Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


MATRI-X: в поисках непознанного






Бестопливный энергетических планов











Каталог статей

Главная » Статьи » Идеи по Энергии

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Введение.

В последнее время резко возрос интерес к энергетическим установкам, не требующим преобразования вещества и потому не создающих необратимых изменений в окружающей нас природе. Такие установки используют возобновляемые источники энергии: солнечную энергию, потенциальную энергию водных масс, приливов и волн, кинетическую энергию воздушных масс, геотермальную энергию и т.п. Вместе с тем имеются устройства, в которых источники возобновляемой энергии не поддаются идентификации. Мощность на выходе таких устройств часто превышает поддающуюся измерению мощность на их входе. По этой причине их часто называют "генераторами свободной энергии”, "сверхединичными устройствами” (т.е. имеющими КПД выше 100%), "генераторами избыточной мощности” и даже "вечными двигателями”. Среди таких устройств наиболее часто называются двигатели, использующие в качестве рабочих тел постоянные магниты. Способность постоянных магнитов совершать полезную внешнюю работу (например, поднимать металлические предметы) была известна еще несколько веков назад. Столько же времени предпринимаются и усилия одиночек–энтузиастов в направлении их использования. Первый магнитный двигатель был предложен еще семь веков назад П. Пилигримом. В

XVI веке созданием магнитного "перпетуум – мобиле” занимался иезуитский священник Й. Тайснериус (J. Taisnerius). В последующем число таких проектов лавинообразно нарастало, и к настоящему времени достигло такой величины, что можно вводить разветвленную классификацию таких устройств по различным признакам. Официальным подтверждением работоспособности некоторых из них явилась выдача специфической категории патентов США, требующей представления действующей модели устройства.

Между тем в академической среде широко распространено мнение, что такие "системы свободной энергии” нарушают законы термодинамики, требуют введения в науку категорий "высшей топологии” (выходящей за рамки трех измерений), демонстрируют процесс, протекающий в "реверсированном” времени (из будущего в прошлое), порождены явлениями "отрицательного трения”, "отрицательной электрической проводимости”, "отрицательной энергии”, являются результатом "изменения структуры пространства и времени”, так что для обоснования принципа действия и разработки таких устройств требуется создание некоего нового "экзотического” раздела физики.

В этом хоре тонут голоса тех, кто доказывает незыблемость законов термодинамики в рамках применимости ее исходных концепций равновесия и обратимости, указывая вместе с тем на необходимость корректного обобщения ее законов на нетепловые формы энергии и на пространственно неоднородные системы, не находящиеся в равновесии с окружающей средой. В таком случае можно доказать, что эта разновидность преобразователей энергии также не нарушает никаких законов термодинамики и относится к "сверхединичным” устройствам лишь по недоразумению.

Магнитные двигатели с позиции энергодинамики.

Науке известны лишь две формы существования материи: вещество и поле. До сих пор человечество использовало энергию только первого из них. Такова внутренняя химическая энергия топлив, ядерная энергия самопроизвольно делящихся элементов, внешняя кинетическая и потенциальная энергия твердых, жидких и газообразных сред. Конечным продуктом конверсии энергии вещества в большинстве случаев является вещество в измененном состоянии, что и создает угрозу нарушения экологического равновесия на планете. Что же касается энергии природных силовых полей (гравитационного, электростатического, магнитного), то ей уделяется совершенно недостаточно внимания ввиду ее невысокой концентрации. Исследователи, рассматривающие "сверхединичные” устройства, развивающие вполне ощутимую мощность, склонны приписывать недостающую энергию не полеобразующим телам, а неизвестным науке формам энергии эфира или физического вакуума. Между тем для понимания специфики работы устройств, использующих полевые формы энергии, достаточно обобщить классическую термодинамику на пространственно неоднородные континуальные среды, в которых имеются градиенты скалярных или векторных потенциалов, характеризующие напряженность этих полей. Такое обобщение и осуществляет энергодинамика как единая теория процессов переноса и преобразования любых форм энергии [1]. В ней закон сохранения и превращения для произвольной системы, обладающей

n формами энергии (i = 1,2,…,n), записывается в более общем виде:

 

dE = Σiψi dΘi – ΣiХi·dZi , (1)

где

ψi обобщенные потенциалы (абсолютная температура Т, абсолютное давление р, химический, электрический, гравитационный и т.п. потенциалы); Θi – сопряженные с ними экстенсивные параметры, являющиеся количественной мерой носителя i-й формы энергии (энтропия S, объем системы V, ее масса М, электрический заряд и т.д.; Хi = – Ñ ψi – термодинамические силы, выражаемые отрицательными градиентами обобщенных потенциалов (напряженности соответствующих полей); Zi = ΘiRi – моменты распределения параметров Θi; Ri – векторы смещения центра величины Θi от его положения при равномерном ее распределении.

