Среда, 19.12.2018, 19:51

Идеи

Меню сайта
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Календарь
«  Декабрь 2018  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31

Электродвигатели и генераторы нового типа

Электродвигатели и генераторы нового типа

Разработаны принципиально новые электродвигатели и электрогенераторы, могущие производить большую мощность на выходе, чем потребляют для своего привода. На первый взгляд, кажется, что это «вечный двигатель», и такого быть не может. Но это не так. Была разработана теория построения подобных устройств, проведены практические опыты, доказавшие правильность теории. Используется необычное взаимодействие магнитных полей, хотя все происходит согласно законам классической физики. Но эти законы грамотно используются, а избыточная энергия извлекается из внутренней структуры ферромагнетика (или постоянного магнита). При этом запаса энергии хватит на многие десятки лет работы устройства на максимальной мощности. Рассмотрим для начала электродвигатель. Он работает на силах магнитного взаимодействия между катушками статора и ротора. Или катушками и постоянными магнитами, суть от этого не меняется. При работе двигателя, в нем всегда возникает так называемая генераторная (или противоЭДС), которая направлена навстречу напряжению источника питания двигателя. Поэтому мы вынуждены значительно увеличивать напряжение питания. А соответственно и мощность потребления двигателя. Вот данные по промышленному двигателю:

Например, серийный электродвигатель постоянного тока типа 4ПН 200S имеет следующие характеристики: мощность 60 кВт; напряжение 440 В; ток 149 А; частота вращения 3150/3500 об/мин; кпд 90,5%; длина статора 377 мм; диаметр ротора 250 мм, напряжение потерь 41,8 В; напряжение на преодоление индуцированной ЭДС 398,2 В; мощность на преодоление потерь 6228 Вт; вращающий момент (3500 об/мин) 164,6 Нм.

Получается, что если мы избавимся от противоЭДС, то для питания двигателя нужен источник напряжения не 440 вольт, а только (округленно) 42 вольта, при том же токе 150А. Поэтому потребляемая мощность при полной нагрузке составит 6300 ватт при механической выходной мощности 60 кВт.

Были проведены исследования магнитных и электрических взаимодействий, которые позволили бы уменьшить, или совершенно устранить противоЭДС, с сохранением необходимого силового взаимодействия ротора и статора, обеспечивающего неизменную выходную механическую мощность двигателя. Что позволяет конструировать двигатели, имеющие выходную механическую мощность от двух, до нескольких десятков раз большую, чем потребляемая ими электрическая. При этом сохраняется технология, материалы, оборудование, применяющиеся для производства обычных промышленных двигателей. Все это позволяет, в кратчайшие сроки и с минимальными затратами, начать выпуск энергосберегающих двигателей. Очень важно и то, что значительная часть расчетов, использующихся для двигателей старого типа, подходит и для новых. Из автомобильного генератора был изготовлен макетный образец двигателя. На нем были исследованы силовые взаимодействия магнитных полей, величины противоЭДС, проверка одного из возможных конструктивных решений. Так как пока нет блока управления (макет рассчитывался под электронный блок), самовращения получить не удалось. Была изучена только возможность вращения ротора при подаче тока (ротор поворачивался на определенный угол), после чего вручную меняли полярность питания, и ротор снова поворачивался…

Был также исследован еще один тип двигателя без противоЭДС, переделанный из коллекторного микродвигателя с постоянными магнитами. При его вращении внешним приводом, генерация тока отсутствовала. При подаче напряжения на клеммы двигателя, он начинал вращаться. Т. е была получена необратимая электрическая машина. Ток, потребляемый данным двигателем, постоянен, независимо от нагрузки и оборотов, а зависит только от напряжения питания. Это доказывает, что данная технология позволяет изготавливать двигатели без противоЭДС. Управляют такими двигателями, изменяя среднее напряжение на его клеммах, с помощью электронного коммутатора. Также разработаны и электрогенераторы нового типа, ротор которых не тормозится под нагрузкой, как в обычном генераторе. Были поставлены опыты, которые подтвердили, что данное предположение справедливо.

Но построить работающий демонстрационный образец пока не удалось. Необходима иная технология, чем для двигателя. Отсутствуют также необходимые материалы и станочное оборудование. Но тема очень перспективная, вложения в НИИОКР очень небольшие, по сравнению например с разработкой новой модели ДВС (или просто его усовершенствованием). Если взять самый простой вариант двигателя или генератора, то для изготовления достаточно совершенного демонстрационного образца, потребуется не более 30 тысяч долларов и три месяца времени. Все будет зависеть от наличия оборудования, материалов, специалистов. И выбранной конкретной конструкции двигателя или генератора для изготовления. Для изготовления промышленного прототипа, вложения разумеется возрастут в несколько раз, а срок увеличится до 6-8 месяцев.

