четвер, 17 листопада 2022 р.

Parametric Pulsed Generator

In English    español 

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Ранее я уже пытался спроектировать и построить подобное устройство. Но в том варианте я пытался импульс самоиндукции повысить в напряжении и преобразовать через конденсаторный понижающий преобразователь. ССЫЛКА


Идея была неудачная, по причине высоких омических потерь в цепи. При этом обратный импульс был непродолжителен во времени, по сравнению с импульсом возбуждения. В настоящее время возникло два варианта такой конструкции, с постоянными магнитами и вентильно-реактивного формата.  Начнем с описания интересной конструкции генераторов.

ВЕНТИЛЬНОИНДУКЦИОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

В настоящее время ведутся работы по использованию в качестве автономного источника энергии для пассажирских вагонов вентильно-индукторных генераторов (ВИГ), которые позволяют увеличить мощность, имеют лучшие удельные показатели и позволяют повысить надежность и ремонтопригодность, а также сократить расход цветных металлов и конструкционных материалов.

ВИГ относится к параметрическим электрическим машинам, принцип его действия основан на периодическом изменении индуктивности обмотки статора в зависимости от углового положения ротора. Магнитопроводы статора и ротора имеют выступающие полюса — зубцы. В пазах статора расположена обмотка сосредоточенного типа, зубцы ротора обмоткой не охвачены и служат для замыкания магнитного потока. При такой конструкции индуктивность обмотки статора изменяется от максимального значения при совпадении осей зубцов статора и ротора (положение зубец—зубец) до минимального значения при положении зубец—паз. На форму кривой индуктивности обмотки, помимо углового положения ротора, влияет степень насыщения магнитопровода.

Конфигурацию зубцов и впадин выбирают таким образом, чтобы разность максимальной и минимальной индуктивностей обмотки, в зависимости от угла поворота ротора, была по возможности наибольшей. Это способствует эффективному электромеханическому преобразованию энергии, поскольку от скорости изменения индуктивности зависит электромагнитный момент и, в конечном итоге, энергия, поступающая в электромагнитный контур генератора.

Работа генератора осуществляется следующим образом (рис. 1). От колесной пары поступает механическая энергия на вал генератора. При подключении источника питания (возбуждения) в момент, близкий к совпадению зубцов статора и ротора возбужденной фазы, начинает протекать ток в обмотке статора по цепи: С—VT1 — WVT2—С. В качестве источника возбуждения служит энергия, накопленная в конденсаторе С. Под действием механического момента, приложенного к валу ВИГ, зубцы ротора удаляются от зубцов статора. При этом уменьшается индуктивность обмотки, что сопровождается наведением ЭДС в обмотке статора по направлению, совпадающему с током в обмотке. Ток, протекающий в обмотке под действием наведенной ЭДС, складывается с током возбуждения, увеличивая запас электромагнитной энергии, в контурах ВИГ.

Рис. 1. Принцип работы вентильно-индукторного генератора 

Когда ротор, двигаясь под воздействием внешних сил, достигнет положения, близкого к положению зубец—паз, по сигналу датчика положения ротора закрываются полупроводниковые ключи VT1 и VT2. Энергия, затраченная на возбуждение и полученная путем электромеханического преобразования от внешнего движителя (колесной пары), поступает во внешнюю цепь: С—VD1—WVD2—С. Замкнутое состояние силовых полупроводниковых ключей (VT, VT2) приходится на строго определенную область углового положения ротора относительно статора — область генераторного режима. Эта область определяется датчиком положения ротора, сигнал которого подается в систему управления.

Посмотрим на реальные конструкции, таких схожих  вентильных индукторных генераторов, у них так же обмотка возбуждения и генераторная находятся в статоре, а ротор это перемещающиеся керны:


Генератор переменного тока 2ГВ.13.У1 устанавливается на вагонах с системой электрооборудования ЭВ44.03.3 в составе генераторных установок RGA-4 и RGA-5 

Рис. 2

Источник: https://studref.com/552936/tehnika/konstruktsii_mashin_peremennogo_toka

Идем далее в описании принципа действия такого генератора сказано: "ВИГ относится к параметрическим электрическим машинам, принцип его действия основан на периодическом изменении индуктивности обмотки статора в зависимости от углового положения ротора." Для изменения параметра индуктивности, в схеме (Рис. 1) мало элементов управления. При насыщении сердечника индуктивность и так будет изменятся, по сути индуктивность это параметр взаимодействия с параметром реактивного сопротивления. При уменьшении реактивного сопротивления, уменьшается и параметр магнитной проницаемости сердечника, увеличивается магнитное поле в сердечнике. Но  длина провода в катушке и его омическое сопротивление ни как не меняется. Назвать это параметрическим изменением нельзя. 