В этом выражении наряду с первой суммой, рассматриваемой в классической термодинамике и ее обобщениях и описывающей равномерные (равновесные) процессы теплообмена, объемной деформации системы, ввода в нее какого-либо вещества, заряда, изменения импульса системы и т.п., имеется вторая сумма, характеризующая процессы в пространственно неоднородных средах. Члены этой суммы выражают элементарную механическую, химическую, электрическую, магнитную и т.п. работу đ

Wi = Хi·dZi, совершаемую силами i-го рода Fi = ХiΘi в неоднородных средах при перераспределении в них энергоносителя Θi . Именно такую работу, называемую в отличие от работы расширения полезной или технической, совершают тепловые и нетепловые, циклические и нециклические машины.

Если, следуя классической термодинамике, рассматривать пространственно однородные (внутренне равновесные) системы, в которых вторая сумма (1) отсутствует, то нетрудно показать, что ее принципы исключенного вечного двигателя 1-го и 2-го рода справедливы не только для тепловой, но и любой другой

i-й формы энергии. Достаточно рассмотреть круговой процесс, совершаемый любым i-м рабочим телом, чтобы убедиться, что работа произвольной циклической машины Wц будет отлична от нуля только в том случае, если энергоноситель Θi "пересекает” систему, которая тем самым взаимодействует как минимум с двумя телами, т.е. получает энергию в i-й форме от ее источника и отдает часть этой энергии ее приемнику. Естественно также, что использовать этот приемник в качестве источника энергии в этом случае невозможно. Эти положения и лежат в основе обобщения термодинамики на нетепловые формы энергии. В таком случае становится совершенно очевидным, что совершаемая циклической машиной работа Wц равна разности полученной и отданной энергии, а КПД цикла, определяемый как отношение работы Wц к количеству подведенной от источника энергии E1, будет всегда меньше единицы:

h i = Wц/E i £ 1 . (2)

Представим теперь, что мы имеем с пространственно неоднородной окружающей средой, в которой источники и приемники тепла или какого-либо другого вида энергии образуют единое неравновесное целое. Такого рода неравновесные системы благодаря наличию в них областей, имеющих недостаток или избыток какого-либо свойства по отношению к его среднему значению, заведомо имеют подсистемы, противоположным образом изменяющие свои свойства в процессе преобразования энергии, т.е. удовлетворяют требованиям теории тепловых машин. Они способны совершать полезную (техническую) работу за счет своей пространственной неоднородности точно так же, как её совершают термически неоднородные части мирового океана. В то же время для полевых форм энергии не является обязательным требование классической термодинамики об обмене энергоносителем

Θi (энтропией, k-ми веществами, свободными зарядами и т.п.) между рабочим телом и окружающей средой. Это становится возможным благодаря наличию дальнодействующих сил Fi, вызывающих изменение моментов распределения Zi без такого переноса. Как следует из выражения (1), такого рода полезная работа đWi = Хi·dZi может совершаться, например, при размагничивании магнетиков, деполяризации диэлектриков и т.п. Поэтому для машин, использующих полевые формы энергии, достаточно иметь только один источник энергии, например, гравитационное, электростатическое или электромагнитное поле.

Таким образом, известные формулировки принципа исключенного вечного двигателя 2-го рода, требующие наличия источника и приемника преобразуемой формы энергии и предусматривающие обмен меду ними не только теплотой, но и энтропией, относятся только к равновесным системам и для полевых форм энергии не обязательны. Это обстоятельство и обусловливает возможность обобщения законов, установленных термодинамикой для тепловой формы энергии, на любые ее виды.

Применим основное уравнение энергодинамики (1) к анализу процессов в преобразователях, использующих полевые (не вещественные) источники энергии. Представим себе некоторое рабочее тело (диэлектрик, магнетик и т.п.), которое осуществляет обратимое преобразование некоторой

i-й формы энергии в j-ю. Для него закон сохранения энергии (1) примет вид:

 

dE = Хi·dZiХj·dZj = 0. ( 3 )

В частном случае электрического и магнитного полей параметры Хi относятся к источнику энергии и имеют смысл напряженностей Е и Н этих полей, а параметры Zi в пересчете на единицу объема рабочего тела – соответственно векторов электрической и магнитной индукции D и B. В таком случае параметры Хj и Zj относятся к рабочему телу, и член đWj = Хj·dZj > 0 характеризуют элементарную работу, совершаемую рабочим телом над нагрузкой (объектом работы).

Если энергоемкость окружающей среды как источника поля неограниченна, изменения параметров поля Хi и Zi практически неконтролируемы. Это, однако, не означает, что расход первичной (преобразуемой) энергии отсутствует и не поддается учету. О наличии энергообмена между рабочим телом (например, постоянным магнитом) и окружающей средой свидетельствует, например, понижение его температуры, достигающие в случае генератора Флойда 20о С. Но даже если пренебречь внешним теплообменом, ограничиваясь случаем нетепловых машин, с учетом неизбежных потерь энергии из-за несовершества процессов, количество потребленной первичной энергии dE1 = Хi·dZi согласно (2) не может быть ниже совершенной этим преобразователем работы đWj = Хj·dZj. Это означает, что КПД нетепловых машин, определяемый как отношение совершаемой преобразователем работы Wj к подведенной от любых источников первичной энергии E1 не может быть выше единицы.

Таким образом, основываясь на законе сохранения энергии, энергодинамика определяет нижний предел потребления первичной энергии даже в том случае, когда ее источники не удается идентифицировать. В этом отношении представляется еще более безосновательным отказ от учета потребленной от источников энергии на том основании, что это не требует каких-либо материальных затрат. С этих позиций вышеназванные "вечные двигатели” будет правильнее называть "альтернаторами”, т.е. преобразователями, использующими альтернативные известным возобновляемые источники энергии. Таким источником является, в частности, окружающее нас магнитное поле.

Как показано в энергодинамике [1], любое силовое поле возникает вследствие неравномерного распределения в пространстве материальных носителей энергии. Таким носителем, согласно существующим представлениям, являются электроны вследствие их орбитального движения и наличию спинового момента. Благодаря доменной (упорядоченной) структуре у каждого магнита есть определенный запас "магнитной энергии”, т.е. как бы "энергоемкость”, измеряемая работой, которую может произвести магнит до своего "истощения”. Наиболее значительна она у сравнительно дорогих редкоземельных магнитов и существенно меньше – у магнитов из сплава "Алнико”. Известно также, что магнитная индукция

B зависит от площади, "ометаемой” элекронами в их орбитальном движении, и может не только убывать в процессе излучения или совершения постоянным магнитом работы, но и восстанавливаться в процессе энергообмена с внешним магнитным полем. При этом для восстановления прежней магнитной индукции требуется значительно меньшая напряженность внешнего магнитного поля H, поскольку у ферромагнетиков благодаря высокой магнитной проницаемости µ магнитная индукция B = µH на много порядков превышает это внешнее поле. Таким образом, "механизм” взаимодействия постоянных магнитов с внешним магнитным полем и их "подпитки” этим полем в основном известен.

То обстоятельство, что в огромном числе случаев магниты, совершая работу, не утрачивают своих свойств, можно объяснить только этой "подпиткой” их со стороны внешней среды. Установлено, что если постоянные магниты изолировать от внешней среды магнитным экраном, то при работе под нагрузкой они "истощаются” значительно раньше. Ниже это будет подтверждено на основании испытаний магнитных двигателей фирмы "Perendev”. В отсутствие же нагрузки, как показали долговременные исследования, коэрцитивная сила постоянных магнитов изменяется крайне незначительно (в пределах от нуля для магнитов из редкоземельных материалов до 3% для магнитов "Алнико” за 104 часов испытаний).

О нарушении равновесия между электромагнитным полем и постоянными магнитами при их работе под нагрузкой свидетельствует также понижение температуры магнитов. Этот эффект был обнаружен во всех без исключения действующих установках на постоянных магнитах. В генераторе Флойда это понижение температуры достигало 20оС. Однако энергообмен постоянных магнитов с внешней средой отнюдь не ограничивается теплообменом. То обстоятельство, что этот энергообмен не поддается измерению, с позиций энергодинамики не имеет принципиального значения, поскольку выражение (3) позволяет находить теоретическую работу установки, пользуясь исключительно параметрами самого рабочего тела. При этом важно лишь то, что в любом случае длительно допустимая мощность магнитных двигателей лимитируется величиной их энергообмена с источником энергии. Последнее означает, что с позиций энергодинамики относиться к постоянным магнитам необходимо так же, как и к любым другим рабочим телам, совершающим циклический процесс, и ни о каких "вечных двигателях” речи быть не может. Более того, можно показать, что работа генераторов на постоянных магнитах основывается на тех же закономерностях, что и другие тепловые или нетепловые машины.

Для этого запишем уравнение (3) для рабочего тела, совершающего циклический процесс изменения своего состояния. В этом случае работа, совершаемая за цикл, определяется круговым интегралом:

 

где đWмэлементарная работа магнитного двигателя на какомлибо участке кругового процесса,

В,

Zм соответственно магнитная индукция и намагниченность рабочего тела в целом.

Рис.1. Цикл магнитного двигателя.

Разделим, как и прежде, круговой процесс на два участка, 1–2 и 2–1, в пределах которых изменение абсолютной величины намагниченности Zм имеет один и тот же знак (dZм > 0 или dZм < 0). Тогда, обозначая модуль магнитной индукции В на "прямом” и "обратном” участке цикла соответственно одним и двумя штрихами и учитывая, что dZм" = – dZм', вместо (1) можем написать:

 

Wц = ∫1-2 (В" В')

dZм' . (5)

 

Отсюда следует, что если средняя магнитная индукция материала будет одинаковой как в процессе восстановления намагниченности материала (В''), так и при совершении им работы (В'), то работа циклического процесса будет равна нулю. Сказанное иллюстрируется рис.1, на котором изображен произвольный цикл магнитного двигателя, напоминающий непредельную петлю гистерезиса. Работа этого цикла определяется его площадью. Следовательно, необходимо каким–либо образом изменять характер "прямого” 1–2 и "обратного” 2–1 процесса с тем, чтобы площадь цикла стала отличной от нуля. Это может быть осуществлено, например, за счет временного экранирования магнитного поля в зазоре между ротором и статором, изменением магнитной индукции в роторе или статоре путем временного изменения их температуры (что особенно эффективно вблизи точки Кюри), изменением взаимного положения магнитов в процессе их сближения и удаления, временным размагничиванием одного из магнитов электрическим импульсом в момент их противостояния и т.п. В дальнейшем мы увидим, что именно к этим средствам прибегают изобретатели тех устройств на постоянных магнитах, реальность которых не вызывает сомнений.

Одним из первых таких устройств был "генератор Грамма” (З.Т. Грамм, 1869 г.). В нем в полюсах неподвижного постоянного магнита размещался вращающийся кольцевой ротор с тороидальной обмоткой, которая касалась двух диаметрально расположенных контактных щеток. "Ассиметрия” процессов намагничивания и размагничивания кольцевого ротора достигалась смещением момента подачи напряжения на тороидальную обмотку.

Рис.2. Генератор Фролова.

Значительно позднее (в 1996 году) российский инженер А. Фролов усовершенствовал генератор Грамма. В его конструкции неподвижным было кольцо с обмотками, а в качестве источника переменного магнитного поля использовалась еще одна обмотка в центре (рис. 2). При этом два магнитных потока от двух катушек нагрузки взаимно компенсируются, и, таким образом, в первичной цепи реакция отсутствует. Эта конструктивная идея стала популярной (О. Беренс (Швеция), Д. Хофманн (США), В. Герману (ФРГ), С. Хартман (США) и др. В 1999 В. Герману и его группе из Германии при испытаниях этого типа генератора удалось получить более 1200 ватт в нагрузке. В 2003 г. С. Хартман (S. Hartman, USA) сконструировал тороидальный генератор на базе стандартного 10–ти киловатного генератора, питающийся от автомобильной батареи. Ток на входе генератора составил 0,8 А при напряжении 12,92 В; на выходе – 40 А при напряжении 6,5 В. Таким образом, он получил 25–кратную мощность.

Другой способ создания "ассиметрии” был предложен Дж. Эклиным в 1975 г. (патент США №3879622 от 22.04.75). Его двигатель использует попеременное экранирование и открывание магнитного поля и включает в себя два постоянных подковообразных магнита, мотор, вращающий "окна” – магнитные экраны, и якорь из магнитного материала, который попеременно притягивается к одному из магнитов, не экранированному в данный момент времени. Колебания якоря превращаются во вращательное движение с помощью кривошипношатунного механизма. В патенте отмечается, что при соответствующем подборе силы полей, формы магнитов, их материалов и т.п. энергия, получаемая за счет возвратнопоступательного движения якоря, может превышать энергию, необходимую для открывания и закрытия "окон”. Эклину не удалось сконструировать "самозапускающуюся” машину, однако его идея послужила основой для целого ряда патентов США: Джаффе (№3567979, 1976 г.); Монро (№3670189, 1976 г.); Э. Грея (№3890548, 1976 г.); В. Риваса (№ 4006401, 1977 г.); Г. Джонсона (№4151431, 1979 г.); Ф. Ричардсона (№4077001, 1987 г.); Д. Регана (4883977, 1989 г.); В.Хайда (№4897592, 1990 г.); Г.Аспдена (№4975608, 1990 г.) и др. Более подробно об этих устройствах можно прочитать в журнале "Новая энергетика”, издававшемся на английском и русском языках.

Некоторые из устройств на постоянных магнитах вообще не имеют движущихся частей. Одно из таких устройств – "вакуумный триодный усилитель” (Vacuum Triode Amplifier – VTA) С. Флойда (США). Такое название обусловлено тем, что аналогичный принцип управления мощным потоком за счет слабого сигнала используется в триодах. В VTA использовались бариевые магниты, подготовленные путем многократного перемагничивания на частоте 60 Гц. Это облегчало переход от одного направления поля к другому при подаче на управляющую обмотку слабого сигнала от внешнего генератора и обеспечение таким образом его "триггерного” режима. Одна из демонстрировавшихся конструкций ВТУ включала два набора магнитов 4×6×1 дюймов, расположенных по двум стенкам корпуса так, что между ними создавалось притяжение. Выходные и управляющие катушки располагались между ними. Оси выходных катушек параллельны силовым линиям поля, а оси управляющих расположены под углом 90 градусов к линиям. Часть выходной мощности устройства Флойда была замкнута в петлю обратной связи для возбуждения процесса, в результате которого в выходной катушке появлялась значительная мощность. Многие исследователи, успешно повторившие опыты Флойда (например, Ж. Нодин (Франция), отмечали, что лучшие результаты "кондиционирования” магнитного вещества дает пропускание дугового разряда переменного тока той же частоты, что и управляющий сигнал, непосредственно через керамику постоянного магнита. Таким образом, создается "бистабильное” твердотельное состояние вещества, в котором проявляется акустический резонанс на частоте колебаний слабого управляющего магнитного поля.

Особое внимание привлекают генераторы тока, основанные на использовании эффекта "самоподдерживающегося вращения” Дж. Серла (Mortimer, Borkshire). В 50–х годах прошлого столетия он обнаружил, что добавление небольшой компоненты  переменного тока   (~100 ma) радиочастоты (~10 MHz) в процессе изготовления постоянных ферритовых магнитов придает им новые и неожиданные свойства. Они заключались в необычном взаимодействии постоянного магнита с магнитными роликами, расположенными на его поверхности, выражающемся в самопроизвольном качении роликов после придания одному из них небольшого импульса. Этот эффект с позиций энергодинамики может быть объяснен явлением "запаздывания потенциалов”, которое в средах с перемагничиванием и переполяризацией возникает уже при относительно небольших скоростях взаимного движения магнитов [2]. Он обусловлен различием сил притяжения и отталкивания магнитов при их относительном движении.

Рис.3 Конвертор Рощина - Година.

В России эффект Сёрла исследовался в Институте высоких температур РАН. Сотрудники этого института В. Рощин и С. Годин в 1992 г. построили подобный серловскому генератор, который они назвали "магнитодинамическим конвертором” [3]. Он представлял собой статор с секторными постоянными магнитами 1 и кольцевой ротор с вращающимися магнитными роликами 2 (рис. 3). Диаметр ротора – 1 м., его масса – 500 кг. Сегменты ротора выполнены на основе редкоземельных магнитов с остаточной индукцией 0,85 Тл. Они намагничивались путём разряда батареи. конденсаторов через индуктор. В отличие от диска Сёрла в установке В. Рощина и С. Година высокочастотное подмагничивание не применялось. "Зацепление” роликов с кольцевым магнитом ротора осуществлялось по принципу шестерен размещением в статоре и роликах поперечных магнитных вставок из NdFeB с остаточной индукцией 1,2 Тл. Между поверхностью статора и роликами был оставлен воздушный зазор 1 мм. Элементы магнитной системы были собраны в единую конструкцию на платформе из немагнитных сплавов. Эта платформа была снабжена пружинами, амортизаторами и имела возможность вертикального перемещения по трём направляющим, что измерялось индукционным датчиком 14. Статор 1 был укреплён неподвижно, а ролики 2 были укреплены на общем подвижном сепараторе 3 с помощью динамических воздушных подшипников. Сепаратор был жёстко связан с валом 4 и посредством фрикционных обгонных муфт 5 с пусковым двигателем 6 и с электродинамическим генератором 7. Вдоль ротора были расположены электромагнитные преобразователи 8 с разомкнутыми магнитопроводами 9. Нагрузка 10 была выполнена в виде ламп накаливания. Установка запускалась в действие путём раскрутки ротора с помощью электродвигателя. При скорости ~ 550 об/мин обороты ротора самопроизвольно начинали возрастать, несмотря на отключение электродвигателя и присоединение к валу в качестве нагрузки обыкновенных ТЭНов. Максимальная отводимая мощность в установке составила 7 кВт.

Помимо генерирования "избыточной мощности”, в установке наблюдался целый ряд необычных эффектов: уменьшение веса платформы (которое достигло 35% от первоначального веса); вертикальные концентрические зоны повышенной напряженности магнитного поля порядка 0,05 Тл и аномальное падение температуры (на 6...8°C) в непосредственной близости от конвертора. Невозможность объяснить весь этот комплекс эффектов свидетельствует о серьезном отставании теории.

Интересный вариант устройства с переключаемым магнитным сопротивлением, получивший широкое признание как один из наиболее удачных двигателей на "свободной энергии”, предложил Роберт Адамс (Новая Зеландия, 1977). В моторгенераторе Адамса (рис. 4) ротор с радиально ориентированными одинаковым полюсом наружу постоянными магнитами вращается, создавая индукционные токи в катушках статора, расположенных вокруг ротора в плоскости вращения. С точки зрения традиционной электротехники, мотор-генератор без замкнутого магнитопровода (сердечники катушек имеют форму бруска) неэффективен. Но именно открытый магнитопровод позволяет генерировать мощность без торможения ротора.

Рис.4. Мотор Адамса.

Здесь нет явления электромагнитной индукции в полном смысле, есть только магнитная индукция, то есть намагничивание и размагничивание сердечника статора в поле постоянного магнита ротора. При этом наблюдается полная аналогия с явлением электрической индукции, то есть "электризацией влиянием”, как говорили раньше. "Намагничивание влиянием” отличается от электромагнитной индукции тем, что создаваемое в обмотке генератора вторичное магнитное поле не тормозит ротор и не взаимодействует с первичным полем. Роберт Адамс работает совместно с Г. Аспденом над патентованием своей системы. Характерно, что работа этой машины может быть полностью объяснена законом Фарадея.

Рис.5. Колесо Минато.