Посмотрим теперь, что нам дадут новые двигатели и генераторы. Всем известно, что наша цивилизация существует благодаря использованию электрической энергии, которая преобразуется в другие виды энергии. Для получения электричества, в мире ежегодно расходуют сотни миллионов тонн топлива! Примерно половина этой энергии, используется для получения механической, с помощью электромоторов. Если мы уменьшим хотя бы в два раза потребляемую ими мощность, то можем сэкономить 25% всей произведенной электроэнергии. Не потребуется строить новые электростанции. Можно снизить добычу топлива и его сжигание, что благоприятно скажется на экологии. Но если использовать двигатели с более высокой эффективностью, то выигрыш будет гораздо больше. А если мы возьмем транспорт, то здесь эффект многократно больше! На транспорт расходуется топлива гораздо больше, чем на получение электроэнергии. И значительно более высококачественного. Для его получения, тоже тратится много энергии, отравляется окружающая среда. Предлагаемые двигатели, могут использоваться вместо тепловых, практически на всех видах транспорта.

Уже имеются эскизные проекты двигателей для электровелосипедов, электромобилей, морских и речных судов, самолетов и вертолетов… Рассмотрим для примера работу электромобиля:
Это машина, имеющая небольшой аккумулятор(типа обычного автомобильного), генератор без торможения ротора под нагрузкой, и тягового энергосберегающего двигателя. От аккумулятора водитель запускает приводной двигатель генератора. От генератора, ток поступает на тяговый двигатель. Если взять эффективность всех этих компонентов 10(это средняя величина), то наши характеристики будут примерно такие:
От аккумулятора раскручиваем привод генератора, мощностью 1кВт(как и обычный стартер в ДВС). Данный привод вращает генератор, который выдает уже 10кВт мощности. А тяговый двигатель, из этих 10кВт выдает 100 кВт механической мощности… Если учесть разного рода потери, самопитание генератора, подзаряд аккумулятора, то получим не меньше 80 кВт. При этом, все узлы такого электромобиля просты и дешевы. Его стоимость будет раза в два-три меньше, чем автомобиля равного класса, а эксплуатационные затраты на несколько порядков меньше. Ведь топливо не нужно… На основе таких двигателей, можно делать и энергоблоки на электростанциях, не требующие никакого топлива. Электродвигатель вращает генератор без торможения ротора, поэтому его мощность небольшая. А генератор отдает энергию в обычную сеть. Выгодно делать такие энергоблоки вместо трансформаторов на подстанциях малой и средней мощности, обслуживающих группу отдельных домов, или небольшое предприятие. Возможны и индивидуальные блоки такого типа, для отдельных коттеджей. Но в данном случае, выгоднее использовать генераторы без подвижных частей, как более долговечные и бесшумные. Так как, используются в основном хорошо отработанные технологии и недорогие материалы для изготовления двигателей, то затраты на новую энергетику небольшие, а выгода огромная.

В течении 25-30 лет, можно значительно сократить использование органического топлива, закрыть вредные производства, отказаться от строительства новых электростанций, сократить в несколько раз автомобильный парк, за счет расширения электромобилей, а также изменить структуру всей промышленности, в сторону экологически чистых, наукоемких производств. Добыча полезных ископаемых тоже претерпит значительное изменение. Трудно даже представить себе последствия данной энергетики для человечества. Это и развитие сельского хозяйства, освоение Арктики и Антарктики, подводного мира, космоса… Прорыв в медицине(искусственное сердце с питанием от подобного генератора вместо аккумуляторов, как сейчас)… Перспективы даже невозможно себе представить, настолько они многогранны. Сейчас много разговоров и рекламы о двигателях и генераторах ПЕРЕНДЕВ, ЛЮТЕК, СТЕОН и мн. других. Предлагаемые двигатели и генераторы, проще по конструкции, дешевле, технология почти не отличается от используемой в промышленности. Материалы самые обычные. Стоимость таких двигателей и генераторов ожидается на уровне известных коллекторных и вентильных двигателей равной мощности. Удельная мощность также, примерно соответствует вентильным двигателям.

Выгоды вложения средств в данные проекты очевидны. Предлагаемые двигатели и генераторы, можно изготовить за очень короткий срок – от одного до трех месяцев. Вложения средств небольшое – не более 10 – 30 тысяч долларов за работающий прототип. В самом худшем случае, подобный двигатель или генератор позволит вырабатывать в два раза больше энергии, чем потребляет сам. В лучшем – выигрыш составит до 10 раз. Стоимость промышленного производства данных конструкций, не превысит 100 – 200 долларов за установленный киловатт мощности.

Удельная мощность двигателей (мощность на единицу веса, или объема) будет равна или больше, чем у аналогичного по параметрам промышленного двигателя. По генератору пока ничего определенного сказать невозможно. Эксперименты пока не дают ответа на этот вопрос. Принимая во внимание конструктивные особенности генераторов, можно предположить, что их удельная мощность будет в два – три раза меньше, чем у ныне использующихся промышленных. Но их преимущество в том, что они будут вырабатывать электроэнергию, почти не потребляя механическую, и следовательно не расходуя топливо. Поэтому производимая ими электроэнергия будет почти даровая (расходы только на обслуживание и ремонт, как и любого генератора).

Шурыгин Юрий Александрович,
E-mail:yach@inbox.ru

НОВАЯ (БЕЗТОПЛИВНАЯ) ЭНЕРГЕТИКА.