Початок: Electromagnetic_inductions_3
Як що ми порівняємо осердя котушки Майкла Фарадея (1831), та осердя магнітного сховища Лідскалніна (1945), то побачимо що магнітно провідне залізне осердя має замикання по колу. Котушка збудження, зі струмом [J] в обох випадках формує магнітну індукцію [Bі] навколо дроту витка, з подальшим збудженням магнітної індукції в осерді [Bm]. Особливістю цієї дії є те, що напрямок вектору [Bі] та [Bm] мають однакові напрямки.
Це повністю співпадає зі структурою Анаполя (тороїдний диполь) або явище вектору анапольного моменту. Зміна анапольного моменту з часом призводить у загальному випадку до випромінювання електромагнітної хвилі системою Анаполя (тороїдного диполя). Як це відбувається, та що маємо за структуру яку фізика іменує «електромагнітна хвиля». Розглянемо цю дію в алгоритмі модуля самоіндукції для індукційної котушки Фарадея, ні краще для Котушки та осердя магнітного сховища Лідскалніна. При примусовому від’єднанні керна осердя (розмиканні магнітного кола) в якому створено явище Анаполя, на кінцях обмотки буде індукувати короткочасній імпульс ЕРС. На малюнку далі я вказав Анаполь та дріт якій проходить у фокусі замкнутої магнітної лінії залізного осердя (А, B).
Малюнок B), розкриває механізм збудження магнітного поля у осерді [Bm], через збудження магнітної індукції навколо дроту якій прокладений скрізь фокус залізного кільцевого осердя. Малюнок А) це проекція осердя с дротом якщо дивитися у центр фокусу осердя як вказано на малюнку B). Треба звернути увагу на направлення у ланцюгу струму I та D = Ei[Bat]. Силова лінія Ei має відповідний спин навколо дроту та напрямок між електродами електричного джерела. При тому в фокусі осердя дріт є навантаженням, тому Силова Лінія Ei[Bat].є та яка перетворюється у силову лінію магнітної індукції [Bi]. Далі вже утворюється магнітна індукція [Bm] у осерді. Математичний вираз нам відомий, ми вже розібрали що це явіще електромагнітної індукції:
Bm = µBi (Bm = µµ₀H), або ∇×Bi = - dEi/dt (∇×H = J + dD/dt).
Напрямки Ei[Bat] а струму I у джерелі мають протилежний напрямок. Звернемо на це увагу
Далі ми розмикаємо ланцюг живлення, та відбувається пряма самоіндукція. Та частина магнітної індукції [Bi] яка навколо дроту, миттєво перетворюється на ЕРС Ei з відповідним напрямком вектору, математичний вираз має вид:
∇×Ei = - dBi/dt
Загальний вектор дії буде вже протилежний від вектору збудження але спин навколо дроту не змінюється. При збудженні це був збиток, при перетворенні самоіндукції збиток має магнітна індукція [Bi], а прибуток ЕРС [Еi]. Але в нас ще є магнітна індукція [Bm] у осерді. Якщо обмотка немає замикання, то ЕРС [Еi] розсіюється, а магнітна індукція [Bm] залишається у осерді. Малюнок C).
Якщо ми почнемо розмикати осердя в котрій є магнітна індукція [Bm] , відбувається явище зміни анапольного моменту на зменшення, то на дроті буде індукувати ЕРС [Еi], математичний вираз такій же як у самоіндукції, аде причиною вже буде зміна анапольного моменту магнітної індукції [Bm]: ∇×Ei = - dBm/dt. Якщо обмотка під’єднана до навантаження то формула буде мати вигляд: ∇×Ei = - d(Bm+ Bi)/dt. Також якщо у системи котушки є дві обмотки, одна розмикаєтеся а друга має з’єднання з навантаженням, то ЕРС яка утворюється в обмотці розмикання буде передавати електричну напруженість у другу обмотку. Як раз те саме що має місце у експерименті Майкла Фарадея. Я провів трохи інший експеримент, в мене не було явища взаємної індукції між обмотками при збудженні, але утворення ЕРС у первинної з передачею у вторинну, відбувалося дуже яскраво.
Ми підходимо до ще одного явища електромагнітної індукції, яка є основною при генерації на всіх електростанціях нашої планети де використовуються синхронні електромагнітні генератори змінного струму (альтернатори) з використанням залізного осердя.
Візьмемо U подібне осердя магнітного сховища Лідскалніна та замість замикаючого керна, додаємо постійний магніт, якій має обертатися на змінювати замикання магнітної індукції на протилежне за принципом перемикання. Малюнок далі:
При обертанні постійних магнітив або осердя з котушками в останніх буде індукувати ЕРС на підставі зміни Анапольного моменту магнітного ланцюга осердя з котушками та осердя з постійними магнітами. Формула для розрахунку ЕРС в даному процесі як раз трансформаторної ЕРС. При обертанні постійних магнітив або осердя з котушками в останніх буде індукувати ЕРС на підставі зміни Анапольного моменту магнітного ланцюга осердя з котушками та осердя з постійними магнітами. Формула для розрахунку ЕРС в даному процесі як раз трансформаторної ЕРС. Але такий генератор був побудований раніше, у 1832 році. Про все це я докладно розповів у своїй публікації «Винахід електромагнітного генератора», де власне і констатував, що генератор Hippolyte Pixii (1832) і невідомого Р. М. (1832), який написав листа Фарадею з описом своєї конструкції генератора, працювали за принципом зміни Анапольного моменту, замкнутого магнітного потоку в замкнутому сердечнику. То що в даному альтернаторі виконується умова для трансформаторної ЕРС, я довів в іншому дослідженні «Hippolytus Pixia's first generator was an alternator.».
Механічне обертання постійного магнітного ротора відносно статора з обмотками фази, або якоря с фазними обмотками відносно постійного магнітного збудження, де дріт намотаний на стрижні осердя або закладений у паз статора або якоря, є дією генерації за принципом зміни анапольного моменту. Далі слайд основних конструкторських рішень таких машин.
*
Ці дві формули абсолютно різні за принципом дії. Якщо під час руху в магнітному полі більш менш зрозуміло, але з явищем трансформаторної формули в загальній освіті матеріалів немає. Її застосовують для розрахунку ЕРС ХХ в альтернаторах із замкнутими магнітними контурами. Такі генератори встановлені на всіх електростанціях планети, де використовують приводну турбіну. Яскравим прикладом такого альтернатива є турбогенеатор.
Механічна потужність яка потрібна для обертання ротору або якоря не є енергією що перетворюється у електричну потужність (енергію). Обертання це умова для виконання зміни магнітного потоку відносно дротів індуктору (обмотки фази). Чому я так стверджую? Механічна потужність у ватах, виражаємо формулою Pk=Fv, де сила у ньютонах [Н], а швидкість [м/с] (1Вт = 1Дж*1сек). Електричну потужність у ватах, виражаємо іншою формулою W=IU, де I сила стуму у амперах [А], U напруга вольтах [V]. Мені ні хто так і не відповів як це відбувається перетворення [Fv] на [IU]. То що електромагнітний момент магнітного ротору альтернатора десь пропорційний механічному моменту привідного двигуна, зовсім не є підставою для твердження фізики у вигляді константи, що електромагнітний генератор є перетворювачем механічної енергії на електричну енергію. Електромагнітний генератор працює на явищі електромагнітної індукції де зміна магнітного поля породжує електричне. Відомо що потужність збудження турбогенератора на електростанціях має 0,5-3% від вихідної потужності генератора. Тобто пряме перетворення магнітної індукції в індукцію електрики можна виразити:
η = Wgeneration / Wexcitation = (100 / 3) *100% = 3333%
Ви здивовані? Але я користуюся тільки загальновідомими відомостями про розподіл потужності при роботі турбогенератора. У електротехніці є випадок, коли інженерне рішення призводило до розподілу більшої вихідної електричної потужності к механічної потужності яку прикладаємо для обертання магнітного ротора - Forgotten RLG Tewari Generator 275% efficiency!
Є рішення без фізичного обертання рухомої частини альтернатору. Такими прикладами є генератор Клементе Фигуера (1902), та Генератор Роберта Холкомба (2021). Моя публікація дослідження: Static electromagnetic generators of Clemente Figueras, Robert Holcomb, Park Jae-Sun and Shoji Haneda.
Продовження буде, в якому розглянемо інші варіанти індукцій та інженерних рішень для створення електрики. Мене цікавить можливість гаражного майстра. Один із варіантів на основі можливого рішення Клементі Фігуєра у моїй публікації: "Нерухомий Альтернатор", В якій я розтлумачив як працюють альтернатори, чому треба уникати взаємної індукції. Привів приклади та розрахунки генераторів без рухомих частин, додав самий простіший варіант генератора на основі Е-осердя від трансформатора.