Еще более привлекательным для воспроизведения двигателем на вращающихся магнитах является колесо К. Минато (патент США №5594289, 1997). В нем на роторе (представляющем собой велосипедное колесо, вращающееся на горизонтальной оси) закреплено множество постоянных магнитов, расположенных одинаковыми полюсами в направлении вращения ротора, а также стабилизаторы, предназначенные для уравновешивания ротора (рис.5). Каждый из закрепленных на роторе постоянных магнитов расположен под углом относительно радиуса колеса. Возле внешней окружности ротора вплотную к нему расположен электромагнит, в котором, в зависимости от вращения ротора, периодически возбуждается электрический ток. Эрик Вогелс (Швеция, 1997 г.) повторил и улучшил результаты Минато, расщепив дорожку магнитов на множество маленьких дорожек [4].

Рис.6. Двигатель Ньюмана.

В американской телесети недавно рассказывалось о революционной технологии, разработанной Дж. Ньюманом (рис.6). Его электромагнитный мотор способен снабдить электроэнергией производственное помещение, дом или ферму. Он основан на представлении о том, что движение электрона в проводах катушки напоминает движение микрогироскопов, так как электроны вращаются. Это движение в случае применения катушек с большой индуктивностью порождает особые эффекты, которые проявляются в генерации "избыточной мощности”. Характерно, что более 30 физиков, инженеров – атомщиков, электротехников и специалистов по электричеству поставили свои подписи под письмом, в котором подтверждалась революционность этого изобретения.

Создавать электродвижущую силу при вращении  металлического  ротора  способен также известный со времен Фарадея эффект униполярной индукции. Одна из практических разработок этого класса альтернаторов – униполярный генератор де Палма (1991). Результаты  тестов этого генератора показывают, что в нем торможение ротора  за счет обратной ЭДС проявляется в меньшей степени, чем в  традиционных  генераторах.  Поэтому  мощность  на  выходе   системы превосходит мощность, необходимую для вращения ротора. 

Рис. 7. Генератор Сёрла.

Немало патентов на магнитные двигатели выдано и в России (В. Алексеенко, №5037775, 1996; В. Рыков, №2000101256, 2001; А. Рюмин, №2001123502, 2003; В.Левкин,№5032711, 1995; М. Остриков и др.,. №95103846, 1996; А. Старостин и др., №95112010, 1997; А. Калинин, . №94019782, 1996; П. Имриш, №94026259, 1996 ; В. Дудышев №2128872, 1998; Ю. Пилипков, №2000119415, 2002, и др.

Следует отметить, что создание альтернаторов перешло уже в стадию практических разработок. Так, совсем недавно швейцарская фирма SEG объявила о намерении выпустить на рынок генератор, работающий на эффекте Сёрла. Устройством, выпуск которого запланирован в первую очередь, станет компактный 15–ти киловаттный генератор с размерами примерно 46×61×12 см), который можно настроить для выработки постоянного или переменного тока различного напряжения в диапазоне от 12 до 240 В (рис. 7). Каждый такой генератор способен выработать 60 МВт/ч энергии, прежде чем встанет необходимость в его перемагничивании. Предлагаемая модель генератора "D15AP” состоит из трех четырехслойных концентрических колец, каждое из которых изготовлено из композита. Эти кольца расположены по отношению друг к другу концентрически и прикреплены к основанию. Вокруг каждого кольца свободно вращаются ролики в количестве 10 штук вокруг первого кольца, 25 – вокруг второго и 35 – вокруг третьего. За роликами, расположенными по диаметру внешнего кольца, находятся катушки, соединенные различными способами, что дает возможность вырабатывать либо постоянный, либо переменный ток различного напряжения. Выходные катушки должны быть рассчитаны таким образом, чтобы напряжение тока на выходе составляло 240 В при 15 кВт мощности. Генератор представляет собой своего рода набор свободных от трения подшипников и одновременно систему из трех вращающихся трансформаторов в одном корпусе, на выходе которого получается ток очень высокого напряжения.

Рис. 8. Генератор "LUTEC"

Одним из недавних добавлений к этому классу устройств явился генератор "LUTEC” австралийцев Бритс и Кристи (международный патент №00/28656, 2000г). Простота этого двигателя обеспечивается расположением переключаемых катушек на статоре, а постоянного магнита – на роторе (рис.8). При этом постоянный ток, подводимый к катушкам статора, вызывает силу магнитного отталкивания и является единственным током, необходимым для создания "совокупного движения”.

В настоящее время ряд частных предприятий принимают заказы на промышленные образцы двигателей – генераторов на постоянных магнитах. В частности, Фирма GMC Holding Corporation, город Орландо, штат Флорида, США, объявила о том, что после 12 лет исследований ею создано устройство на постоянных магнитах, способное дать решение мировых экономических проблем в области энергетики. Другая компания, "Perendev” (сокращение от "perpetuum energy device") заявляет, что изготавливаемый ею магнитный мотор мощностью 30 кВт готов к выводу на рынок). Примерная стоимость первых устройств – около 8500 Евро (рис. 9). Правда, К. Андерсон (Kieth Anderson), чья фирма была приглашена на тестирование мотора "Perendev” и построила два его работающих аналога, заявляет, что все они истощали свои магниты в нагрузке. Следовательно, необходимы дальнейшие исследования по выявлению условий баланса отдаваемой магнитами внутренней энергии и их подпитки из окружающей среды. Основная проблема конструкций с постоянными магнитами состоит в расчете распределения магнитного потока в магнитной цепи, которая может включать постоянные магниты, воздушные зазоры, элементы высокой магнитной проницаемости и электрические токи. Точные решения магнитных полей требуют сложного анализа многих факторов, хотя возможны и приблизительные решения, основанные на определенных упрощающих предположениях. Для получения оптимальной конструкции с постоянными магнитами часто требуется опыт и компромиссы. А пока же компания "Perendev” принимает заказы от тех, в ком жив авантюрный дух, и кто понимает риски и ограничения этой ранней стадии.

Рис.9. Магнитный двигатель " Perendev"

Еще одна разновидность магнитного двигателя, названная "Cycclone”1) (рис.10), была создана недавно на средства американской компании в Австралии. Демонстрационная запись действующего опытного образца этого двигателя, предназначавшегося для размещения в автомобиле, показывалась по телевидению. Таким образом, мы вправе ожидать появления на рынке малогабаритных энергетических установок, способных обеспечить электроэнергией офисы, дома и фермы, удаленные от линий электропередач.

Рис.10.Двигатель " Cycclone"

Совершенно очевидно, что при оценке перспективности таких устройств недопустимо считать, что магнитная энергия является "дармовой” – ее себестоимость требует столь же полного учета затрат, как и для любых других энергоустановок на возобновляемых источниках энергии. В альтернаторах эти затраты зависят от класса магнитов. Новейшим добавлением к ранее известным ферритовым (керамическим) и алюминий–никель–кобальтовым (типа "Алнико”) магнитным материалам являются спеченные из редкоземельных элементов – самарий–кобальтовые (SmCo) и неодимовые (NdFeB) магниты. В них достигается уровень магнитной энергии до 45–50 MGOe (в мега гаусс эрстедах). Этому способствовали недавние разработки в области изготовления магнитов. Именно они открыли новые захватывающие горизонты усовершенствования технологий двигателей на постоянных магнитах. Кроме затрат на их изготовление следует учитывать и затраты на разработку работоспособных конструкций и на теоретические исследования, призванные устранить серьезное отставание теории от эксперимента.

В заключение хочется сказать, что хотя в работе альтернаторов многое остается неясным, в настоящее время имеются достаточные основания для поиска наиболее удачных технических решений по созданию преобразователей нового поколения, использующих практически неисчерпаемую энергию окружающей нас среды. Дело лишь за нахождением наиболее удачных инженерных решений, делающих такие преобразователи конкурентоспособными.

_______________________________________________________

1) Название отражает сочетание в двигателе циклического движения с "клонированием” магнитного поля.

Литература.

  1. Эткин В.А. Энергодинамика (синтез теорий переноса и преобразования энергии).- СПб., "Наука”,2008.- 409 с.

  2. Эткин В.А. К явлению запаздывания потенциала.(http://zhurnal.lib.ru/e/etkin_w_a). 20.03.2008.

  3. Рощин В., Годин С. Экспериментальные исследования физических эффектов в динамической магнитной системе. // Письма в ЖТФ, 2000.-Вып.24.- С.26-30.
  4. Эрик Вогелс. Совершенный источник энергии. // Новая Энергетика, 2003.-№2.


Источник: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/10194.html
Категория: Идеи по Энергии | Добавил: Rakar (05.09.2011)
Просмотров: 16597 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: