноименных полюсов кольцевых магнитов, потенциальная энергия магнитного поля, в результате деформации, приобретает вид параболы. Из этого следует, что с возрастанием деформации магнитных силовых линий, которые образуют тело магнитного поля, потенциальная энергия тела магнитного поля увеличивается, а кинетическая - уменьшается. Но в любом случае, при уменьшении кинетической энергии, она не может стать отрицательной величиной. В генераторе электрической энергии потенциальная кривая магнитного поля имеет периодический вид, с чередующимися максимумами и минимумами, между которыми содержатся потенциальные барьеры. When compressing the mass of the magnetic field between the ends of the same poles of ring magnets, the potential energy of the magnetic field, as a result of deformation, takes the form of a parabola. From this it follows that with increasing deformation of the magnetic field lines that form the body of the magnetic field, the potential energy of the body of the magnetic field increases, and the kinetic energy decreases. But in any case, with a decrease in kinetic energy, it cannot become a negative value. In the electric energy generator, the potential magnetic field curve has a periodic form, with alternating maxima and minima, between which potential barriers are contained.
Т. И. Трофимова. Курс физики. Москва. Высшая школа. 1985 г. , с. 25. T. I. Trofimova. Physics course. Moscow. Graduate School. 1985, p. 25.
В связи с сжатием объема поперечной части магнитного потока одноименных полюсов постоянных кольцевых магнитов, занимаемый объем поперечным магнитным потоком в зазоре между магнитами стремится к бесконечно малой величине. В связи с этим, плотность массы магнитного поля поперечной части магнитного потока магнитов стремится к бесконечно большой величине. Due to the compression of the volume of the transverse part of the magnetic flux of the same poles of the permanent ring magnets, the volume occupied by the transverse magnetic flux in the gap between the magnets tends to an infinitely small value. In this regard, the density of the magnetic field mass of the transverse part of the magnetic flux of magnets tends to an infinitely large value.
где m - масса энергии магнитного поля двух магнитов,
V - объем магнитной массы.
where m is the mass of energy of the magnetic field of two magnets,
V is the volume of the magnetic mass.
Одновременно с этим, установка постоянных кольцевых магнитов на статоре одноименными полюсами вплотную друг к другу привела к удвоению энергии магнитного поля между торцами одноименных полюсов магнитов. В связи с этим, формула плотности поступающего потока энергии, изображенная на с. 5 для генератора электрической энергии, изменится и примет следующий вид
U = a•[(HB/2+HB/2)/2π]•υ = a•(HB/2π)•υ.
В этом случае в генераторе электрической энергии проводники ротора пересекают магнитный поток одновременно, под прямым углом. Поэтому, коэффициент a, характеризующийся косинусом угла, образованного силой F и скоростью υ, равен единице. Кроме того, время t перемещения проводника в поперечном магнитном потоке сократилось и стремится к нулю, в результате чего, скорость изменения поперечного магнитного потока стремится к бесконечно большой величине.At the same time, the installation of permanent ring magnets on the stator by the poles of the same name close to each other led to a doubling of the magnetic field energy between the ends of the poles of the same magnets. In this regard, the formula for the density of the incoming energy flow, depicted on p. 5 for an electric energy generator, will change and take the following form
U = a • [(HB / 2 + HB / 2) / 2π] • υ = a • (HB / 2π) • υ.
In this case, in the electric energy generator, the rotor conductors cross the magnetic flux simultaneously, at a right angle. Therefore, the coefficient a, characterized by the cosine of the angle formed by the force F and the velocity υ, is equal to unity. In addition, the time t of the movement of the conductor in the transverse magnetic flux is reduced and tends to zero, as a result, the rate of change of the transverse magnetic flux tends to an infinitely large value.
Электродвижущая сила электромагнитной индукции в контуре. Известно, что в проводе, который двигаясь в магнитном поле, пересекает магнитные силовые линии, возникает ЭДС. Это физическое явление было открыто в 1831 г. М. Фарадеем и получило название электромагнитной индукции. Electromotive force of electromagnetic induction in the circuit. It is known that in a wire that moves in a magnetic field and crosses magnetic lines of force, an EMF occurs. This physical phenomenon was discovered in 1831 by M. Faraday and was called electromagnetic induction.
А. С. Касаткин, Основы электротехники. Москва. Высшая школа. 1975 г. , с. 59. A. S. Kasatkin, Fundamentals of Electrical Engineering. Moscow. Graduate School. 1975, p. 59.
При помощи проделанных опытов М. Фарадей установил, что индуктируемая в контуре ЭДС определяется не значением самого магнитного потока, а скоростью его изменения, т. е. Using his experiments, M. Faraday established that the emf induced in the circuit is determined not by the value of the magnetic flux itself, but by the rate of its change, i.e.
-e = Δφ/Δt.
Исходя из зависимости электродвижущей силы от скорости изменения магнитного потока, в изобретении ожидалось в результате сжатия магнитных силовых линий поперечной части магнитного потока до размера, стремящегося к нулю, получить в генераторе электрической энергии скорость изменения магнитного потока, стремящуюся к бесконечно большой величине, в свою очередь, согласно установленному правилу, это должно было привести индуктируемую ЭДС, стремящуюся к бесконечно большой величине.-e = Δφ / Δt.
Based on the dependence of the electromotive force on the rate of change of the magnetic flux, the invention expected, as a result of compression of the magnetic field lines of the transverse part of the magnetic flux to a size tending to zero, to obtain in the electric energy generator a rate of change of the magnetic flux tending to an infinitely large value, in turn according to the established rule, this was supposed to lead to an inducible EMF tending to an infinitely large value.
Но, на практике, как оказалось, этого не происходит. Не происходит потому, что это противоречит принципу закона сохранения энергии, и это дает основание подвергнуть сомнению установленный факт М. Фарадеем. But, in practice, as it turned out, this does not happen. This does not happen because it contradicts the principle of the law of conservation of energy, and this gives reason to question the established fact of M. Faraday.
Как известно, сама по себе механическая энергия не может преобразоваться в электрическую энергию. В связи с этим, есть утверждение в том, что преобразование механической энергии в электрическую, происходит за счет магнитного поля, которое служит катализатором. Если открыть словарь русского языка, то можно прочитать, что катализатор это вещество. А раз это вещество, то оно имеет массу. Обладать массой - все равно, что обладать энергией. As you know, mechanical energy alone cannot be converted into electrical energy. In this regard, there is a statement that the conversion of mechanical energy into electrical energy occurs due to the magnetic field, which serves as a catalyst. If you open the dictionary of the Russian language, you can read that the catalyst is a substance. And since this substance, then it has mass. Possessing mass is like possessing energy.
Если говорить вообще, то до настоящего времени остается вопрос открытым: "Обладает ли магнитное поле энергией? Если да, то какой энергией? " Все дело в свойстве магнитного поля быть всюду "поперек". Энергия - это способность совершать работу, а работа численно равна произведению силы на отрезок пути, пройденный под действием этой силы. В магнитном поле сила действует в направлении, перпендикулярном к направлению движения заряда, и ничто, кроме заряда, наличия магнитного поля не ощущает. Изменится направление движения заряда - изменится и направление силы. Ну а ясно, что сила, направленная поперек направления движения, работы совершить не может. Generally speaking, to this day the question remains open: “Does the magnetic field have energy? If yes, then what energy?” The thing is the property of the magnetic field to be “across” everywhere. Energy is the ability to do work, and work is numerically equal to the product of force and the distance traveled by this force. In a magnetic field, a force acts in a direction perpendicular to the direction of movement of the charge, and nothing but the charge does not feel the presence of a magnetic field. The direction of charge movement will change - the direction of force will also change. Well, it’s clear that a force directed across the direction of movement cannot perform work.
А. В. Шилейко. В океане энергии. Знание. Москва, 1989 г. , с. 82-87. A.V. Shileyko. In the ocean of energy. Knowledge. Moscow, 1989, with. 82-87.
С автором этого утверждения можно не согласиться, так как в нем заложено противоречие, а именно, например, на железнодорожном переезде происходит наезд автомобиля на движущийся железнодорожный состав. Действие силы автомобиля к составу происходит под прямым углом. Происходит авария. В этом случае можно задать вопрос: - "Была ли совершена механическая работа при столкновении автомобиля с поездом? - Если да, то какая работа? " Отвечая на эти вопросы, можно сразу сказать, что была совершена отрицательная работа, которая привела к разрушению автомобиля и частично железнодорожного состава. Исходя из этого, возникает другой вопрос: - "Какая работа совершается в генераторе электрической энергии, при взаимодействии проводника с магнитным полем магнита? "
Чтобы ответить на поставленные вопросы, а также определить, почему не работает закон электромагнитной индукции, проделаем ряд новых экспериментов, которые до этого ранее не проводились. В связи с этим, исследуем зависимость электродвижущей силы от скорости изменения магнитного потока, зная, что магнитное поле можно количественно характеризовать величиной импульса напряжения, индуцируемого в пробной катушке при наложении или снятии поля.One can disagree with the author of this statement, since it contains a contradiction, namely, for example, at a railway crossing, a car hits a moving train. The force of the car to the composition occurs at a right angle. There is an accident. In this case, you can ask the question: - “Was the mechanical work done when the car collided with the train? - If so, what kind of work?” Answering these questions, we can immediately say that the negative work was done that led to the destruction of the car and partially train. Based on this, another question arises: - "What work is done in the electric energy generator, when the conductor interacts with the magnetic field of the magnet?"
