ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ

СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ
И ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ МГ-3
Канарёв Ф.М.
[email protected]
Анонс. Влияние момента зажигания, подаваемого в цилиндры двигателей внутреннего
сгорания, – центральный момент экономичности и долговечности двигателя. Аналогичная
ситуация возникает и при оптимизации энергетических параметров электромоторовгенераторов.
Инженерная мысль делает первые шаги по оптимизации энергетических параметров электромоторов-генераторов. Эта задача значительно усложняется, если на валу ротора располагаются блоки электромагнитов и постоянных магнитов одновременно. В этом
случае энергия первичного источника питания используется только для формирования
напряжённости магнитных полей электромагнитов. Постоянные магниты имеют собственные постоянные магнитные поля. В результате возникает проблема оптимизации
моментов начала взаимодействия магнитных полюсов электромагнитов роторов со своими
магнитными полюсами на статорах и магнитных полюсов постоянных магнитов с магнитными полюсами статоров.
Присутствие постоянного инерциального момента M i на валу равномерно вращающегося ротора требует такой встречи магнитных полюсов электромагнитов со своими
магнитными полюсами на статорах и магнитных полюсов постоянных магнитов со своими магнитными полюсами на статоре, чтобы инерциальный момент использовался с
наибольшим эффектом. Конечно, решение этой инженерной задачи невозможно на базе
старых интуитивных представлений о вращении ротора, следующих из динамики Ньютона. Эта задача оказывается посильной лишь для инженерного мышления, которое базируется на новых законах механодинамики.
Пробные пуски электромотора-генератора МГ-3 и последующий анализ осциллограмм, снятых на клеммах ротора и статоров, показал, что запроектированный вариант
моментов встречи магнитных полюсов ротора и статоров далёк от оптимальных показателей. Для анализа этого процесса, его описания и оптимизации были введены специальные
понятия: «момент включения» подачи напряжения в обмотки возбуждения роторов и
«момент выключения». Оказалось, что включать подачу напряжения в обмотку возбуждения ротора можно до встречи магнитных полюсов ротора и статора. В результате появилась необходимость ввести понятие «момент опережения» подачи напряжения, эквивалентное старому понятию «момент опережения зажигания». Но этого оказалось недостаточно. Потребовалось согласование моментов опережения встречи полюсов электромагнитов и постоянных магнитов. Инженерное мышление, основанное на старых представлениях, следующих из ньютоновской электродинамики, оказалось бессильным в решении
этой задачи, а новое инженерное мышление, базирующееся на новых законах механодинамики, четко подсказывало, что нужно делать.
Делают, конечно, инженеры-исполнители по указанию научного руководителя.
Хорошо известно, что постоянные магниты ротора, при его равномерном вращении генерируют два одинаковых электрических импульса с противоположной полярностью. Один
импульс вращает ротор, а второй – тормозит (рис. 1). Итоговое действие должно быть нулевым. Таким оно и следует из инженерных представлений, базирующихся на законах динамики Ньютона. Законы механодинамики требуют учитывать наличие инерциального
момента на валу равномерно вращающегося ротора, который преодолевает импульсные
сопротивления без значительного изменения своей величины и таким образом позволяет
экономить энергию на привод ротора. Однако, эта незначительность зависит от моментов
начала взаимодействия магнитных полюсов электромагнитов и постоянных магнитов со
своими магнитными полюсами на статоре.
2
Рис. 1.
Рассказав инженерам эти тонкости и указав им оптимальные, пока интуитивно
установленные, моменты встречи магнитных полюсов, я попросил их определить величину смещения шпоночного паза на валу ротора для блока постоянных магнитов. Она оказалась равной 2,9мм. После повторного совместного обсуждения этой проблемы и уточнения этого размера было принято решение сместить шпоночный паз на указанную величину.
Результаты испытаний представлены в табл. 1.
Таблица 1. Параметры МГ-3 с двумя положениями постоянных магнитов
Параметры
До смещения
После смещения
холостого хода
1. Кол-во аккум.
2
3
4
2
3
4
2. Общее напряж, В
24
36
48
24
36
48
3. Частота, об/мин
360
580
640
330
470
550
14,80
22,25
20,17
8,60
13,25
17,24
4. U C , B
5. I C , A
10,00
13,20
23,60
8,22
9,78
13,70
6. PC , Вт
148,00
293,70
475,90
70,70
129,60
236,20
Итак, незначительное смещение постоянных магнитов на роторе МГ-3 уменьшает
входную мощность при питании от двух аккумуляторов в 148,0/70,70=2,10 раза. При питании от трёх аккумуляторов – в 293,70/129,60=2,30 раза и при питании от четырёх аккумуляторов в 475,90/236,20=2,00 раза. Конечно, при этом уменьшились обороты ротора, но
это уменьшение значительно меньше, чем снижение входной мощности.
Это не все резервы уменьшения входной мощности в МГ-3. Оказалось, что обороты ротора легко изменяются путём изменения момента опережения включения напряжения в обмотку возбуждения ротора. В результате они могут изменяться почти в 10 раз.
Увеличив обороты ротора, мы проверили, влияние присутствия постоянных магнитов на
величину входной мощности. Результаты этих экспериментов представлены в табл. 2
Таблица 2. Параметры МГ-3 без постоянных магнитов на роторе и с постоянными
магнитами
Параметры хол. хода
Без магнитов
С магнитами
1. Кол-во аккум.
2
3
4
2
3
4
2. Общее напряж, В
24
36
48
24
36
48
3. Частота, об/мин
670
780
860
650
790
870
8,30
12,83
21,30
8,30
12,30
21,48
4. U C , B
6,00
10,60
14,70
2,30
7,50
10,90
5. I C , A
6. PC , Вт
50,20
135,97
313,17
19,10
96,72
243,11
3
Итак, присутствие постоянных магнитов на роторе МГ-3 уменьшает входную мощность при питании от двух аккумуляторов в 50,20/19,10=2,63 раза. При питании от трёх
аккумуляторов – в 135,97/96,72=1,41 раза и при питании от четырёх аккумуляторов в
313,17/243,11=1,30 раза.
В соответствии с законами динамики Ньютона, описанный эффект невозможен, так
как при взаимодействии магнитных полюсов постоянных магнитов с магнитными полюсами статора генерируются два равных электрических и механических импульса с противоположной полярностью. Один импульс вращает ротор, а второй тормозит (рис. 1). Результат должен быть нулевой, но эксперимент опровергает такое интуитивное представление, так как оно не учитывает наличие инерциального момента при равномерном вращении ротора.
Осциллограмма, снятая с клемм статора, полюса которого взаимодействовали с
постоянными магнитами ротора, представлена на рис. 1. Одинаковость и симметричность
импульсов с разной полярностью очевидна.
Вполне понятно, что описанное взаимодействие магнитных полюсов электромагнитов и магнитных полюсов постоянных магнитов МГ-3 легко реализовать в маятнике
Фотиоса Халкалис (рис. 2).
Рис. 2.
Мы готовы к решению этой задачи и уверены, что она окажется не под силу европейским специалистам, которые будут обсуждать проблему извлечения дополнительной
энергии из маятника Фотиоса на конференции по проблемам альтернативной энергии, которую проводит "Общество Тесла" (Швейцария). Конференция пройдёт в Германии, во
Франкфурте, 08.10.2011. Один из пунктов предложенной программы - презентация "как
построить установку Ф.М. Халкалис." http://www.teslasociety.ch/info/doc/08.2011.pdf
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Жаль, конечно, что студентов до сих пор лишают новых знаний по механодинамике, тормозя, таким образом, научный прогресс, о котором так много говорит власть.
Литература
1. Канарёв Ф.М. ВИДЕО доклад на конференции. http://www.micro-world.su/ Папка
«ВИДЕО».