ТАЙНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ ЭДС САМОИНДУКЦИИ

ТАЙНЫ ИМПУЛЬСОВ ЭДС САМОИНДУКЦИИ
Канарёв Ф.М.
[email protected]
Анонс. ЭДС самоиндукции, возникающая в момент размыкания электрической цепи, считается вредной и её стремятся нейтрализовать различными способами. Однако, при импульсной подаче электроэнергии источнику потребления, имеющего индуктивность, импульсы ЭДС самоиндукции оказались очень полезными.
Представляем некоторые результаты использования энергии импульсов ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотке возбуждения ротора электромотора - генератора МГ-1
и в обмотке его статора (рис. 1) [1], [2], [3].
Рис. 1. Фото электромотора-генератора МГ-1
Напряжение от первичного источника питания подаётся в обмотку возбуждения
ротора МГ-1 импульсами (рис. 2, а).
а)
b)
Рис. 2. Осциллограммы на холостом ходу: а) на клеммах ротора; b) на клеммах статора
Амплитуды импульсов напряжения равны U A  80B (рис. 2, а), а их скважность
равна SU  5,54 . Если импульсы тока (рис. 2, а) привести к прямоугольной форме, то
скважности импульсов напряжения и тока будут равны SU  S I  5,54 . Тогда средняя величина амплитуды тока будет равна I A  1,20 A . С учётом этого средние значения импульсов напряжения и тока будут равны:
2
UA
80

 14,44 B ;
SU 5,54
I
1,20
IC  A 
 0,22 A ,
S I 5,54
UC 
(1)
(2)
а средняя электрическая импульсная мощность холостого хода на валу ротора
(рис. 1) равна
(3)
PC  U C  I C  14,44  0,22  3,13Âò .
Опишем неизвестные ранее тайны импульсов ЭДС самоиндукции. Они рождаются
в обмотке возбуждения ротора, в момент прекращения подачи электроэнергии в неё (рис.
2, а). Это - узкие импульсы S, уходящие вниз. Длительность импульсов очень маленькая,
но их рождение сопровождается уменьшающейся величиной тока I SI самоиндукции (рис.
2, а). Вполне естественно, что импульсы ЭДС самоиндукции в обмотке возбуждения ротора автоматически передаются в обмотку статора и имеют такую же форму и, примерно,
такую же длительность (рис. 2, b).
На рис. 2, b представлена осциллограмма импульсов ЭДС самоиндукции, генерируемых в обмотке статора МГ-1 на холостом ходу, в момент разрыва электрической цепи,
питающей обмотку возбуждения ротора. Амплитуда импульсов ЭДС самоиндукции
равна U A  44B (рис. 2, b), длительность импульсов – 0,50мс, а их скважность S=21,50
при оборотах ротора генератора, равных 2000 об./мин. Средняя величина ЭДС самоиндукции, генерируемая в обмотке статора, равна Uc=44/21,50=2,05B. На рис. 3 – эти же
импульсы, трансформированные одной ячейкой классического электролизёра.
Рис. 3. Импульсы ЭДС самоиндукции статора и тока на клеммах электролизёра
Ячейка электролизёра уменьшает амплитуду импульса с U A  44B до, примерно,
U A  2,20B , то есть в количество раз, равное скважности импульсов (S=21,51) ЭДС самоиндукции статора на холостом ходу генератора и увеличивает его длительность  US во
столько же раз (рис. 3).
3
Чтобы упростить расчёт мощности, генерируемой импульсами ЭДС самоиндукции
на клеммах электролизёра (рис. 3) приводим импульсы тока (рис. 3) к прямоугольной
форме. Тогда скважности импульсов напряжения и тока будут равны SU  S I  1,72 , а
амплитуда тока I A  26,67 A . С учетом этого среднее напряжение, подаваемое в ячейку
электролизёра, будет равно
(4)
Uc  U A / SU  2,20 / 1,72  1,28B .
Обратим внимание на то, что среднее напряжение импульса Uc  1,28 B , меньше
среднего напряжения (рис. 3, около 2-х Вольт) на клеммах ячейки. Обусловлено это тем,
что ячейка, зарядившись вначале, постепенно разряжается, а подаваемые импульсы
напряжения с амплитудой 2,20 В и со скважностью S=1,72, подзаряжают её. При этом
скважность S=1,72 уменьшает амплитуду импульса напряжения U A  2,20B до средней
величины Uc  1,28 B , используемой для расчёта мощности. Очень важно понять этот момент. Величина 2,20 В принадлежит электролизёру, а не источнику питания. Источнику
питания (ЭДС самоиндукции статора) принадлежит средняя величина напряжения 1,28В.
Средняя величина тока равна
Ic  I A / S I  26,67 / 1,72  15,51A ,
(5)
а мощности –
PC  U C  I C  1,28  15,51  19,85Âò .
(6)
Обратим особое внимание на то, что длительность падения тока самоиндукции  I в
обмотке возбуждения ротора I SI (рис. 2, а), примерно, равна длительности импульса ЭДС
самоиндукции  US (рис. 2, b). Возникает вопрос: как изменятся характеристики импульсов
ЭДС в обмотке возбуждения ротора и в обмотке статора, если число витков в этих обмотках удвоить?
Осциллограммы импульсов ЭДС индукции U I и самоиндукции U S в обмотке возбуждения ротора с увеличенным числом витков представлены на рис. 4.
Рис. 4. Импульсы ЭДС индукции (вверху) и импульсы ЭДС самоиндукции (внизу)
в обмотке возбуждения ротора
Как видно (рис. 4), длительности импульсов ЭДС индукции  UI и самоиндукции
 US в обмотке возбуждения ротора почти выровнялись, но амплитуда U S импульсов ЭДС
самоиндукции осталась больше амплитуды импульсов ЭДС индукции U I . Ток импульса
ЭДС самоиндукции I SI повёл себя по другому (рис. 5, а). Его длительность  IS осталась
4
почти прежней и оказалась значительно меньше длительности импульса ЭДС самоиндукции  US (рис. 5, а). Это значит, что большая часть длительности импульса ЭДС самоиндукции в обмотке возбуждения ротора генерируется без затрат энергии внешнего источника питания на этот процесс. На рис. 5, b представлены импульсы напряжения и тока
ЭДС самоиндукции статора на клеммах ячейки электролизёра. Явно видно увеличение
длительности этих импульсов и уменьшение их скважности. В табл. 1 представлены результаты испытаний МГ-1 в режиме питания ячеек электролизёра импульсами ЭДС самоиндукции статора.
а) импульсыЭДС индукции
в обмотке ротора
b) импульсы ЭДС самоиндукции
в обмотке статора
Рис. 5. Импульсы в обмотках ротора и статора
По данным осциллографа (рис. 5, а) среднее напряжение в обмотке ротора равно
U C  36,60B , а средняя величина тока – 0,70А. Средняя импульсная мощность равна
PC  U C  I C  36,60  0,70  25,62Bò . Среднее напряжение импульсов ЭДС самоиндукции
в обмотке статора равно U C  2,12 B , а средняя величина тока I C  18,98 A . В результате
средняя импульсная мощность ЭДС самоиндукции статора оказывается равной
PC  U C  I C  2,12  18,98  40,24Bò (табл. 1).
Таблица 1. Показатели электрических импульсов в обмотках ротора и статора и на клеммах электролизёров
Параметр
1 ячейка
2 ячейки
3 ячейки
4 ячейки
5 ячеек
Частота, об/мин
1000
1100
1200
1300
1420
19,0
9,6
7,2
6,5
5,5
Ток ячеек I S , А
Кол-во смеси
газов Q, л/ч
Мощность ЭДС
индукции на роторе Pp, Вт
Мощность ЭДС
самоиндукции
на статоре Pc, Вт
Уд. мощность
Pp/Q, Вт/л
9,3
38,00
11,3
11,7
11,0
9,5
24,16
22,14
16,20
20,21
40,24
37,73
39,67
45,04
46,47
4,10
2,14
1,89
1,47
2,13
5
Нетрудно видеть (табл. 1), что электрическая мощность импульсов ЭДС самоиндукции в обмотке статора PC больше входной электрической мощности PP импульсов ЭДС
индукции в обмотке возбуждения ротора. Причина – генерация импульсов ЭДС самоиндукции в обмотке возбуждения ротора с длительностью  US большей длительности
уменьшения тока  IS самоиндукции в обмотке ротора (рис, 5, а). В результате часть импульса ЭДС самоиндукции ротора, которая рождается без импульсов тока, не использует
для своего формирования энергию первичного источника, питающего обмотку возбуждения ротора МГ-1.
Эксперименты показывают, что электрическая мощность на клеммах ротора МГ-1,
примерно, равна механической мощности на валу ротора. Поэтому для полной реализации
энергетических возможностей МГ-1 надо загружать вал ротора механической нагрузкой.
В качестве такой нагрузки использовался генератор с постоянными магнитами, который
подсоединялся к валу ротора МГ-1 снизу (рис. 6). Импульсы ЭДС индукции, генерируемые этим генератором, направлялись на клеммы ячейки электролизёра с параметрами,
примерно, равными параметрам ячейки, подключаемой к клеммам ЭДС самоиндукции
статора. Обе ячейки генерируют, примерно, одинаковое количество смеси газов. Результаты этого эксперимента будут представлены в следующей статье.
Рис. 6. Электромотор – генератор МГ-1
с дополнительным генератором
с постоянными магнитами (внизу)
Рис. 7. Электромотор – генератор МГ-3
Все описанные особенности формирования импульсов ЭДС самоиндукции учтены
при проектировании электромотора - генератора МГ-3 (рис. 7), который находится в стадии изготовления.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Длительности импульсов ЭДС самоиндукции  US и тока самоиндукции  IS , рождающиеся в обмотке возбуждения роторов, зависят от числа витков в их обмотках. С увеличением этого числа длительность импульсов ЭДС самоиндукции  US увеличивается, а
длительность тока самоиндукции  IS остаётся почти прежней. В результате уменьшаются
6
затраты энергии первичного источника питания обмотки возбуждения ротора на формирование импульсов ЭДС самоиндукции в обмотке ротора, которые передаются в обмотку
статора. Импульсы ЭДС самоиндукции статора, поданные на клеммы ячейки электролизёра, значительно увеличивают не только свою длительность, но и длительность импульсов
тока самоиндукции. В результате генерируется дополнительная электрическая энергия,
уменьшающая затраты энергии на электролиз воды.
Экспериментальная величина длительности импульсов тока  IS самоиндукции
имеет фундаментальное теоретическое значение. Это - длительность поворота электронов
в проводе обмотки возбуждения ротора на 180 0 и излучения при этом фотонов. После поворота электронов на 180 0 они формируют в обмотке ротора ЭДС с полярностью противоположной полярности импульсов ЭДС индукции с длительностью  US значительно
большей длительности  IS падения тока самоиндукции до нуля. В результате импульсы
ЭДС самоиндукции, родившиеся в обмотке возбуждения ротора, передаются в обмотку
статора на электролиз воды с экономией электрической энергии. Данные табл. 1 полностью доказывают достоверность этой гипотезы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Канарёв Ф.М. Импульсная энергетика. Том II 15-го издания монографии «Начала физхимии микромира». http://www.micro-world.su/
2. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Монография. Том I. 15-е издание.
2010. http://www.micro-world.su/
3. Канарёв Ф.М. Кратко о новом законе формирования электрической мощности.
http://www.micro-world.su/ Пака «Статьи»