To answer the questions posed, as well as to determine why the law of electromagnetic induction does not work, we will carry out a series of new experiments that have not been previously conducted. In this regard, we study the dependence of the electromotive force on the rate of change of the magnetic flux, knowing that the magnetic field can be quantitatively characterized by the magnitude of the voltage pulse induced in the test coil when the field is applied or removed.
Х. К. Кухлинг. Справочник по физике, Москва, Издательство. Мир. 1983 г. , с. 337. H.K. Kuhling. Handbook of Physics, Moscow, Publisher. World. 1983, p. 337.
Для проведения экспериментов соберем испытуемое устройство (фиг. 9), которое состоит: из прямоугольного основания 1, электропривода с червячным редуктором 2, намоточного барабана 3, проволочной тяги 4, стержня 5, тормоза 6, проводников 7, цилиндра 8, подставки для фиксации магнитов 9, кольцевых магнитов 10, катушки индуктивности 11, микроамперметра 12. To conduct the experiments, we will assemble the test device (Fig. 9), which consists of a
Для того чтобы подготовить испытательное устройство к работе, необходимо собрать кольцевые магниты 10 в два пакета (фиг. 10), где каждый отдельный пакет в сборе должен содержать три кольцевых магнита, обращенных друг к другу разноименными полюсами. При такой установке кольцевых магнитов, их торцы разноименных полюсов притягиваются, в результате чего образуется единый, целый кольцевой магнит. Далее, два собранных пакета из магнитов необходимо установить на цилиндр 8 одноименными полюсами вплотную друг к другу. В этом случае одноименные полюса магнитов отталкиваются, и для их сближения необходимо применить силу. После этого, цилиндр 8 с магнитами 10 необходимо положить на подставку 9, а внутри цилиндра 8 установить испытуемую катушку индуктивности 11, закрепленную на стержне 5, который связан проволочной тягой 4 с барабаном 3. Соединим концы катушки индуктивности при помощи проводников 7 с измерительным прибором, микроамперметром 12. Такая установка магнитов 10 в пакет увеличивает нейтральную зону между разноименными полюсами внутри магнитов, в котором магнитные силовые линии располагаются по долевой, в прямом направлении, это дает возможность стрелке микроамперметра между измеряемыми импульсами успокоиться и занять исходную позицию для последующего измерения. In order to prepare the test device for operation, it is necessary to assemble the
Испытуемое устройство работает следующим образом. Путем подачи напряжения на электропривод 2 с редуктором, на приводном валу которого установлен сменный намоточный барабан 3, запустим испытуемое устройство в работу. В свою очередь, намоточный барабан вместе с валом приводного устройства начнет совершать вращательное движение со скоростью n= 45 об/мин, наматывая на себя гибкий провод 4, связанный с тягой 5, на которой закреплена испытуемая катушка индуктивности 11. В результате этого действия, катушка индуктивности 11 начнет совершать поступательное перемещение внутри цилиндра 8, на котором установлены кольцевые постоянные магниты 5. Линейная скорость поступательного перемещения катушки индуктивности в цилиндре определяется по формуле
υ = πDn/60м/мин.,
где D - диаметр намоточного барабана, n - количество оборотов вала редуктора.The tested device operates as follows. By supplying voltage to the
υ = πDn / 60m / min.,
where D is the diameter of the winding drum, n is the number of revolutions of the gearbox shaft.
Производя замену намоточного барабана с меньшего диаметра на больший диаметр, этим действием мы создаем возможность изменять линейную скорость перемещения испытуемой катушки индуктивности внутри цилиндра, так например, при помощи барабана D= 7 мм, скорость линейного перемещения катушки индуктивности равна υ= 16 мм/с, а при барабане D= 14 мм скорость линейного перемещения равна υ= 32 мм/с. By replacing the winding drum from a smaller diameter to a larger diameter, by this action we create the opportunity to change the linear velocity of the test inductance coil inside the cylinder, for example, using the drum D = 7 mm, the linear velocity of the inductance coil is υ = 16 mm / s, and with a drum D = 14 mm, the linear velocity is υ = 32 mm / s.
Первое наблюдение. Установим на цилиндр в испытуемом устройстве (фиг. 9) кольцевые магниты, как показано на фиг. 10. На стержень 5 оденем катушку индуктивности 11 с W= 400 витками медного провода сечением 0,3 мм, после чего расположим ее внутри цилиндра 8, за пределами кольцевого магнита 10. К выводам катушки индуктивности 11 подсоединим измерительный прибор микроамперметр 12 с пределом измерения на 100 мкА. На вал приводного устройства 2 установим приводной барабан 3 диаметром D= 7 мм. Барабан 3 соединим проволочной тягой 4 со стержнем 5, на котором закреплена катушка индуктивности, после чего запустим испытуемое устройство в работу, наблюдая при этом за показаниями микроамперметра. First observation. We install ring magnets on the cylinder in the tested device (FIG. 9), as shown in FIG. 10. We put an
В результате наблюдения было установлено, что при входе в пакет кольцевого магнита стрелка микроамперметра отклонилась на величину тока I= 35 мкА. В середине пакета, там, где поперечный магнитный поток удваивается, стрелка микроамперметра отклонилась на величину I= 70 мкA, а на выходе из пакетного магнита стрелка микроамперметра отклонилась на величину тока I= 35 мкA. As a result of the observation, it was found that upon entering the ring magnet package, the needle of the microammeter deviated by the current value I = 35 μA. In the middle of the packet, where the transverse magnetic flux doubles, the needle of the microammeter deviated by I = 70 μA, and at the exit of the packet magnet the arrow of the microammeter deviated by the current I = 35 μA.
Второе наблюдение. Установим на вал приводного устройства 2 намоточный барабан 3 диаметром D= 14мм, соединим проволочной тягой барабан 3 со стержнем 5. На стержень 5 испытуемого устройства установим и зафиксируем катушку индуктивности 11. Расположим катушку индуктивности 11 внутри цилиндра 8 на исходную позицию за пределами магнита, после чего запустим испытуемое устройство в работу, наблюдая за показаниями микроамперметра 12. The second observation. We install a winding
В результате наблюдения было установлено, что при входе катушки индуктивности в пакет магнита стрелка микроамперметра показала величину тока I= 35 мкA, в середине магнита, там, где магнитный поток удваивается, стрелка микроамперметра показала величину тока I= 70 мкA, и на выходе из пакета магнитов стрелка микроамперметра показала величину тока I= 35 мкА. As a result of the observation, it was found that when the inductor entered the magnet package, the arrow of the microammeter showed the current value I = 35 μA, in the middle of the magnet, where the magnetic flux doubles, the arrow of the microammeter showed the current value I = 70 μA, and at the exit from the package magnets arrow microammeter showed a current value of I = 35 μA.
Анализируя результаты измерений первого и второго наблюдений, следует отметить то, что индуктируемая величина тока, как в первом, так и во втором наблюдении имеет одинаковую величину, несмотря на то, что скорость перемещения катушки индуктивности во втором наблюдении была увеличена в два раза. Этот же эффект наблюдался при увеличении скорости перемещения в три и четыре раза. Это говорит о том, что величина индуктируемого тока не зависит от скорости изменения магнитного потока. Analyzing the measurement results of the first and second observations, it should be noted that the inducted current value, both in the first and second observations, has the same value, despite the fact that the speed of movement of the inductance coil in the second observation was doubled. The same effect was observed with an increase in the speed of movement by three and four times. This suggests that the magnitude of the induced current does not depend on the rate of change of the magnetic flux.
В то же самое время по результатам измерений хорошо видно, что, там, где поперечный магнитный поток удвоился, то величина тока в этом случае увеличилась в два раза. Этот результат показывает и подтверждает то, что любая работа, совершаемая над телом, увеличивает его энергию и делает его способным в свою очередь совершать работу. At the same time, it can be clearly seen from the measurement results that, where the transverse magnetic flux doubled, the current in this case doubled. This result shows and confirms that any work done on the body increases its energy and makes it capable, in turn, of doing the work.
Кухлинг X. К. Справочник по физике. Москва. Издательство. "Мир". 1983 г. , с. 80. Kuhling Kh. K. Handbook of Physics. Moscow. Publisher "World". 1983, p. 80.
Чтобы окончательно ответить на вопрос, - "Что происходит в генераторе электрической энергии при преобразовании механической энергии в электрическую энергию? " - проведем еще ряд экспериментов. Для этого соберем новое испытательное устройство (фиг. 11). Устройство содержит: раму 1, подшипниковые щиты 2, кольцевые магниты 3, зафиксированные в корпусе 4, контактные кольца 5, токосъемные щетки 6, лампочки 7, ротор 8, катушки индуктивности 9, распорные втулки 10, крепежные шпильки 11, приводной редуктор 12, рукоятку 13. To finally answer the question, “What happens in an electric energy generator when converting mechanical energy into electrical energy?”, We will conduct a series of experiments. To do this, assemble a new test device (Fig. 11). The device contains:
Испытательное устройство по конструкции напоминает генератор электрической энергии, изображенный на фиг. 1, 2, но содержит всего два магнита. Это устройство дает возможность измерить индуктируемую величину напряжения и тока при различных скоростях вращения ротора без подключенной нагрузки, а также измерить индуктируемую величину напряжения и тока при подключенной нагрузке, в качестве которой может служить электрическая лампочка 7. The test device is reminiscent of the electric power generator shown in FIG. 1, 2, but contains only two magnets. This device makes it possible to measure the inducted value of voltage and current at various rotor speeds without a connected load, and also measure the inducted value of voltage and current when a connected load, which can be an
Для измерения индуктируемой величины напряжения воспользуемся измерительным прибором типа тестер Ц4326, а для установления количества совершаемых оборотов ротором применим механический тахометр. To measure the inductance value of the voltage, we use a measuring device such as the tester Ts4326, and to determine the number of rotations made by the rotor, we use a mechanical tachometer.
