Електродвигуни та генератори нового типу

05.08.2015

Електродвигуни та генератори нового типу

Розроблені принципово нові електродвигуни та електрогенератори, можуть виробляти велику потужність на виході, ніж споживають для свого приводу. На перший погляд, здається, що це «вічний двигун», і такого бути не може. Але це не так. Була розроблена теорія побудови подібних пристроїв, проведені практичні досліди, які довели правильність теорії. Використовується незвичайне взаємодія магнітних полів, хоча все відбувається згідно із законами класичної фізики. Але ці закони грамотно використовуються, а надлишкова енергія витягається з внутрішньої структури феромагнетика (або постійного магніту). При цьому запасу енергії вистачить на десятки років роботи пристрою на максимальній потужності. Розглянемо для початку електродвигун. Він працює на силах магнітного взаємодії між котушками статора і ротора. Чи котушками й постійними магнітами, суть від цього не змінюється. При роботі двигуна, в ньому завжди виникає так звана генераторна (або противоЭДС), яка спрямована назустріч напрузі джерела живлення двигуна. Тому ми змушені значно збільшувати напругу живлення. А відповідно і потужність споживання двигуна. Ось дані по промисловому двигуна:

Наприклад, серійний електродвигун постійного струму типу 4ПН 200S має наступні характеристики: потужність 60 кВт; напруга 440 В; струм 149 А; частота обертання 3150/3500 об/хв; ккд 90,5%; довжина статора 377 мм; діаметр ротора 250 мм, напруга втрат 41,8; напруга на подолання індукованої ЕРС 398,2 ; потужність на подолання втрат 6228 Вт; обертаючий момент (3500 об/хв) 164,6 Нм.

Виходить, що якщо ми позбудемося від противоЭДС, то для живлення двигуна потрібен джерело напруги не 440 вольт, а тільки (округлено) 42 вольта, при тім же струмі 150А. Тому споживана потужність при повному навантаженні складе 6300 вт при механічній вихідний потужності 60 кВт.

Були проведені дослідження магнітних і електричних взаємодій, які дозволили б скоротити, або зовсім усунути противоЭДС, зі збереженням необхідної силової взаємодії ротора і статора, забезпечує незмінну вихідну механічну потужність двигуна. Що дозволяє конструювати двигуни, що мають вихідну механічну потужність від двох до кількох десятків разів більшу, ніж споживана ними електрична. При цьому зберігається технологія, матеріали, устаткування, що застосовуються для виробництва звичайних промислових двигунів. Все це дозволяє, в найкоротші терміни і з мінімальними витратами, почати випуск енергозберігаючих двигунів. Дуже важливо і те, що значна частина розрахунків, що використовуються для двигунів старого типу, підходить і для нових. З автомобільного генератора було виготовлено макетний зразок двигуна. На ньому були досліджені силові взаємодії магнітних полів, величини противоЭДС, перевірка одного з можливих конструктивних рішень. Так як поки немає блоку управління (макет розраховувався під електронний блок), самовращения отримати не вдалося. Була вивчена тільки можливість обертання ротора при подачі струму (ротор обертався на певний кут), після чого вручну міняли полярність живлення, і ротор знову повертався…

Був також досліджений ще один тип двигуна без противоЭДС, перероблений з колекторного микродвигателя з постійними магнітами. При його обертанні зовнішнім приводом, генерація струму відсутня. При подачі напруги на клеми двигуна, він починав обертатися. Тобто була отримана безповоротна електрична машина. Струм, споживаний даним двигуном, постійний, незалежно від навантаження і оборотів, а залежить лише від напруги живлення. Це доводить, що дана технологія дозволяє виготовляти двигуни без противоЭДС. Керують такими двигунами, змінюючи середня напруга на його клемах, з допомогою електронного комутатора. Також розроблені і електрогенератори нового типу, ротор яких не гальмується під навантаженням, як у звичайному генераторі. Були поставлені досліди, які підтвердили, що дане припущення справедливо.

Але побудувати працює демонстраційний зразок поки не вдалося. Необхідна інша технологія, ніж для двигуна. Відсутні також необхідні матеріали і верстатне обладнання. Але тема дуже перспективна, вкладення в НИИОКР дуже невеликі, порівняно наприклад з розробкою нової моделі ДВЗ (або просто його удосконаленням). Якщо взяти найпростіший варіант двигуна або генератора, то для виготовлення досить досконалого демонстраційного зразка, буде потрібно не більше 30 тисяч доларів і три місяці часу. Все буде залежати від наявності обладнання, матеріалів, фахівців. І обраної конкретної конструкції двигуна або генератора для виготовлення. Для промислового виготовлення прототипу, вкладення зрозуміло зростуть у кілька разів, а термін збільшиться до 6-8 місяців.

тепер Подивимося, що нам дадуть нові двигуни і генератори. Всім відомо, що наша цивілізація існує завдяки використанню електричної енергії, яка перетворюється в інші види енергії. Для отримання електрики, у світі щорічно витрачають сотні мільйонів тонн палива! Приблизно половина цієї енергії, що використовується для отримання механічної, з допомогою електромоторів. Якщо ми зменшимо хоча б у два рази споживану ними потужність, то можемо заощадити 25% всієї виробленої електроенергії. Не потрібно будувати нові електростанції. Можна знизити видобуток палива і його спалювання, що сприятливо позначиться на екології. Але якщо використовувати двигуни з більш високою ефективністю, то виграш буде набагато більше. А якщо ми візьмемо транспорт, то тут ефект багаторазово більше! На транспорт витрачається палива набагато більше, ніж на отримання електроенергії. І значно більше високоякісного. Для його отримання, теж витрачається багато енергії, отруюється навколишнє середовище. Пропоновані двигуни, можуть використовуватися замість теплових, практично на всіх видах транспорту.

Вже є ескізні проекти двигунів для електровелосипедів, електромобілів, морських і річкових суден, літаків і вертольотів… Розглянемо для прикладу роботу електромобіля:

Це машина, що має невеликий акумулятор(звичайного типу автомобільного), генератор без гальмування ротора під навантаженням, і тягового енергозберігаючого двигуна. Від акумулятора водій запускає приводний двигун генератора. Від генератора, струм надходить на тяговий двигун. Якщо взяти ефективність усіх цих компонентів 10(це середня величина), то наші характеристики будуть приблизно такі:

Від акумулятора розкручуємо привід генератора, потужністю 1кВт(як і звичайний стартер в ДВЗ). Даний привід обертає генератор, який видає вже 10кВт потужності. А тяговий двигун, з цих 10кВт видає 100 кВт механічної потужності… Якщо врахувати різного роду втрати, самопитание генератора, підзарядити акумулятори, то отримаємо не менше 80 кВт. При цьому, всі вузли такого електромобіля прості і дешеві. Його вартість буде вдвічі-втричі менше, ніж автомобіля рівного класу, а експлуатаційні витрати на кілька порядків менше. Адже паливо не треба… На основі таких двигунів, можна робити і енергоблоки на електростанціях, не потребують ніякого палива. Електродвигун обертає генератор без гальмування ротора, тому його потужність невелика. А генератор віддає енергію в звичайну мережу. Вигідно робити такі енергоблоки замість трансформаторів на підстанціях малої та середньої потужності, які обслуговують групу окремих будинків, або невелике підприємство. Можливі й індивідуальні блоки такого типу, для окремих котеджів. Але в даному випадку, вигідно використовувати генератори без рухомих частин, як більш довговічні і безшумні. Так як, використовуються в основному добре відпрацьовані технології і недорогі матеріали для виготовлення двигунів, то витрати на нову енергетику невеликі, а вигода величезна.

протягом 25-30 років, можна значно скоротити використання органічного палива, закрити шкідливі виробництва, відмовитися від будівництва нових електростанцій, скоротити в кілька разів автомобільний парк, за рахунок розширення електромобілів, а також змінити структуру всієї промисловості, у бік екологічно чистих, наукомістких виробництв. Видобуток корисних копалин теж зазнає значна зміна. Важко навіть уявити собі наслідки цієї енергетики для людства. Це і розвиток сільського господарства, освоєння Арктики і Антарктики, підводного світу, космосу… Прорив у медицині(штучне серце з живленням від такого генератора замість акумуляторів, як зараз)… Перспективи навіть неможливо собі уявити, настільки вони багатогранні. Зараз багато розмов і реклами про двигунах і генераторах ПЕРЕНДЕВ, ЛЮТЕК, СТЕОН і мн. інших. Пропоновані двигуни та генератори, простіше по конструкції, дешевше, технологія майже не відрізняється від використовуваної в промисловості. Матеріали звичайні. Вартість таких двигунів і генераторів очікується на рівні відомих колекторних і вентильних двигунів рівної потужності. Питома потужність також, що приблизно відповідає вентильним двигунів.

Вигоди вкладення коштів у дані проекти очевидні. Пропоновані двигуни та генератори, можна виготовити за дуже короткий термін — від одного до трьох місяців. Вкладення коштів невелика – не більше 10 – 30 тисяч доларів за працюючий прототип. В найгіршому випадку, подібний двигун або генератор дозволить виробляти в два рази більше енергії, ніж споживає сам. В кращому – виграш складе до 10 разів. Вартість промислового виробництва даних конструкцій, не перевищить 100 – 200 доларів за встановлений кіловат потужності.

Питома потужність двигунів (потужність на одиницю маси, або об’єму) буде дорівнює або більше, ніж у аналогічного за параметрами промислового двигуна. По генератору поки нічого певного сказати неможливо. Експерименти поки не дають відповіді на це питання. Приймаючи до уваги конструктивні особливості генераторів, можна припустити, що їх питома потужність буде в два – три рази менше, ніж у нині використовуються промислових. Але їх перевага в тому, що вони будуть виробляти електроенергію, майже не споживаючи механічну, і отже не витрачаючи паливо. Тому вироблена ними електроенергія буде майже дармова (витрати на обслуговування та ремонт, як і будь-якого генератора).

Шуригін Юрій Олександрович,

Короткий опис статті: нові джерела енергії Альтернативна енергія. Електродвигуни та генератори нового типу — стаття

Джерело: Електродвигуни та генератори нового типу

Також ви можете прочитати