Я вспомнил очень интересное устройство, преобразователь на "нелинейной" индуктивности". В данном приборе так же присутствует элемент управления параметром индуктивность, который заключался в исключении части обмотки катушки при обратном ходе импульса.

Рис.3

Что мы в данном устройстве видим? Мы видим два периода: возбуждение (задействованы все три части обмотки дросселя), обратный ход - генерация/трансформация (задействованы только две части обмотки, одна закорочена). Это явный признак управления "индуктивностью", и принцип  обратноходового действия, что как раз нам подходит.  

Немного поразмыслив в голове родилась вот такая схема (Рис. 4):

Рис. 4

Обмотка W2 намотана первой на сердечник более толстым проводом. Вторая обмотка W1 намотана поверх  W2 с количеством витков в 2 и больше раза больше чем в W2. Соединение обмоток последовательно, через диод (без маркировки на схеме). Для обмотки  W1 организована шунтирующая цепочка (VD3;R), для обмотки W2 организована шунтирующая обратная цепочка c помощью диодов (VD1; VD2). 

Возбуждение поля происходит через ключи (транзисторы VT1; VT2) и последовательно включённые обмотки. Таким образом напряженность поля  соленоида  Н формируют все витки двух обмоток.   H = In/l  

При этом магнитное поле будет формироваться в динамике замыкания магнитного контура в кольцо увеличивая суммарную индуктивность катушки, до максимального значения  магнитного поля в сердечнике катушки:

В=μ0μH

На пути достижения осевой центровки, по ходу вращения ротора в статоре (отрезок замыкания в магнитную цепь зубцов полюсов ротора и статора), между зубьями будет  возникать магнитное поле притяжения, придающее вектор ускорения на вал (моторный эффект).

После достижения осевой центровки, возбуждение выключается. Происходит разряд магнитного поля сердечника катушки через обмотку W2 и диоды  VD1; VD2.  Обмотка  W1 через шунтирующую цепочку VD3;R (10 кОм) снизит параметр протекания тока резистором 10 кОм. При этом в цепи повысится напряжение ОЭДС, что так же благотворно будет влиять на  напряжение разряда ОЭДС обмотки  W2. По сути в обмотке W2 происходит спадающий полупериод ЭДС генераторного типа. Форма электромагнитной силы между зубьями ротора-статора  будет убывающая. Движение размыкание позволит убыванию поля в сердечнике, сделать равномерной скорости вращения. 

При правильном расчете напряжения ОЭДС/ЭДС и сечении провода обмотки W2 мы получим импульс силы тока, достаточный в поддержании напряжения в конденсаторе С для возбуждения и нагрузки соответствующей мощности.

Одна особенность работы такого генератора это импульсный режим ориентированный на общий балласт АКБ и конденсатор. В принципе та же задача, которая стояла при создании РИЗУ.

Если следовать логике, и рассмотреть мощности преобразования рассматриваемого генератора ЖД вагона имеем:

Выходную мощность: Рg = 116В*170А=  19720 Вт (19,7 кВт)

Мощность возбуждения: Рm = 142В*5А = 710 Вт (0,7 кВт)

СОР преобразования = 19,7 / 0,7= 28 (2800%) без учета механического момента на валу.

Многие не могут принять данную арифметику, но это данные из таблицы 3.6 реального генератора, указанные на рисунке 2. Только не нужно утверждать, что здесь не учтена механическая энергия затрачиваемая от привода колесной пары.  Я в противовес спрошу, как механическая сила (мощность), преобразовывается в механизме преобразования  мощности возбуждения в электрическую мощность генерации, кроме собственно физического перемещения  полюсов стержней ротора мимо полюсов стержней статора с катушкой. Источник поля и обмотка генератора неподвижны относительно друг друга. При этом движение  ротора в отрезке замыкания не торможение, а моторный вектор - ускорение, смотрите рисунок ниже

Нас интересуют позиции а и в. В любом учебнике для конструкторов электромеханических приборов и устройств это разжевано до нельзя.

Проверим будет ли вообще работать работать такая схема с Рис.4  ( https://tinyurl.com/2z9nfr46 )


Эпюра с экрана симулятора. Обратите внимание, на эпюре запечатлен момент обратного хода. В первой обмотке с демпфером (C,R) формируется напряженность электрического поля (на ориентацию обмоток смотреть). Если поставить вместо демпфера шунтирующий диод, мощность обратного хода во вторичной обмотке пропадает. Если мы сделаем классический вариант без изменения индуктивности, обратный ход идет с потерей мощности. Задача создать малой мощностью большее магнитное поле, которое потом разрядить через контур с малым омическим сопротивлением, плюс дополнительное электростатическое поле, как бы "подсветить" момент электромагнитной индукции.




Симулятор не может математически рассчитать плавное изменение магнитного потока при размыкании магнитной цепи. Мы видим что обратный ход имеет большую силу тока   чем импульс возбуждения.
Таким образом мне представляется что в общем доступе недостаточно информации о обратноходовых генераторах.  Информация о них действительно есть.


Назвать данный генератор переменным не выходит, скорее импульсный. Три фазы обеспечивают импульсы обратного хода от катушек разных фаз в различные интервалы времени при вращении ротора. 

Как это работает мы можем рассмотреть на простейшей примере  конструкции магнитного хранителя ЭДА.   Электромагнит создает магнитное поле и две части ферромагнитного сердечника   притягиваются, замыкая в кольцо магнитный поток U-образном cсердечнике и керне.


Если применить физическую силу и разомкнуть керн от U-сердечника, в обмотке возникнет ЭДС и при замкнутом состоянии обмотки с сопротивлением прибора потребителя (к примеру лампочки) еще и сила тока. Лампочка моргнет. Энергия которая возникнет в данном обратном импульсе можно назвать реактивной. Сердечник накапливает ее в период возбуждения обмотки, в виде магнитного потока, потом отдает ее при размагничивании сердечника наведением ЭДС в обмотке. Для цепи катушка является реактивной нагрузкой. На подобном принципе работают очень большой класс преобразователей  обратноходового действия.  В основном это повышающие преобразователи. Понижающий преобразователь обратноходового действия имеет уже отдельную выходную обмотку. Моя идея, схема которая указана на рисунке 4, как раз можно отнести к обратноходовому "понижающему" преобразователю.  Разница в том, что поле в сердечнике будет не совсем статично, и механическое размыкание с импульсом ОЭДС/ЭДС по времени должен быть дольше. Планируем что в этой чехарде преобразований, выиграш должен быть в мерности СИЛЫ ТОКА.  

Возникает вопрос, разве может быть импульс самоиндукции больше чем импульс возбуждения? Всем же известно, в этом действии срабатывает закон сохранения энергии, и на выходе мы получим не больше чем вложили. Очень хороший вопрос, на который есть второй вопрос зачем инженеры проектируют данный тип электрогенераторов? О чем не написано в учебниках, про что знают инженеры конструкторы?

К примеру этот: ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР (RU2179779C2) 

Думаю, что простота и современный уровень силовой электроники, позволяет выполнить такое устройство  Switched Reluctance Motors / Generators  https://kaskod.ru/srm_article01/

Switched Reluctance Generators | kaskod.ee


Как видите я ничего нового не открыл, инженерная мысль все давно отработала до технологий, которые выпускаются.  Электромагнитный момент такого генератора имеет хитрую формулу расчета (Управление коммутируемым генератором сопротивления в ветроэнергетической системе для применения переменных скоростей - ScienceDirect ). 

Было замечено, что график выходного напряжения SRG, подаваемого на 15 В, 25 В и 30 В, полученный путем моделирования и экспериментальных результатов, перекрывается друг с другом.

Кроме того, изменения фазового тока SRG в зависимости от углов возбуждения показаны на рис.18. Установлено, что выбор угла выключения после невыровненного положения ротора и угла поворота до выравнивания положения полюсов ротора и положительного крутящего момента увеличивает фазовый ток SRG

Рисунок 18. График тока фазы А по различным (а) углам выключения (θ)на= 15°), (b) углы включения (θот = 30°).

Положительный и отрицательный крутящий момент. Одна позиция торможение другая ускорение. Что имеют за этими обозначениями авторы сложно сказать.  Одно точно написано что генератор формирует отрицательный крутящий момент (по часовой стрелке) а максимальный импульс фазового тока при положительном крутящем моменте (против часовой стрелки) правда  есть недопонимание что это значит. 

Поскольку SRG работает в диапазоне, где значение индуктивности уменьшается (dL/dθ < 0), результирующий крутящий момент отрицательный.  

Таким образом, если следовать логике отрицательный момент тот, который направлен против вектора вращения вала, а положительный момент тот, который совпадает  в вектором вращения.  Результирующий крутящий момент всегда должен быть положительным.  Исходя из данного заключения, максимальный выход тока с фаз генератора, когда генератор "не тормозит вращению" имеет положительный крутящий момент. Звучит сильно и оглушительно, фактически с таким показателем это электромеханический генератор OU в механическом виде.  По идее когда зуб ротора выходит из зацепления с зубом статора. происходит принудительной разрыв магнитного потока между ними -Это отрицательный крутящий момент. Если этот момент будет скомпенсирован соседними положительными моментами притяжения втягивания, тогда для приводного мотора генератора останется преодолевать свой отрицательный момент и системы вращения от трения.