Третье наблюдение. Установим между подшипниковыми щитами 2 противоположно с той и другой стороны вала два кольцевых магнита 3, а на роторе 8 установим две катушки индуктивности 9, содержащие по W= 400 витков медного провода сечением S= 0,5 мм, которые между собой соединены последовательно. Магнитные полюса кольцевых магнитов сориентированы таким образом, чтобы катушки индуктивности при вращении возбуждались в одной фазе. Соединим выводы концов катушек 9 с контактными кольцами 5. Подсоединим к токосъемным щеткам измерительный прибор тестер Ц4326, настроенный на измерение напряжения. При помощи рукоятки редуктора 13 запустим испытуемое устройство в работу, раскручивая ротор по тахометру до скорости, равной n= 700 об/мин, следя при этом за показаниями прибора. The third observation. We install two
При наблюдении за прибором стрелка вольтметра показала величину напряжения U= 8 В. When observing the device, the arrow of the voltmeter showed a voltage value of U = 8 V.
Четвертое наблюдение. Раскрутим ротор 8 с n= 700 об/мин до n= 1400 об/мин. The fourth observation. We spin
При наблюдении за прибором стрелка вольтметра показала U= 16 В. When observing the device, the voltmeter needle showed U = 16 V.
Пятое наблюдение. Подключим к токосъемным щеткам нагрузочного элемента электрическую лампочку 7 на напряжение U= 12 В мощностью W= 5 Вт. Параллельно к лампочке подсоединим измерительный прибор тестер Ц4326, настроенный на измерение напряжения. При помощи рукоятки 13 редуктора 12 запустим испытуемое устройство в работу, раскручивая ротор 8 по тахометру до n= 700 об/мин, наблюдая при этом за показаниями прибора и лампочкой. Fifth observation. Connect to the current collector brushes of the load element a
Стрелка прибора при измерении показала величину напряжения 5 В. В самом начале, при совершении первых оборотов ротора, появился накал, после чего лампочка начала светиться пульсирующим светом, с нарастанием яркости свечения. During the measurement, the arrow of the device showed a voltage value of 5 V. At the very beginning, during the first revolutions of the rotor, a glow appeared, after which the bulb began to glow with a pulsating light, with an increase in the brightness of the glow.
При раскручивании ротора до n= 1400 об/мин стрелка прибора показала величину напряжения U= 6,5 В, при этом лампочка горела ярким светом. When the rotor was untwisted to n = 1400 rpm, the arrow of the device showed a voltage value of U = 6.5 V, while the bulb was lit with bright light.
Шестое наблюдение. Установим измерительный прибор тестер на измерение тока. Разорвем цепь нагрузки. Последовательно с лампочкой подключим в разрыв цепи тестер. При помощи рукоятки редуктора запустим испытуемое устройство в работу, раскручивая вал ротора по тахометру до n= 700 об/мин, наблюдая при этом за показаниями прибора. Sixth observation. Set the measuring device tester to measure current. Break the load circuit. In series with the bulb we connect a tester to the circuit break. Using the gear knob, we will launch the device under test, spinning the rotor shaft in a tachometer to n = 700 rpm, while observing the readings of the device.
При наблюдении за прибором стрелка микроамперметра показала величину тока I= 125 мА. When observing the device, the microammeter needle showed a current value of I = 125 mA.
Далее, при раскручивании вала ротора до n= 1400 об/мин, стрелка прибора показала величину тока I= 160мА. Further, when spinning the rotor shaft to n = 1400 rpm, the arrow of the device showed a current value of I = 160mA.
Сравнивая результаты измерений третьего и четвертого наблюдений, следует отметить то, что величина напряжения в испытуемом устройстве растет пропорционально увеличению частоты воздействия магнитного поля на катушки ротора. Comparing the measurement results of the third and fourth observations, it should be noted that the magnitude of the voltage in the tested device increases in proportion to the increase in the frequency of the magnetic field on the rotor coils.
При наблюдении за работой испытательного устройства, был замечен эффект накачки катушек ротора электрической энергией. Этот эффект проявлялся в запаздывании загорания лампочки, то есть, при совершении первых оборотов ротора лампочка не горела, и далее, лампочка набирала яркость свечения постепенно, с увеличением оборотов ротора. When observing the operation of the test device, the effect of pumping the rotor coils with electric energy was noticed. This effect was manifested in the delay in the tanning of the bulb, that is, when the first revolutions of the rotor were completed, the bulb did not burn, and further, the bulb gained brightness gradually, with an increase in rotor rotations.
Пятое и шестое наблюдения показывают, что новый генератор электрической энергии может и способен работать под нагрузкой, причем, было замечено, что во время работы экспериментального устройства ток нагрузки не оказывал тормозного действия на вал ротора. Этот эффект можно почувствовать по силе противодействия, которая создается на рукоятке приводного устройства, кроме того, этот эффект наблюдается при свободном вращении ротора по инерции, при котором вал ротора постепенно замедлял свою скорость вращения до полной остановки, а лампочка, при этом, излучала свет до конца остановки ротора. The fifth and sixth observations show that the new electric energy generator can and can operate under load, and it was noted that during operation of the experimental device, the load current did not have a braking effect on the rotor shaft. This effect can be felt by the counteraction force that is created on the handle of the drive device, in addition, this effect is observed when the rotor rotates by inertia, at which the rotor shaft gradually slows down its rotation speed to a complete stop, and the light emits light up to end of rotor stop.
Во время экспериментов были использованы кольцевые постоянные магниты от динамических головок радиоустановок, которые имеют небольшую силу индукции. During the experiments, ring permanent magnets from the dynamic heads of radio installations, which have a small induction force, were used.
Эксперименты показали, что индуктируемая величина ЭДС не зависит от скорости изменения магнитного потока. The experiments showed that the inductance value of the emf does not depend on the rate of change of the magnetic flux.
А зависит только: от силы магнитного поля, от частоты воздействия магнитного поля на проводник, от длины проводника, находящегося под воздействием магнитного поля, и от угла пересечения проводником магнитного потока. And it depends only: on the strength of the magnetic field, on the frequency of the magnetic field acting on the conductor, on the length of the conductor under the influence of the magnetic field, and on the angle of intersection of the magnetic flux by the conductor.
В связи с этим, можно сказать, что в генераторе электрической энергии ЭДС образуется за счет проникновения тела проводника сквозь упругое тело магнитного поля магнита, которые друг на друга оказывают силовое действие под прямым углом. Поэтому, в этом случае, между телом проводника и телом магнитного поля магнита действует электромагнитная сила трения, которая имеет максимальную отрицательную величину. In this regard, we can say that in the electric energy generator the EMF is formed due to the penetration of the conductor body through the elastic body of the magnetic field of the magnet, which each have a force action at right angles. Therefore, in this case, between the body of the conductor and the body of the magnetic field of the magnet acts an electromagnetic friction force, which has a maximum negative value.
Вспомним, трением называется сопротивление соприкасающихся тел движению друг относительно друга. Тела, перемещающиеся с трением друг относительно друга, должны соприкасаться поверхностями или притягиваться одно в среде другого. Сила трения есть сила сопротивления движению соприкасающихся тел друг относительно друга. Трение объясняется двумя причинами: неровностями трущихся поверхностей и молекулярным взаимодействием между ними. Если выйти за пределы механики, то следует сказать, что силы трения имеют электромагнитное происхождение. Recall that friction is the resistance of contacting bodies to movement relative to each other. Bodies moving with friction relative to each other must touch surfaces or be attracted to one another. The friction force is the force of resistance to the motion of the contacting bodies relative to each other. Friction is explained by two reasons: the roughness of the rubbing surfaces and the molecular interaction between them. If we go beyond the limits of mechanics, then it should be said that the friction forces are of electromagnetic origin.
А. С. Иванов, Мир механики и техники. Москва. "Просвещение". 1993 г. , с. 72-73. A. S. Ivanov, World of Mechanics and Technology. Moscow. "Education". 1993, p. 72-73.
Следовательно, можно сказать, что в генераторе электрической энергии совершается преобразование механической энергии в электрическую энергию за счет действия силы трения между: проводником с одной стороны и магнитными силовыми линиями магнитного поля магнита с другой стороны. Therefore, we can say that in the electric energy generator, mechanical energy is converted into electrical energy due to the action of the friction force between: the conductor on the one hand and the magnetic lines of force of the magnetic field of the magnet on the other.
Известно, что проводник состоит из атомов. Атом в целом имеет очень сложное строение. В центре атома находится ядро, состоящее из заряженных частиц - протонов и нейтральных (незаряженных) частиц нейтронов. Вокруг ядра на сравнительно большом расстоянии, в десятки и сотни тысяч раз превосходящем размеры, вращаются электроны. Вокруг электрона существует электрическое поле. Находясь в постороннем электрическом поле, электрон движется по направлению его линий в сторону положительных зарядов. У неподвижного электрона магнитного поля нет и с постоянным магнитным полем он не взаимодействует. It is known that a conductor consists of atoms. The atom as a whole has a very complex structure. At the center of the atom is a nucleus consisting of charged particles - protons and neutral (uncharged) neutron particles. Electrons rotate around the nucleus at a comparatively large distance, tens and hundreds of thousands of times larger than dimensions. Around the electron there is an electric field. Being in a foreign electric field, the electron moves in the direction of its lines in the direction of positive charges. A stationary electron does not have a magnetic field and does not interact with a constant magnetic field.
Вокруг движущегося электрона образуется магнитное поле. Движущийся электрон взаимодействует с магнитным полем. Это взаимодействие сказывается в виде изменения направления движения электрона. Атомы в нормальном состоянии электрически нейтральны: положительный заряд ядра полностью уравновешивается отрицательными зарядами электронов в его электронных "оболочках. " Но атомы могут терять электроны или захватывать лишние, "сверхкомплектные" электроны. Around a moving electron, a magnetic field is formed. A moving electron interacts with a magnetic field. This interaction affects the change in the direction of electron motion. Atoms in the normal state are electrically neutral: the positive charge of the nucleus is completely balanced by the negative charges of electrons in its electronic “shells.” But atoms can lose electrons or capture extra, “supercomplete” electrons.
Если при помощи какой-либо внешней силы удалить из атома один или несколько электронов, то электрическое равновесие в атоме нарушится, положительный заряд протонов ядра станет преобладать и атом в целом окажется заряженным положительно. Может быть и обратное явление. В атом попадает лишний электрон и тогда атом оказывается заряженным отрицательно. Такие заряженные атомы, потерявшие или получившие дополнительно один или несколько электронов, называются ионами. If one or several electrons is removed from an atom using some external force, then the electric equilibrium in the atom is violated, the positive charge of the protons of the nucleus will prevail and the atom as a whole will be positively charged. There may be a reverse phenomenon. An extra electron enters the atom and then the atom is negatively charged. Such charged atoms, which have lost or received one or more electrons in addition, are called ions.
Точно такие же явления могут происходить не с одним атомом, а с группой атомов, то есть с каким-либо веществом. Этим веществом в генераторе является проводник из меди. Exactly the same phenomena can occur not with one atom, but with a group of atoms, that is, with any substance. This substance in the generator is a copper conductor.
Л. В. Кубаркин. Занимательная радиотехника. Государственное энергетическое издательство. Москва. 1962 г. , с. 12-32. L.V. Kubarkin. Entertaining radio technology. State Energy Publishing House. Moscow. 1962, p. 12-32.
В генераторе электрической энергии, при помощи механической силы тяги, совершается механическая работа, в результате которой, за счет электромагнитной силы трения, атомы проводника теряют электроны. В этом случае можно сказать, что при взаимодействии атомов проводника с магнитным полем магнита, совершается отрицательная электромагнитная работа, приводящая к разрушению, или говоря по другому, к нарушению равновесия в строении атомов вещества. Атомы, находящиеся в проводнике, заряжаются. In the generator of electrical energy, with the help of mechanical traction, mechanical work is performed, as a result of which, due to electromagnetic friction, the atoms of the conductor lose electrons. In this case, we can say that during the interaction of the atoms of the conductor with the magnetic field of the magnet, negative electromagnetic work is performed, leading to the destruction, or in other words, to the imbalance in the structure of the atoms of the substance. The atoms in the conductor are being charged.
Так как в генераторе электрической энергии процесс нарушения равновесия в строении атомов вещества происходит периодически, то в результате этого действия в проводниках, установленных на роторе, периодически на одном конце будет наблюдаться скопление отрицательных зарядов, а на другом конце скопление положительных зарядов (фиг. 14), то есть образуется разность потенциалов. Между зарядами внутри проводника будет действовать (кулоновская сила fk), то есть, в проводнике возникает индуктированное (наведенное), электрическое поле - создается напряженность Е. Через эту напряженность можно выразить силу взаимного притяжения разноименных зарядов
fk= q•E.Since the process of imbalance in the structure of the atoms of the substance in the electric energy generator occurs periodically, as a result of this action in the conductors installed on the rotor, accumulation of negative charges will periodically be observed at one end and accumulation of positive charges at the other end (Fig. 14) , that is, a potential difference is formed. Between the charges inside the conductor will act (Coulomb force f k ), that is, an inducted (induced) electric field arises in the conductor - a tension is created E. Through this tension, the force of mutual attraction of opposite charges can be expressed
f k = q • E.
Сила взаимного притяжения зарядов должна уравновешивать электромагнитную силу трения, стремящуюся разделить заряды
fэ+fk= 0.The force of mutual attraction of the charges must balance the electromagnetic force of friction, which tends to separate the charges
f e + f k = 0.
А. С. Касаткин. Основы электротехники. Москва. Высшая школа. 1975 г. , с. 58. A. S. Kasatkin. Fundamentals of Electrical Engineering. Moscow. Graduate School. 1975, p. 58.
В свою очередь, первичный двигатель, создающий внешнюю механическую силу тяги, на валу генератора, должен развивать при перемещении механическую мощность
Pмех.= F•υ,
где внешняя механическая сила тяги F - является равнодействующей по отношению к тормозной силе противодействия.In turn, the prime mover creating external mechanical traction on the generator shaft must develop mechanical power when moving
P fur. = F • υ,
where the external mechanical traction force F - is the resultant with respect to the braking force of the reaction.
Тормозная сила противодействия F складывается из суммы сил
∑F = F1+F2+F3+F4+F5,
где F1 - есть произведение массы m ротора на ускорение а, то есть
F1= m•a,
где масса тела m равняется весу тела ротора G, деленному на ускорение свободного падения g:
m= G/g.The drag force F is the sum of the forces
∑F = F 1 + F 2 + F 3 + F 4 + F 5 ,
where F 1 is the product of the mass m of the rotor and acceleration a, that is
F 1 = m • a,
where body mass m is equal to the rotor body weight G divided by the gravitational acceleration g:
m = G / g.
Сила трения F2 равняется произведению коэффициента трения в подшипниках μ на силу давления массы ротора Р, то есть
F2 = μ•P,
сила трения щеток F3 равняется произведению коэффициента трения щеточного контакта μ на силу давления Р прижимной пружины
F3 = μ•P.
Сила сопротивления воздушной среды F4 выражается следующим выражением
F4 = K•p•S0•υ2,
где К - коэффициент сопротивления, зависящий от формы движения в среде тела, ρ - плотность среды,
S0 - площадь поперечного сечения контура тела в направлении, нормальном к направлению движения, или как иногда называют, миделевое сечение,
υ2 - скорость движения тела относительно среды. Заметим, что при скоростях, равных или близких к скорости звука (331,5) м/с, сопротивление атмосферы движению тел в ней пропорционально не квадрату, а кубу скорости движения. И, наоборот, при скоростях порядка нескольких метров в секунду сопротивление среды пропорционально первой степени скорости движения. Как видно из формулы, воздушная среда оказывает большое сопротивление первичному двигателю, но это сопротивление на много меньше электромагнитной силы сопротивления.The friction force F 2 is equal to the product of the friction coefficient in the bearings μ by the pressure force of the rotor mass P, i.e.
F 2 = μ • P,
the friction force of the brushes F 3 is equal to the product of the coefficient of friction of the brush contact μ by the pressure force P of the clamping spring
F 3 = μ • P.
The resistance force of the air environment F 4 is expressed by the following expression
F 4 = K • p • S 0 • υ 2 ,
where K is the drag coefficient depending on the form of motion in the body medium, ρ is the density of the medium,
S 0 - the cross-sectional area of the body contour in the direction normal to the direction of movement, or as it is sometimes called, mid-section,
υ 2 - the speed of the body relative to the environment. Note that at speeds equal to or close to the speed of sound (331.5) m / s, the resistance of the atmosphere to the movement of bodies in it is proportional not to the square, but to the cube of the speed of movement. And, conversely, at speeds of the order of several meters per second, the resistance of the medium is proportional to the first degree of the speed of movement. As can be seen from the formula, the air has a great resistance to the prime mover, but this resistance is much less than the electromagnetic resistance force.
А. С. Иванов. Мир механики и техники. Москва. Просвещение. 1993 г. , с. 180. A. S. Ivanov. The world of mechanics and technology. Moscow. Education. 1993, p. 180.
Воздушное сопротивление можно исключить, если откачать из системы воздух. Air resistance can be eliminated by pumping air out of the system.
Перечисленные механические силы противодействия F1-F4, при работе генератора электрической энергии с постоянной скоростью вращения ротора, имеют постоянную величину, и поэтому эти силы, временно, из рассмотрения можно исключить.The listed mechanical reaction forces F 1 -F 4 , when the generator of electric energy with a constant rotational speed of the rotor, have a constant value, and therefore these forces, temporarily, can be excluded from consideration.
Совсем другое дело, в генераторе электрической энергии имеют электромагнитные силы F5, которые изменяются в связи с возникающей нагрузкой, которую создают потребители электрической энергии.It is quite another matter in an electric energy generator that they have electromagnetic forces F 5 , which change due to the arising load created by consumers of electric energy.
Эти силы образуются в момент пересечения проводником магнитных силовых линий магнитного потока, вследствие чего, в проводнике возникает ЭДС, а в замкнутой цепи начинает протекать электрический ток I, который создает свой магнитный поток, в результате чего на валу ротора начинает действовать тормозная электромагнитная упругая сила (Fэл.магн.).These forces are formed at the moment the conductor crosses the magnetic lines of force of the magnetic flux, as a result of which an EMF appears in the conductor, and an electric current I starts flowing in the closed circuit, which creates its own magnetic flux, as a result of which the braking electromagnetic force begins to act on the rotor shaft ( F e-Magnet. ).
Направление силы определяется по правилу правой руки (фиг. 16). Построив вектор этой силы, мы убедимся, что сила F является тормозной силой, направленной в противоположную вектору скорости υ сторону. Таким образом, движение провода возникнет при действии внешней силы тяги, равной и противоположно направленной по отношению к тормозной, упругой электромагнитной силе, то есть, Fмex.= Fэл.магн.
Н. Мансуров. Теоретическая электротехника. Госэнергоиздат. Москва. 1958 г. , с. 222.The direction of force is determined by the rule of the right hand (Fig. 16). By constructing the vector of this force, we will see that the force F is a braking force directed in the opposite direction to the velocity vector υ. Thus, the movement of the wire will occur under the action of an external traction force equal to and oppositely directed with respect to the braking, elastic electromagnetic force, that is, F mex. = F e-magn.
N. Mansurov. Theoretical Electrical Engineering. Gosenergoizdat Moscow. 1958, p. 222.
Это выражение соответствует третьему закону Ньютона. This expression corresponds to Newton’s third law.
Так как fк - сила взаимного притяжения зарядов, должна уравновешивать электромагнитную силу Fэл.магн., стремящуюся разделить заряды, а, в это же время, механическая сила тяги Fмех равна и противоположно направлена по отношению к электромагнитной силе Fэл.магн., то есть Fмex= Fэл.магн., то из этого равенства сил вытекает четвертый закон, который можно сформулировать так, векторы механической, электромагнитной и электрической силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки этих сил, противоположны по знаку и действуют под прямым углом, соединяющим эти точки (фиг. 13, 14)
F1(мех.)= F2(эл. магн.)= fк,
где сила F1 - есть механическая сила, которая перемещает проводник,
сила F2 - есть сила магнитной индукции,
а сила fк= q•E - есть кулоновская сила, действующая между зарядами, которая является равнодействующей двух сил (F3+F4).Since f to - the force of mutual attraction of charges, should balance the electromagnetic force F el.magn. , striving to separate the charges, and, at the same time, the mechanical traction force F mech is equal and oppositely directed with respect to the electromagnetic force F el. , that is, F mex = F e-magn. , then the fourth law follows from this equality of forces, which can be formulated as follows: the vectors of mechanical, electromagnetic and electric forces with which the material points of these forces act on each other are opposite in sign and act at right angles connecting these points (Fig. 13 , 14)
F 1 (mech.) = F 2 (e- magn.) = F to ,
where the force F 1 is the mechanical force that moves the conductor,
force F 2 - is the force of magnetic induction,
and the force f k = q • E - is the Coulomb force acting between charges, which is the resultant of two forces (F 3 + F 4 ).
Электромагнитная сила F5, которая входит в суммарную силу противодействия, в новом генераторе электрической энергии является основной силой противодействия. При холостом ходе генератора (без нагрузки), эта сила равна магнитной силе индукции 2В.The electromagnetic force F 5 , which is part of the total reaction force, in the new generator of electric energy is the main reaction force. When the generator is idling (without load), this force is equal to the magnetic induction force of 2V.
F5= 2B.F 5 = 2B.
Если к генератору подключена нагрузка, то в цепи генератора по проводнику l протекает электрический ток I, который дополнительно намагничивает сердечник ротора. На роторе генератора возникает дополнительная магнитная сила. В результате чего происходит векторное сложение сил
F5= 2B+(I•l),
где 2В - есть величина силы магнитной индукции, сдвоенного магнитного потока кольцевых магнитов,
а, (I•l) - есть работа, совершаемая силой тока I на длине l проводника, вследствие чего образуется дополнительный магнитный поток φ. В этом случае, на проводник действует дополнительная магнитная сила индукции В.If a load is connected to the generator, then an electric current I flows through the conductor l through the conductor l, which additionally magnetizes the rotor core. An additional magnetic force arises on the generator rotor. As a result, vector addition of forces occurs
F 5 = 2B + (I • l),
where 2B is the magnitude of the magnetic induction force, the double magnetic flux of the ring magnets,
a, (I • l) - is the work performed by the current strength I over the length l of the conductor, as a result of which an additional magnetic flux φ is formed. In this case, an additional magnetic induction force B acts on the conductor.
Так как на роторе генератора содержится не один проводник, а несколько проводников, то на каждый из N активных проводников ротора действует электромагнитная сила, плечом приложения этой силы можно считать радиус ротора, равный половине диаметра D/2. Сумма сил, воздействующих на проводники ротора, создает электромагнитный тормозной момент
Mэл.магн.= D/2•(2B+I•l)•N•p,
где l - длина проводника, N - количество проводников, установленных на роторе, а р - количество пар полюсов, располагающихся на статоре.Since the generator rotor contains not one conductor, but several conductors, an electromagnetic force acts on each of the N active rotor conductors, the radius of the rotor equal to half the diameter D / 2 can be considered the shoulder of the application of this force. The sum of the forces acting on the rotor conductors creates an electromagnetic braking torque
M e-Magnet = D / 2 • (2B + I • l) • N • p,
where l is the length of the conductor, N is the number of conductors installed on the rotor, and p is the number of pairs of poles located on the stator.
Так как генератор электрической энергии содержит три ротора, то электромагнитный тормозной момент в этом случае увеличивается в три раза. Since the electric energy generator contains three rotors, the electromagnetic braking torque in this case increases three times.
Mэл.магн.= [D/2•(2B+I•l)•N•p] •3.M e-Magnet = [D / 2 • (2B + I • l) • N • p] • 3.
В новом генераторе электрической энергии электромагнитный тормозной момент оказывает противодействие первичному двигателю, только при запуске генератора в работу. В дальнейшем, когда ротор генератора электрической энергии пришел в движение, с увеличением оборотов ротора, электромагнитный тормозной момент стремится к нулю. In the new electric energy generator, the electromagnetic braking torque counteracts the primary engine only when the generator is put into operation. Later, when the rotor of the electric energy generator came into motion, with an increase in the rotor speed, the electromagnetic braking torque tends to zero.
Работа сил электромагнитного поля. Известно, что работа есть изменение формы движения материи, рассматриваемая с ее количественной стороны. В ряде случаев работа сопровождается переходом механической энергии в другую форму, например в тепловую энергию. Механическая работа понимается нами как действие силы, производящей перемещение тела или части его. Для совершения положительной работы необходимы три условия: а) действие силы; б) движение тела под действием силы; в) неперпендикулярность вектора силы к вектору скорости тела. The work of the forces of the electromagnetic field. It is known that work is a change in the form of motion of matter, considered from its quantitative side. In some cases, the work is accompanied by the transition of mechanical energy into another form, for example, into thermal energy. We understand mechanical work as the action of a force that produces the movement of a body or part of it. To do positive work, three conditions are necessary: a) the effect of force; b) the movement of the body under the action of force; c) the non-perpendicularity of the force vector to the body velocity vector.
Энергия же есть мера возможности совершать работу. Энергия является той общей мерой различных форм движущейся материи, величина которой остается неизменной при любых взаимных ее превращениях. Energy is a measure of the ability to do work. Energy is that general measure of various forms of moving matter, the value of which remains unchanged during any of its mutual transformations.
Энергии присущи следующие признаки. Это, во-первых, единая мера различных форм движения материи; во-вторых, сохранение ее при всех превращениях из одного вида в другой. The following attributes are inherent in energy. This is, firstly, a single measure of the various forms of motion of matter; secondly, its conservation during all transformations from one species to another.
Тела, обладающие энергией, способны совершать механическую работу, и, наоборот - за счет механической работы тел можно получить энергию. Bodies with energy are capable of performing mechanical work, and, conversely, due to the mechanical work of bodies, energy can be obtained.
А. С. Иванов. Мир механики и техники Москва. "Просвещение". 1993 г. , с. 135-156. A. S. Ivanov. The world of mechanics and technology Moscow. "Education". 1993, p. 135-156.
Поскольку в физике существует понятие отрицательной работы, то в этом случае, следует добавить, что для совершения отрицательной работы необходимы тоже три условия:
а) действие силы; б) движение тела под действием силы; в) перпендикулярность вектора силы к вектору скорости тела.Since in physics there is the concept of negative work, in this case, it should be added that for performing negative work, three conditions are also necessary:
a) the effect of force; b) the movement of the body under the action of force; c) the perpendicularity of the force vector to the body velocity vector.
В генераторе электрической энергии происходит преобразование механической энергии в электрическую энергию за счет совершения механической работы. В этом случае, затрачиваемую механическую работу можно представить формулой
A= F•T,
то есть, действию силы F за период Т, в течение которого происходит изменение направления магнитного потока, а именно, (фиг. 12), (фиг. 15), при входе в отверстие кольцевого магнита, магнитные силовые линии образуют поперечную часть магнитного потока. В этом месте в катушке индуктивности, при движении, индуктируется первый импульс напряжения. Внутри магнита магнитные силовые линии располагаются по долевой части магнитного потока. Этот участок пути является нейтральной зоной. И величина импульса в этой зоне равна нулю. На выходе из кольцевого магнита в катушке индуктивности образуется второй импульс напряжения. Последовательность таких импульсов можно назвать импульсным током, а промежуток между импульсами, периодом. Число периодов, которое осуществляется в единицу времени, то есть в одну секунду, является частотой f импульсного тока. Если обозначить время одного периода - Т, тогда совокупность изменений, происходящих в течение периода, называется циклом
f= 1/T.In an electric energy generator, mechanical energy is converted to electrical energy by performing mechanical work. In this case, the expended mechanical work can be represented by the formula
A = F • T,
that is, the action of the force F during the period T, during which the direction of the magnetic flux changes, namely, (Fig. 12), (Fig. 15), when the ring magnet enters the hole, the magnetic lines of force form the transverse part of the magnetic flux. At this point in the inductor, when moving, the first voltage pulse is induced. Inside the magnet, magnetic lines of force are located along the fractional part of the magnetic flux. This section of the path is a neutral zone. And the magnitude of the momentum in this zone is zero. At the output of the ring magnet, a second voltage pulse is generated in the inductor. The sequence of such pulses can be called a pulsed current, and the interval between pulses is a period. The number of periods that is carried out per unit time, that is, one second, is the frequency f of the pulse current. If we denote the time of one period - T, then the set of changes occurring during the period is called a cycle
f = 1 / T.
При совершении механической работы, одновременно, в одно и то же время, совершается электромагнитная работа. Так как различают два режима работы генератора электрической энергии, без нагрузки и под нагрузкой. Исходя из формулы равенства сил, магнитной силы трения и взаимного притяжения зарядов, формулу работы этих сил, для одного генератора электрической энергии, за цикл одного периода, можно записать в двух видах. When mechanical work is performed, simultaneously, at the same time, electromagnetic work is performed. Since there are two modes of operation of the generator of electric energy, without load and under load. Based on the formula for the equality of forces, magnetic friction and mutual attraction of charges, the formula for the work of these forces, for one electric energy generator, for a cycle of one period, can be written in two forms.
Первый вид уравнения, когда генератор электрической энергии работает без нагрузки
(-A)= D/2•(2B•l)•N•p= q•E•l, (Дж),
где 2В - есть сила магнитной индукции,
N - есть количество проводников, расположенных на роторе,
р - есть количество пар полюсов, расположенных на статоре,
l - есть длина проводника,
выражение (2B•l) является формулой совершения отрицательной работы магнитной силы трения 2В на рабочей длине l проводника.The first kind of equation is when an electric power generator runs without load
(-A) = D / 2 • (2B • l) • N • p = q • E • l, (J),
where 2B is the force of magnetic induction,
N - is the number of conductors located on the rotor,
p is the number of pairs of poles located on the stator,
l is the length of the conductor,
the expression (2B • l) is the formula for performing the negative work of the magnetic friction force 2B on the working length l of the conductor.
Второй вид уравнения - есть работа, совершаемая электромагнитными силами, когда генератор находится под нагрузкой
В этом случае, на роторе генератора будут действовать (кроме механических сил сопротивления) электромагнитные силы, а именно: сила магнитного поля магнитов и электромагнитная сила, возникающая в результате протекания электрического тока по проводникам. Происходит геометрическое сложение сил.The second type of equation is the work done by electromagnetic forces when the generator is under load
In this case, electromagnetic forces will act on the rotor of the generator (except for mechanical resistance forces), namely: the strength of the magnetic field of the magnets and the electromagnetic force resulting from the flow of electric current through the conductors. There is a geometric addition of forces.
В генераторе электрической энергии электрический потенциал, образующийся на противоположных концах проводника, будет тем больше, чем сильнее сила трения между: атомами проводника с одной стороны и силовыми линиями магнитного поля с другой стороны. По возможности, атомы проводника должны содержать максимальное число протонов, а сам проводник иметь наименьшее удельное сопротивление для протекающего по нему току. In an electric energy generator, the electric potential generated at opposite ends of the conductor will be the greater, the stronger the friction force between: the atoms of the conductor on the one hand and the magnetic field lines on the other. If possible, the atoms of the conductor should contain the maximum number of protons, and the conductor itself should have the lowest resistivity for the current flowing through it.
Магнитную силу индукции В, в этом случае, можно приравнять к механической силе трения, где коэффициентом трения является - (магнитная проницаемость - μ), а сила давления есть - (напряженность - Н). In this case, the magnetic force of induction B can be equated to the mechanical force of friction, where the coefficient of friction is - (magnetic permeability - μ), and the pressure force is - (tension - N).
Поэтому, магнитную силу индукции магнита В, а также силу протекающего в проводнике тока I, который дополнительно с магнитом намагничивает магнитопровод ротора, можно приравнять к ньютоновским силам, потому что они оказывают механическое противодействие первичному двигателю, и действие этих сил можно измерить на валу первичного двигателя. Therefore, the magnetic force of the induction of magnet B, as well as the strength of the current I flowing in the conductor, which additionally magnetizes the rotor magnetic circuit, can be equated to Newtonian forces, because they provide mechanical resistance to the prime mover, and the effect of these forces can be measured on the shaft of the prime mover .
На основании наблюдений от проделанных экспериментов можно сделать вывод, что наибольшая сила трения атомов проводника при взаимодействии с магнитным полем магнита в генераторе электрической энергии будет в том случае, если магниты в системе возбуждения будут иметь наибольшую магнитную индукцию Вr и коэрцитивную силу Нc, а магнитопровод для ротора изготовить из ферросплава с наибольшей магнитной проницаемостью и с наименьшей петлей гистерезиса. Based on the observations from the experiments performed, it can be concluded that the greatest friction force of the atoms of the conductor interacting with the magnetic field of the magnet in the electric energy generator will be if the magnets in the excitation system have the highest magnetic induction Br and coercive force Hc, and the magnetic circuit for the rotor should be made of ferroalloy with the highest magnetic permeability and with the smallest hysteresis loop.
Эксперименты показали, что, если, вместо магнитопровода применить диэлектрический материал, то в этом случае электромагнитная сила противодействия в генераторе, при трогании с места, не ощущается, несмотря на то, что импульс напряжения в проводнике индуктируется. В этом случае, в периоде наблюдается уменьшение величины амплитуды второго импульса, противоположного по знаку. Применение для магнитопровода материалов из ферросплава с большой магнитной проницаемостью и с наименьшей петлей гистерезиса, позволяет в генераторе электрической энергии увеличить силу магнитной индукции и уменьшить энергетические потери, связанные с перемагничиванием сердечника ротора. Таким материалом для магнитопровода в новом генераторе электрической энергии могут служить альсиферы. The experiments showed that if, instead of a magnetic circuit, dielectric material is used, then in this case the electromagnetic reaction force in the generator, when starting, is not felt, despite the fact that the voltage pulse is induced in the conductor. In this case, in the period there is a decrease in the amplitude of the second pulse, opposite in sign. The use of ferroalloy materials with a high magnetic permeability and with the smallest hysteresis loop for the magnetic circuit allows increasing the magnetic induction force in the electric energy generator and reducing energy losses associated with magnetization reversal of the rotor core. Alsifer can serve as such material for the magnetic circuit in a new generator of electric energy.
Н. В. Никулин. Электро-материало-ведение. Москва. Высшая школа. 1989 г. , с. 166. N.V. Nikulin. Electro-material management. Moscow. Graduate School. 1989, p. 166.
Уменьшение затрачиваемой механической работы в генераторе электрической энергии. Для того чтобы понять, каким образом происходит уменьшение затрачиваемой механической работы в генераторе электрической энергии, рассмотрим подробней процесс преобразования механической энергии при помощи магнитной энергии в электрическую энергию в новом генераторе. Reducing the expended mechanical work in an electric energy generator. In order to understand how the reduction of the mechanical work spent in the electric energy generator occurs, let us consider in more detail the process of converting mechanical energy using magnetic energy into electrical energy in a new generator.
На эскизах фиг. 12 и 15 изображена часть новой системы возбуждения генератора, на которой буквами А, В, С, Д обозначены границы расстояний между магнитами. Здесь же стрелками отмечены векторы магнитных силовых линий, которые показывают направление магнитного потока. In the sketches of FIG. 12 and 15 depict part of a new generator excitation system, on which the letters A, B, C, D denote the boundaries of the distances between the magnets. Here, the arrows indicate the magnetic field lines vectors that indicate the direction of the magnetic flux.
Расположим в магнитном поле генератора перпендикулярно его направлению кольцевой провод, замкнутый на внешнее сопротивление R, который начнем перемещать при помощи внешней силы внутри магнита. Let us place in the magnetic field of the generator perpendicular to its direction an annular wire closed to an external resistance R, which we will begin to move with the help of an external force inside the magnet.
В проводе на границе А, при пересечении магнитных силовых линий сдвоенного магнитного потока, возникнет импульс напряжения, а в замкнутой цепи потечет индукционный ток I. Чтобы определить направление возникающего тока, нужно знать правило генератора, или правило правой руки (фиг. 16). In the wire at border A, when the magnetic field lines of the double magnetic flux cross, a voltage pulse will appear, and an induction current I will flow in a closed circuit. To determine the direction of the current that arises, you need to know the generator rule, or the right-hand rule (Fig. 16).
Если правую руку расположить выше центра на краю кольцевого магнита так, чтобы силовые линии входили в ладонь, а большой палец указывал направление движения проводника, то вытянутые пальцы укажут направление тока. If the right hand is placed above the center on the edge of the ring magnet so that the lines of force fit into the palm of the hand, and the thumb indicates the direction of movement of the conductor, then the extended fingers indicate the direction of the current.
Следовательно, в точке А на провод с током будет действовать сумма сил, а именно: механические силы и электромагнитные силы. Направление магнитной силы, с которой поле действует на провод с током, определяется по правилу левой руки. Если расположить ладонь левой руки выше центра на краю кольцевого магнита таким образом (фиг. 17), чтобы магнитное поле поперечной части магнитного потока было направлено к ладони, а четыре вытянутых пальца направить вдоль электрического тока по кольцу проводника, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на провод с током. Построив вектор этой силы, мы убедимся, что сила F является тормозной силой, направленной в противоположную вектору скорости υ сторону. Therefore, at point A, the sum of forces will act on the wire with current, namely: mechanical forces and electromagnetic forces. The direction of the magnetic force with which the field acts on the wire with current is determined by the rule of the left hand. If you place the palm of your left hand above the center on the edge of the ring magnet in such a way (Fig. 17) that the magnetic field of the transverse part of the magnetic flux is directed towards the palm of your hand, and four extended fingers are directed along the electric current along the conductor’s ring, then the bent thumb will indicate the direction of force acting on a wire with current. By constructing the vector of this force, we will see that the force F is a braking force directed in the opposite direction to the velocity vector υ.
Таким образом, движение провода возникнет при действии внешней силы, равной и противоположно направленной по отношению к механическим силам сопротивления и электромагнитным силам сопротивления. Thus, the movement of the wire will occur when an external force is equal and oppositely directed with respect to the mechanical resistance forces and electromagnetic resistance forces.
В новой системе возбуждения генератора, благодаря тому, что поперечный магнитный поток удвоился и одновременно с этим объем магнитного потока сжался до размера, стремящегося к бесконечно малой величине, в этом случае на границах сопряжения магнитов А, В, С, Д (фиг. 12, 15) механическая работа, затрачиваемая на преодоление суммарной силы противодействия (с. 15), уменьшится, потому что путь перемещения проводника в поперечном магнитном потоке магнитной массы сократится и стремится к нулю,
Если не брать во внимание механические силы сопротивления, то из формулы хорошо видно, что, когда совершаемая механическая работа при индуктировании ЭДС стремится к нулю, то в это же самое время, одновременно, совершаемая электромагнитная работа имеет максимальное значение.In the new generator excitation system, due to the fact that the transverse magnetic flux doubled and at the same time the volume of the magnetic flux was compressed to a size tending to an infinitesimal value, in this case, at the interface between the magnets A, B, C, D (Fig. 12, 15) the mechanical work spent on overcoming the total reaction force (p. 15) will decrease, because the path of the conductor in the transverse magnetic flux of the magnetic mass will be reduced and tends to zero,
If you do not take into account the mechanical forces of resistance, it can be clearly seen from the formula that when the mechanical work performed during induction of the EMF tends to zero, then at the same time, the electromagnetic work performed has the maximum value.
Далее, перемещая проводник в магнитном поле генератора, на участке АВ, там, где магнитные силовые линии магнитного потока располагаются по прямой, то на этом участке пути, импульс напряжения в проводнике не индуктируется, ток в цепи не протекает, электромагнитная тормозная сила на проводник не действует. Further, moving the conductor in the magnetic field of the generator, in section AB, where the magnetic lines of force of the magnetic flux are located in a straight line, then in this section of the path, the voltage pulse in the conductor is not induced, the current in the circuit does not flow, the electromagnetic braking force on the conductor is not valid.
Эта часть пути есть нейтральная зона. Поэтому, на участках пути АВ, ВС, СД первичный двигатель, создающий внешнюю силу тяги, затрачивает механическую работу лишь на преодоление сопротивления механических сил F1-F4 (с. 15).This part of the path is a neutral zone. Therefore, in the sections of the path AB, BC, SD, the primary engine that creates the external traction force expends mechanical work only to overcome the resistance of mechanical forces F 1 -F 4 (p. 15).
На границе В, при пересечении магнитных силовых линий сдвоенного магнитного потока кольцевых магнитов, в проводе возникнет импульс напряжения обратной полярности, а в замкнутой цепи потечет ток. При этом следует отметить то обстоятельство, что проводник при перемещении пересекает магнитный поток целиком, одновременно, под прямым углом. В периоде, действующее значение тока равно либо нулю, либо единице, меняющей свой знак на противоположный, а в импульсе, действующее значение тока имеет постоянную величину. В этом случае следует заметить, что электроны совершают движение в проводнике одновременно, вместе. Это дает возможность уменьшить внутренние потери в генераторе, во время протекания электрического тока по проводнику. В итоге, затрачиваемая механическая работа в генераторе электрической энергии в течение периода равна как бы режиму холостого хода генератора, при котором на вал ротора действуют только лишь механические силы сопротивления F1-F4 (с. 15).At the border B, when crossing the magnetic field lines of a double magnetic flux of ring magnets, a reverse voltage pulse will appear in the wire, and a current will flow in the closed circuit. It should be noted that the conductor, when moving, crosses the magnetic flux as a whole, at the same time, at a right angle. In the period, the effective value of the current is either zero or one, which changes its sign to the opposite, and in a pulse, the effective value of the current has a constant value. In this case, it should be noted that the electrons move simultaneously in the conductor, together. This makes it possible to reduce internal losses in the generator, during the flow of electric current through the conductor. As a result, the mechanical work spent in the electric energy generator during the period is equal to the idle mode of the generator, in which only mechanical resistance forces F 1 -F 4 act on the rotor shaft (p. 15).
В этом случае ток нагрузки внешней цепи не оказывает тормозного действия на вал ротора. In this case, the load current of the external circuit does not inhibit the rotor shaft.
Мощность генератора электрической энергии. В генераторе электрической энергии, имеющем "р" пар полюсов, за время одного оборота ротора виток будет проходить под "р" парами полюсов и, следовательно, одному обороту ротора будет соответствовать "р" циклов ЭДС. Если число оборотов генератора в секунду обозначить через n/60, где n - число оборотов в минуту, то число циклов в секунду, т. е. частота, будет равна
f= n/60•p.Power generator of electric energy. In an electric energy generator having a “p” pole pair, during one revolution of the rotor, a turn will pass under the “p” pole pair and, therefore, a “p” EMF cycle will correspond to one revolution of the rotor. If the number of revolutions of the generator per second is denoted by n / 60, where n is the number of revolutions per minute, then the number of cycles per second, i.e., the frequency, will be equal to
f = n / 60 • p.
Н. Н. Мансуров. Теоретическая электротехника. Госэнергоиздат, Москва. 1958 г. , с. 222, 292. N. N. Mansurov. Theoretical Electrical Engineering. Gosenergoizdat, Moscow. 1958, p. 222, 292.
Теперь, если совершенную электромагнитную работу за один цикл умножить на число циклов совершаемой работы в секунду, то в этом случае получается формула мощности, которая при холостом ходе генератора электрической энергии, будет иметь вид
P= D/2•(2B•l)•N•n/60•p (Вт),
а при подключенной нагрузке к генератору электрической энергии, формула мощности будет иметь вид
P= D/2•(2B+I)•l•N•n/60•p (Вт).Now, if we multiply the perfect electromagnetic work in one cycle by the number of cycles of the performed work per second, then in this case we get the power formula, which, when the electric power generator is idling, will have the form
P = D / 2 • (2B • l) • N • n / 60 • p (W),
and when the load is connected to the electric energy generator, the power formula will look like
P = D / 2 • (2B + I) • l • N • n / 60 • p (W).
Учитывая то обстоятельство, что в одном генераторе электрической энергии содержится группа генераторов электрической энергии, то есть, три генератора, то в этом случае, при параллельном соединении секций, мощности каждой отдельной секции генераторов складываются геометрически. Considering the fact that a single electric energy generator contains a group of electric energy generators, that is, three generators, then in this case, when the sections are connected in parallel, the capacities of each individual generator section are added geometrically.
P= [D/2•(2B+I)•l•N•n/60•p] •3 (Вт). P = [D / 2 • (2B + I) • l • N • n / 60 • p] • 3 (W).
Коэффициент полезного действия. Известно, что величина, характеризующая экономичность машины, называется коэффициентом полезного действия. В обычных условиях коэффициент полезного действия всегда меньше единицы. Чем ближе коэффициент полезного действия к единице, тем экономичнее машина. Efficiency. It is known that the value characterizing the efficiency of the machine is called the efficiency. Under normal conditions, the efficiency is always less than one. The closer the efficiency to one, the more economical the machine.
Известно, что полезная работа (Ап) и затраченная работа (Аз) совершаются в течение одинакового времени
η = Aп/Aз
или
η = Aп/Aз•100%.
А. С. Жданов. Физика. Издательство. Наука, Москва. 1970 г. , с. 169.It is known that useful work (A p ) and expended work (A s ) are completed within the same time
η = A p / A s
or
η = A p / A s • 100%.
A. S. Zhdanov. Physics. Publisher Science, Moscow. 1970, p. 169.
Электрические заряды q, полученные в результате индуктирования ЭДС, способны совершить электрическую работу, которая для одного генератора за цикл одного периода равна
A= D/2•(2B+I)•l•N•p= q•U (Дж),
где U - есть напряжение.The electric charges q obtained as a result of induction of the EMF are capable of performing electrical work, which for one generator per cycle of one period is
A = D / 2 • (2B + I) • l • N • p = q • U (J),
where U is the voltage.
Следуя тому, что количество электричества равно току, умноженному на время его прохождения в проводнике, то есть
q= I•t,
тогда работу тока можно определить по формуле
A= U•I•t.Following the fact that the amount of electricity is equal to the current multiplied by the time of its passage in the conductor, that is
q = I • t,
then the current can be determined by the formula
A = U • I • t.
В свою очередь, механическая затрачиваемая работа при индуктировании ЭДС в импульсе равна
A= F•b,
где F - механическая сила, а b - расстояние перемещения проводника в поперечном магнитном потоке (фиг. 12).In turn, the mechanical work spent in inducing EMF in a pulse is
A = F • b,
where F is the mechanical force, and b is the distance of movement of the conductor in the transverse magnetic flux (Fig. 12).
Если не брать в расчет механические силы противодействия, такие как: сила трения в подшипниках, в щеточном контакте и сопротивление воздушной среды, которые в сравнении с электромагнитной силой при работе генератора под нагрузкой очень малы, то в этом случае, коэффициент полезного действия генератора электрической энергии в импульсе можно выразить отношением полезной работы к затраченной работе, исходя из того, что путь перемещения проводника в магнитном поле, равный расстоянию b, стремится к нулю, т. е. If you do not take into account the mechanical forces of reaction, such as: the friction force in the bearings, in the brush contact and the resistance of the air, which are very small in comparison with the electromagnetic force when the generator is under load, then in this case the efficiency of the electric energy generator in a pulse can be expressed as the ratio of useful work to the work done, based on the fact that the path of the conductor in a magnetic field, equal to the distance b, tends to zero, i.e.
Как видно из полученного соотношения полезной работы к затраченной работе, в результате сжатия массы магнитного поля в системе возбуждения генератора, коэффициент полезного действия генератора электрической энергии в импульсе стремится к бесконечно большой величине.
As can be seen from the obtained ratio of useful work to expended work, as a result of compression of the magnetic field mass in the generator excitation system, the efficiency of the electric energy generator in a pulse tends to an infinitely large value.
Но так как при работе генератора электрической энергии, на валу ротора, кроме электромагнитных сил, присутствуют постоянно механические силы сопротивления, то в этом случае, коэффициент полезного действия генератора электрической энергии будет больше единицы на столько, на сколько магнитная сила магнитов будет превосходить механические силы сопротивления. But since during the operation of the electric energy generator, in addition to electromagnetic forces, there are constantly mechanical resistance forces on the rotor shaft, in this case, the efficiency of the electric energy generator will be more than unity by as much as the magnetic force of the magnets will exceed the mechanical resistance forces .
Если проанализировать все то, что изложено выше, то можно сказать, что, в новом генераторе электрической энергии выполняются условия, поставленные французским ученым Л. Карно (1753-1823 гг. ), изложенные в курсе прикладной механики, где он высказал интересную мысль: "Создание вечного двигателя абсолютно невозможно: даже если трение и сопротивление среды не уменьшают длительности воздействия движущей силы, она не может произвести равного ей эффекта. Причина этого состоит в следующем: если мы хотим, чтобы эффект, производимый силой конечной величины действовал бесконечное время, необходимо, чтобы произведенный эффект был бесконечно мал. "
В. М. Бордянский. Вечный двигатель прежде и теперь. Москва. "Энергоиздат". 1989 г. , с. 72.If we analyze everything that is stated above, then we can say that, in the new electric energy generator, the conditions set by the French scientist L. Carnot (1753-1823) are fulfilled, set out in the course of applied mechanics, where he expressed an interesting idea: " The creation of a perpetual motion machine is absolutely impossible: even if the friction and resistance of the medium do not reduce the duration of the driving force, it cannot produce an effect equal to it.The reason for this is as follows: if we want the effect produced by the force of finite magnitude us acted infinite time, it is necessary that the effect was produced by the infinitely small. "
V.M. Bordyansky. The eternal engine before and now. Moscow. "Energy Publishing". 1989, p. 72.
Если не брать в расчет механические силы сопротивления в генераторе электрической энергии, то эта мысль может быть изложена следующим образом: если мы хотим, чтобы электрический потенциал конечной величины, действовал бесконечное время, для этого необходимо, чтобы механическая работа, затрачиваемая на преодоление электромагнитной силы трения, при индуктировании ЭДС была бесконечно мала. If we do not take into account the mechanical resistance forces in the electric energy generator, then this idea can be stated as follows: if we want the electric potential of finite magnitude to act for infinite time, this requires that the mechanical work spent on overcoming the electromagnetic friction force , at induction EMF was infinitely small.
Для работы генератора электрической энергии необходимо использовать в качестве тягового двигателя электродвигатель постоянного тока, так как электродвигатель, по сравнению с другими приводами, имеет самый высокий коэффициент полезного действия. Запускать электродвигатель с генератором электрической энергии в работу можно при помощи стартера от аккумуляторной батареи, как в автомобиле. For the operation of the electric energy generator, it is necessary to use a direct current electric motor as a traction motor, since the electric motor, in comparison with other drives, has the highest efficiency. You can start the electric motor with the electric energy generator using the starter from the battery, as in a car.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97102372A RU2178940C2 (en) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | Electric power generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97102372A RU2178940C2 (en) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | Electric power generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU97102372A RU97102372A (en) | 1999-02-27 |
| RU2178940C2 true RU2178940C2 (en) | 2002-01-27 |
Family
ID=20189952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97102372A RU2178940C2 (en) | 1997-02-18 | 1997-02-18 | Electric power generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2178940C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505910C2 (en) * | 2011-02-01 | 2014-01-27 | ООО "Научно-производственная фирма "Ноосферные технологии" | Electrical machine with disc rotor |
| RU2577527C2 (en) * | 2013-06-17 | 2016-03-20 | Александр Викторович Жак | Magnetoelectric generator |
| RU183965U1 (en) * | 2018-07-12 | 2018-10-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Ring Collector DC Motor |
-
1997
- 1997-02-18 RU RU97102372A patent/RU2178940C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГУСЕВ С.А. Очерки по истории развития электрических машин. - М.-Л.: ГЭИ, 1955, с.80-81, фиг.2-8. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505910C2 (en) * | 2011-02-01 | 2014-01-27 | ООО "Научно-производственная фирма "Ноосферные технологии" | Electrical machine with disc rotor |
| RU2577527C2 (en) * | 2013-06-17 | 2016-03-20 | Александр Викторович Жак | Magnetoelectric generator |
| RU183965U1 (en) * | 2018-07-12 | 2018-10-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Ring Collector DC Motor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10110109B2 (en) | Self-powered alternative energy machine to generate electricity | |
| Price et al. | Design and testing of a permanent magnet axial flux wind power generator | |
| US9618002B1 (en) | Mini notched turbine generator | |
| JP2011509647A (en) | Flywheel system | |
| JP4003382B2 (en) | Generator and electronically controlled mechanical clock | |
| Hull et al. | Magnetomechanics of internal-dipole, Halbach-array motor/generators | |
| Das et al. | Microfabricated high-speed axial-flux multiwatt permanent-magnet generators—Part I: Modeling | |
| RU2178940C2 (en) | Electric power generator | |
| Schuck et al. | A high speed millimeter-scale slotless bearlngless slice motor | |
| Johnson et al. | High speed PM motor with hybrid magnetic bearing for kinetic energy storage | |
| Jiang et al. | Design of a novel linear permanent magnet vibration energy harvester | |
| EP3216114A1 (en) | Self-powered alternative energy machine to generate electricity | |
| Raisigel et al. | Magnetic planar micro generator | |
| Žarko et al. | Calculation of unbalanced magnetic pull in a salient-pole synchronous generator | |
| RU2723540C1 (en) | Solenoid wind generator with a tooth stator | |
| Rachcha et al. | Magnetically Levitated Solar Motor | |
| Higginson et al. | Ironless permanent magnet synchronous machine stiffness calculations for flywheel energy storage systems | |
| Daudov et al. | Development of a New Type of Direct Current Generator of High Power on the Basis of Permanent Magnets | |
| Zhang et al. | Design and FEM analysis of a flywheel energy storage system assisted by integrated magnetic bearings | |
| Irfan et al. | Simplified design of low speed electric permanent magnet generator for small wind power plant | |
| US20240146162A1 (en) | Modular Electrical Generator/Electric Motor Assembly, and Method of Using Same | |
| Bhat et al. | Contactless energy generation using flywheel | |
| WO2022044026A1 (en) | Repulsion based rotational system | |
| Ma et al. | Transient behavior of field modulated magnetic gears with damper windings | |
| CN117477981A (en) | Friction nano generator driven by reverse swing guide rod mechanism |