Справедливости ради, можно заметить, что информация про такой тип генератора очень скудна. Второе, данный тип генератора не работает  выдачей с фаз синусоидального сигнала переменного тока, требует серьезного контроллера управления. В любом случае, если поставить задачу минимизировать электромагнитный момент на валу до возможного минимального значения, такая задача возможна при условии разделения фаз в отдельные  ротор-статор, на одном валу со смещением. Получается, что задача компактности и стоимости в целом, важнее уменьшения электромагнитного момента генератора. Вопрос не стоит в  невозможности, а в коммерческой целесообразности

***

Мне задали вопрос, как сделать простую настольную модель. Хороший вопрос даже для меня. Первое такие генераторы это технологии. Использовать что либо из б/у доноров электромеханических моторов и генераторов не получится. Вернемся к своей задаче - РИЗУ. 

Простая модель, говорите! Берем конструкцию Магнитного хранителя Эда, и преобразуем его в генератор. Для простоты изготовления в систему с вращающимися кернами на оси. 

Рис. 5

Для вращения необходим электрический двигатель. Наш вентильный импульсный генератор будет иметь на валу переменный механический момент ускорение/торможение. Для сглаживания этих эпизодов необходим маховик. Получаем следующую конструкцию на одной оси:


Рис. 6

Данная модель напоминает конструктивно систему Джона Бедини, которую он представил  на выставке в Colorado Springs (1984 год). Разница только в конструкции генератора. Но схожий тип генератора на двух катушках с сердечниками и двух кернах с магнитами. У нас возможна и такая конструкция с магнитами.

Рис. 7

Фотографии упоминающийся установок Джона Бедини.

Для обоих вариантов электрическая схема будет одинаковой. Следовать мы будем принятому решению, управления индуктивностью обмотки при возбуждении и обратном ходу генерируемого импульса. 

Другие примеры устройств Рис.8


Рис. 8

Еще одна технология которая пересекается с рассматриваемой нами это  вращательно – притягательный двигатель Питера Линдемана (США), оснований на концепции Джона Бедини.


С двумя аккумуляторами

С одним аккумулятором

Ещё одним устройством, основанным на изложенном подходе, следует считать электрическую моторную лодку Альфреда Хаббарда.
С 1924 года информации о данном устройстве сохранилось очень мало. Использовать современные транзисторы и элементную базу Хаббард тогда не мог, поэтому всё было организовано на основе “автомобильного” трамблёра, искры и  кучи проводов, которые можно виде на копии фотографии из старой газеты.
Исходная энергия поступала от аккумулятора, и после взаимодействия с ротором двигателя опять возвращалась в аккумулятор. Какая схема использовалась, то есть с одним или двумя аккумуляторами, сейчас сказать достаточно сложно.


Все устройства относятся к вентильным и устройствам переключения магнитного потока. Нас интересует устройство с параметрическим управлением индуктивности, для обратноходовых устройств.

Если были внимательны, в описании принципа работы вентильного индукционного генератора, возбуждение идет при выведении зуба ротора из зацепления с зубом статора. Разряд происходит при положении зубец ротора паз статора. Это делается для значительного уменьшения реактивного сопротивления обмотки в момент обратного импульса. Вероятно именно этот момент имели авторы под параметрическим управлением. В предложенном мною варианте мы конструктивно решаем этот вопрос, разделив на две части  обмотки для работы в два такта. Таким образом электромагнитный момент генератора всегда отрицательный (противоположный вектору вращения вала). Имеются пропуски кинетического момента на валу но это как бы ослабление, а не противоположное  положение  вектору вращения крутящего момента. 

Нас интересует получить импульс ЭДС и индукционного тока обратного хода импульса, в момент размыкания магнитной цепи - ротор/статор, когда магнитный моток в сердечнике катушки максимален. 

На рисунке 8, показана осциллограмма ЭДС генератора переключения магнитного потока  по типу Кромри. Провал синусоиды как раз находится в зоне полного замыкания магнитной цепи, когда  сердечник катушки и полюс магнита замкнуты по площади. При замыкании и размыкании, когда полюса условно замкнуты наполовину видим всплеск ЭДС.  В этих интервалах идет резкое изменение скорости изменения магнитного потока увеличение на входе и уменьшение на выходе.  При полном замыкании скорость изменения потока стремится к нулю, что сразу отображается на наведении ЭДС в проводнике. Таким образом конструкция с вентильным управлением обмоток  на рисунке 6, очень даже жизнеспособна.  Единственное, необходимо три пары катушек (три позиции для переключения)  и два керна то есть (крестообразный керн) в этом случае мы получим более плотную форму тока  и меньший кинетический импульс торможения на валу, что потребует меньшей массы стабилизационного маховика. Читатель вероятно думает, что приводной мотор может не понадобится. Вероятно, но для этого потребуется более сложная конфигурация системы. Проще сделать  приводной мотор, с рекуперацией. Часть импульса для вращения будет возвращаться из маховика.  В любом случае это наши предположения, для точности нужна практическая модель.

Почему я не следую алгоритму когда насыщение проводят при размыкании, а наоборот насыщение в момент на интервале замыкания. Все очень просто. Максимальный магнитный поток, меньшими затратами возбуждения возможен в сердечнике когда он замкнут в контур. Уровень магнитного поля сердечнике, который не имеет замкнутого состояния магнитного контура, потребует больших мощностей для возбуждения.  Реактивное сопротивление обмотки, в момент (А), когда зуб ротора не замкнут с зубом статора, будет значительно меньше, чем в момент полного замыкания (В) Рис. 9. 


Рис. 9

Таким образом включение возбуждения в момент (А) на отрезке (А-В), достигнет тока в витках катушки гораздо большего уровня чем в момент включения (В) на отрезке (В-С). В результате, момент замыкания контура произойдет с большим магнитным потоком и с большим крутящим (моторным) моментом. Разрыв же магнитного потока, в момент выключения возбуждения в точке (В), произойдет с большим показателем накопленного магнитного поля Bm (Тл) возможного максимума, при выключении возбуждения на уровне замыкания. Таким образом ЭДС будет зависеть от данного показателя,  и скорости V (м/с) убывания. В результате, мы можем уменьшить длину L (м) [w2] проводника. увеличив его сечение, уменьшив его сопротивление r, что отобразится на показателе силы тока исходя из закона Ома для полной цепи [I = E / (R+r)], преобразуем её для расчета генераторной составляющей с учетом падения напряжения:

I = ((Ew2 = Bm*L*V) - U) / (Rz + r)  

где: Rz  - сопротивление нагрузки; U - напряжение балластного накопителя, к примеру АКБ.

Отсюда видим, что ЭДС (Е) должна быть больше напряжения АКБ (U), чтобы обеспечить уровень Силы тока (I) на суммарное сопротивление контура: нагрузка + обмотка (Rz + r). 

С учетом подсветки электрическим полем первой обмотки формула будет следующей: 

 I = ((Ew2 +(k*Ew1) - U) / (Rz + r)  

Синим цветом та самая прибавка, Ew1 с коэффициентом k, который пока неясно как рассчитать это электрическое поле обратной ЭДС первичной обмотки w1, которая повышена за счет наличия в цепи шунта резистора  R(10К) и диода, или демпфера C;R. Именно в момент, когда напряжение присутствует в контуре первичной обмотки, вторичная цепь имеет импульс тока и большую ЭДС по отношению к  источнику (балластный конденсатор) в который идет импульс заряда. При условии что еще будет изменение (понижение) еще и индуктивности (уменьшение реактивного сопротивления вторичной обмотки), в момент размыкания зубов ротор/статор, импульс обратного хода должен быть еще  мощнее. 

При формуле системы, три пары катушек и два керна,  в момент разрыва и генерации одной пары катушек, следующая пара катушек будет активирована на возбуждение и притягивание кернов к своим полюсам, своеобразная эстафета переключений, что отобразится на уменьшении суммарного электромагнитного момента генератора на валу.  

Угол активации возбуждения нужно отрегулировать в позиции когда насыщение по току будет достигнуто как раз в момент отключения и активизации обратного импульса генерации.  Из этого следует, что для такого генератора необходим контроллер управления, исходя из положения зуба ротора зуба  по отношению к зубу статора. На системе датчика холла его не выполнить. Выполнить его можно на щелевой оптопаре  или в домашних условиях с помощью датчика линии для робототехники.

Как намотать катушку? Первое это предусмотреть соотношение толщины намотки к сечению сердечника катушки. Толщина намотки не должна превышать диаметр сердечника, если не предусматриваются специальные технологии. Наша технология импульсная генерация, посему обмотку съема обратного импульса нужно выполнить более толстым проводом, плотно намотав ее к сердечнику, к примеру диаметром 1,2 мм. Допустим длина намотки у нас составила 1,5 метра количество витков w2 (Сопротивление: 0,015 Ом/м * 1,5 м = 0,0225 Ом). 

Далее поверх, данной намотки мотаем следующую обмотку w1, проводом 0,56 мм диаметре длиной 3 метра (Сопротивление:0,073 Ом/м * 3 м = 0,219 Ом).

Общее сопротивление обмоток катушки, соединенных последовательно без учета диодов и транзисторов составит:  0,0225 Ом + 0,219 Ом = 0,250 Ом. Двух катушек последовательно 0,5 Ом. Ток возбуждения без учета реактивной составляющей составит I = U/R  = 12В / 0,5Ом =  24А, что очень и очень много. Пропускная способность силы тока  провода 0,56 мм в диаметре 2,5А. Нам нужно рассчитать ток возбуждения, с учетом реактивной составляющей стартового включения по току не более 2,5А. Реактивная составляющая будет зависеть от частоты переключений, то есть от частоты вращения вала и кернового коммутатора на валу. Таким образом мы можем увеличить количество витков в обоих катушках w1, w2. Но опять же обмотка w2 при обратном ходе должна наводить ЭДС соответствующей мерности. Опять у нас нет достаточно, исходных данных для расчета. Для чего я это все вам расписываю, потому что создание такого генератора, сложный творческий конструкторско-инженерный труд. Главное нужно учитывать нагрузку, которую просто так не отключишь по желанию. Регулировать выход необходимо сложной системой регулировки напряжения возбуждения, на каждую группу катушек.

Это одна из причин почему у аматоров не работают такие устройства. Технология расчета сокрыта от страждущих, у которых не хватает соответствующей спецификации и опыта.. 

Единственный способ узнать - это начать, на глаз сделать первую модель и методом проб и ошибок найти нужную пропорцию обмоточных данных.  

****

Хороший наглядный проект как можно совместить простейший синхронный генератор и мотор. Проект 1991 года импульсного мотора на обратной ЭДС. 

US5227702A - Двигатель DC, использующий обратную ЭДС - Патенты Google

Генераторная катушка (желтая), катушка прерывания магнитного потока (синяя). Здесь все просто, втягивание магнита в кольцо магнитного сердечника работает генераторная катушка ускоряя процесс вращения ротора. За 1-2 градуса, до центральной осевой линии магнитного потока в кольце, магнита и сердечника, включается синяя катушка управления с формированием противоположного направления магнитного потока в сердечнике. Таким образом следующая  фаза электромагнитного притяжения и как следствие торможения вращения ротора, будет ослаблена.  

Далее мы рассмотрим, очень нашумевшую систему зарядки батареи Джона Бедини.
Джон Бедини на добровольных началах выложил в открытый доступ информацию по альтернативной энергетике. Сюда входят схемы "школьницы" или SSG (упрощенный двигатель для школьниц) и "оконного двигателя" Бедини, Коул. Открытое обнародование Джоном концепции SG предназначено в качестве образовательного инструмента, позволяющего общественности наблюдать и тестировать эффекты зарядки аккумуляторов с помощью его уникального процесса, имеющего преимущества перед другими методами.
Его двигатель "Школьница" - это базовая версия его более крупных многокатушечных двигателей, которая демонстрирует принцип работы и может быть легко построена, например, с использованием велосипедного колеса. На колесе закреплен ряд магнитов, которые сходятся к бифилярной (трансформаторной) катушке, намотанной на железный сердечник.
Одна из обмоток является силовой, другая используется в качестве катушки обратной связи, которая управляет транзистором так, что схема начинает колебаться, когда магнит на колесе приближается к катушке:
Схема Бедини очень похожа на генератор Армстронга, в котором также используется катушка обратной связи для управления транзистором или вакуумной трубкой.
Когда транзистор выключен, энергия магнитного поля, накопленная в катушке под напряжением, требует выхода. При этом возникает характерная обратная ЭДС (BEMF), которая через диод D2 разряжается на заряжаемый аккумулятор.
Возможна также работа аналогичной схемы без колеса, называемой твердотельной школьной схемой (ТШС), как, например, в которой также имеется несколько силовых катушек. 

Многие пробовали данную конструкцию, и у многих она не сработала. Попробуем спроектировать такую конструкцию.
Начнем с простых вещей математики обратного импульса. Если катушка имеет многовитковую конструкцию. Теперь вспомним  Индукционная катушка Румкорфа, на основе которой, была создана катушка зажигания двигателей внутреннего сгорания, для создания искрового промежутка.
Основной задачей катушки является преобразование низкого напряжения, подаваемого от аккумулятора автомобиля (порядка 12 вольт), в высокое (до 25-30 тысяч вольт).
Иными словами, устройство типовой катушки зажигания фактически представляет собой аналог импульсного повышающего трансформатора, работа которого осуществляется следующим образом.
При повороте ключа зажигания сеть замыкается, и низкое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора. Она обладает меньшим количеством витков и выполнена из толстого провода. Прохождение тока по первичной обмотке вызывает возникновение магнитного поля, в котором накапливается энергия. При прерывании цепи первичной обмотки (например, механическим прерывателем), магнитное поле создает высокое напряжение во вторичной обмотке. Она, в свою очередь, имеет большее количество витков и выполнена из тонкого провода. Читайте подробнее на https://techautoport.ru/dvigatel/sistema-zazhiganiya/katushka-zazhiganiya.html

Помните школьный опыт с лампочкой когда учитель вам демонстрировал как загорается лампочка когда преподаватель размыкал включатель, тема урока "Явление самоиндукции"? 

Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре (в цепи) при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром.

Самоиндукция является важным частным случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции, создается током в самом контуре. Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре.

Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I:

Φ = LI.

Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. Единица индуктивности в СИ называется генри (Гн). Индуктивность контура или катушки равна 1 Гн, если при силе постоянного тока 1 А собственный поток равен 1 Вб:

1 Гн = 1 Вб / 1 А.

В качестве примера рассчитаем индуктивность длинного соленоида, имеющего N витков, площадь сечения S и длину l. Магнитное поле соленоида определяется формулой (см. § 1.17)

B = μ0 I n,

где I – ток в соленоиде, n = N / e – число витков на единицу длины соленоида.

Магнитный поток, пронизывающий все N витков соленоида, равен

Φ = B S N = μ0 n2 S l I.

Вы очевидно хорошо знаете данный пример. Еще вам скажут что энергия самоиндукции всегда будет меньше энергии импульса возбуждения, который является причиной этого возбуждения. 
Это для соленоида без ферримагнитного сердечника , если соленоид будет иметь сердечник формула магнитной индукции будет иметь вид  
B = μ0I n,

У нас добавится еще один множитель, параметр магнитной проницаемости сердечника, который в разы увеличит магнитный поток, то есть Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока  I  .......
.......   но уже с учетом магнитного усиления в сердечнике "§40. Намагничивание стали. Магнитная 
Если ферромагнитный материал поместить в катушку и пропустить по ее виткам электрический ток, то под воздействием магнитного поля, созданного током, материал намагнитится. Это значит, что в материале образуется собственное магнитное поле, полученное в результате сложения магнитных полей (магнитных моментов) отдельных атомов. 

Магнитное поле сердечника, при отключении, источника возбуждения имеет инерцию угасания, магнитное поле вокруг проводника, так же имеет фактор угасания, Скорость изменения этого магнитного потока в разы превышает скорость импульса возбуждения. Таким образом выполняется условие для формирования ЭДС разности потенциалов. Которая как раз будет выполнятся по традиционной  формуле ЭМИ. для половины полного импульса синусоиды 1/τ.

Е = πϕf/√22.22ϕf

Весь процесс, будет происходить на спадающей характеристике магнитной напряженности поля. 
Потому данный импульс будет коротким, в разы уступающий по временному промежутку импульсу возбуждения, что по количественной характеристике затраченной энергии и энергии высвобождения будут не в пользу импульса самоиндукции. Что мы собственно видели при симуляции обратного хода вентильного генератора. В вентильном генераторе нет стороннего варианта магнитной напряженности, при этом инженеры создают генераторы в которых обратный импульс превышает импульс возбуждения. 
Система SSG Бедини, отличается присутствием постоянных магнитов, которые как раз и вносят этот сторонний источник магнитной напряженности. 

Следующий фактор , ЭДС это электрическое поле, энергия электрического поля. Где мы используем параметр энергии электрического поля, правильно в заряженном конденсаторе. У конденсатора есть такой параметр как емкость. Емкостью конденсатора [С в фарадах] является физическая величина, которая определяет отношение между накопленным зарядом на обкладках и разностью потенциалов между ними.  Формула энергии конденсатора:
 
   

Почему нельзя применить данный параметр к катушке. Бедини не случайно делал многовитковые катушки с большим сечением проводов. Условно можно предположить, что таким образом он повышал параметр емкости для ЭДС самоиндукции.  Второй фактор для разряда источника в цепь, это сопротивление источника. Допустим у вас есть одна многовитковая катушка которая максимальный импульс ЭДС самоиндукции развивает в 150В, от возбуждения источником постоянного тока в 12В.  Сопротивление катушки составляет 8 Ом.  Для вычисления силы тока  применим среднеквадратичное значение импульса  ЭДС самоиндукции  E/√2:

I = ((E/√2) – U) / R = ((150V*0,7) – 12,5V) / 8,02 Ω = 11A

Для возбуждения данной катушки, потребуется  максимально I = U/R =  12В / 8,0 Ω  = 1.5A. Правда интервал времени на возбуждение к обратному импульсу будет весьма разный. Если у нас будет сокращен интервал возбуждения и увеличен интервал самоиндукции мы приблизимся в желаемому.  Допустим у нас не одна катушка, а четыре, для возбуждения нам потребуется уже 6А.  На обратный импульс  будут работать  уже четыре катушки параллельно.  
Во первых их емкость суммируется, и главное меняется параметр сопротивления источника.

1/R = 1/R1 +...+ 1/Rn  = 1/8 Ω + 1/8 Ω + 1/8 Ω  +1/8 Ω = 2 Ω

   I = ((E/√2) – U) / R = ((150V*0,7) – 12,5V) / 2,0 Ω = 46.2 A

Теперь допустим обратный импульс  будет всего 25% (1/4) от импульса возбуждения. таким образом мы рассчитаем мощность 12,5V * 46,2А / 4 = 144,3 Вт, против  12,5V * 6А =  75 Вт
                        
 СОР = 144,3 Вт / 75 Вт = 1,9

Вам нравится такой результат. Мы не искали какой либо сторонний источник, все происходит в катушке по правилам электродинамики процессов. Соглашусь, расчет идеализированный без учета реактивной составлявшей, применили только среднеквадратичное значение ЭДС,  но кто вам мешает это проверить. Схема коммутации может быть следующей, только 



Дополнительный магнит, который установлен статично, выполняет роль облегчения  возбуждения при перемагничивании, и фактор подмагничивания при обратном импульсе.
Если вместо диодов поставить дополнительные транзисторы PNP, тогда обратный импульс будет заряжать все три АКБ последовательно. Ни кто не запрещает разместить заряжаемые АКБ параллельно. 
Цепь управления может быть, с применением датчика линии на моно ждущем одно вибраторе, на основе таймера NE555, с регулировкой  интервала импульса возбуждения. 
Как видим ничего такого секретного я не открыл. Все что нужно решить параметры обмоток, магнитного потока катушек и прочих особенностей. 

Как может выглядеть система смотрите в ролике: https://youtu.be/8193PD3dT40

чтобы электрическое поле не рассеивалось преждевременно нужно поставить конденсатор С1 соответствующей ёмкости. Конденсатор может заряжаться и на большее напряжение, при этом теряться энергия обратного импульса на рассеивание не будет,  а уже из конденсатора будет перемещаться в АКБ через, более ровную электрохимическую реакцию электролита батареи.


На схеме показан транзисторный полумост (30а, 30с)  Бедини, с управлением датчиком холла (13). Полумост выполняется для каждой катушки отдельно. 

Дальнейший поиск возможнейшей, привел к оригинальному конструкторскому решению. Решение полностью вписывается в правила электротехнического конструирования с соблюдением физических законов электродинамики и магнетизма. Я дополнил свое первое издание (2019 А-Генератор). Дополненное издание на английском языке. Можете приобрести и ознакомится. Потом не говорите что вы все этого не знали раньше.

---------------------------------------------------------------------------------------------------


A-Generator / Electromagnetic mechanical pulse generator / Overunity systems 

Serge Rakarskiy  (free energy systems researcher)  Kyiv, Ukraine, 19.02.2024 

The second revised edition. A well-illustrated work with an original approach to the study of the technology of mechanical pulse power generation devices: Adams, Bedini, Muller, Slobodian. On the basis of clarification of the principles of EMF generation in electromagnetic generators, the patent for a self-propelled motor-generator of the early twentieth century is analysed. The pulse system with three separate phases. The combination with the output power of each phase of 100 W is calculated. The engine in operating mode is designed for self-propelled movement For one phase, the peak pulse power is 153 W. An original approach to motor excitation pulse recovery. All calculations are based on traditional methods in electrical engineering. Scaling and modification of the design into a more complex one is possible and will depend on your decision. There are no contradictions with electrodynamics and magnetism, on the contrary, all physical laws are in effect.

PDF format, English language, 77 pages, independent publisher


$25  Purchase by clicking on the link 

Всегда есть вопрос сомнений, доверия и прочее. Я никому ничего не навязываю и тем более не уговариваю. Риск того, что даже обладая информацией и алгоритмом "как" не сможете реализовать в одиночку всегда есть. Нужны навыки: инженерных расчетов и конструирования, механической части, электрической схемы, работы с магнитами, эксплуатации готового устройства. Если всего этого вы не умеете, вам придется восполнять пробелы в знаниях и обретать навыки. Потому необходимо начинать с малого. Именно для этой цели я выполнил образец расчета, для небольшой настольной модели  25 Х 25 см.

Всегда предоставляю альтернативу. Ссылка на сайт в США где предлагают чертежи готовых решений.

Free Energy Motors and Generators – Free energy generator / motor technology (fuellesspower.com)


Слава Україні! Далі буде! Glory to Ukraine! To be continued!


Немає коментарів: