Собственно, расчет простейшего генератора с мотором (электромеханического преобразователя)
Цель рассчитать принципиальную возможность, создания замкнутого устройства электромеханического преобразователя с выдачей заданной мощности потребителю внутри цепи.
Мы выяснили что, в простейшем генераторе механическая мощность равна электрической. Таким образом для расчета электромеханического преобразователя, с выходной мощностью Pz - 1 кВт. нам необходимо пересчитать, выходную мощность. Пред положим на 1,5 кВт, чтобы 0,5 кВт от выходной мощности генератора, использовать для поддержания вращательного момента электромеханического преобразователя 1 кВт для нагрузки. Рассчитали
Получили следующие данные, попутно рассчитали сложение провода в 16 витков и укладку волной на 72 доли, 36 пар полюсов. При скорости вращения 650 об/мин, частота генерации ожидается f = p*n/60 = 36*650/60 = 360 Гц:
При волновой укладке у нас появляются условные витки из прямых отрезков проводов с разнонаправленным спином магнитной индукции, которые так же формируют свою электромагнитную фокусированную силу.
Этот поток так же сформирует свою долю электромагнитного момента генератора, без сердечника для этого нам необходимо его рассчитать. Для начала определяем сечение одного "витка", магнитную индукцию, и электромагнитную силу одного витка и умножаем на количество секций
Данный вектор электромагнитной силы будет взаимодействовать одновременно с надвигающимся полюсом (упираясь) и убывающим (удерживая его электромагнитным притяжением), если результирующая сила Ампера от проводов составляет в пике 127,86 Ньютонов (Рk = 1,5 кВт), тогда тяговая электромагнитная сила составит в пике 87,14 Н, что в пересчете на механическую мощность будет уже 1 кВт, для нашего генератора. В сумме это уже внушительный электромагнитный момент на валу генератора сопоставимый с мощностью 2,5 кВт, против 1,5 кBт выходной электрической мощности. Для простейшего генератора это паразитный модуль электромагнитного момента генератора, как его обуздать решение в руководстве. Для однофазного мотора одновременно использовать эти силы не выйдет. Силу ампера в чистом виде не используют, только фокусированный магнитный поток витка катушек, при этом еще для переменного электромотора, полученный электромагнитный момент нужно делить на два. Допустим максимальная электромагнитная сила для мотора 87,14 Н, рассчитаем ЭММ мотора:
М = F * (D/2) = 87,14 Н * (0,35/2) = 15.25 Н*м, определим механическую мощность Р = М*n/9550 = 15,25 * 650 / 9550 = 1,04 кВт
Разберемся с электромагнитным моментом простейшего мотора, на силе ампера в рамке.
Начнем с аналогии идеальной рамки нашего генератора (cм. рисунок выше), как будто наша нагрузка и есть мотор. Нагрузка 1 кВт при 220В, это сопротивление 48,4 Ома. Длина провода 1 мм в диаметре, составит 1754,43 метра. Рассчитаем падение напряжения в рамке U" = U - (I*R) = 220В - (4,55А * 48,4 Ом) = 0 В, фактически полная утилизация мощности. Рассчитаем коэффициент k' = 1 + (U - U" / U) = 1+ (220 - 0 / 220) = 1. коэффициент указывает именно на данный факт.
Рассчитаем результирующую магнитную индукцию для силы Ампера, для начала расстояние r: r = k'*μ₀*(I / 2π*Bm) = 0.000000364 м.
Далее результирующую магнитную индукцию: B = μ₀ * I/2πr = 0,4 Тл.
И собственно максимальную силу Ампера F = B * I * l и максимальный ЭММ = F*(D/2):
Ох ничего себе! Рассчитаем мощность от половины результата: Рk = (0,5 * 558,65) * 650 / 9550 = 19 кВт механической мощности на валу.
Безусловно, это просто невозможно, так как в чистом виде как и генератор с ротором такой длины, и тем более мотор, просто невозможны, даже если его уложить в витки у нас появится реактивное сопротивление, и для получения рабочего сопротивления длина уменьшается. К примеру АС моторы однофазные имеют рабочую и пусковые обмотки (Сопротивление обмоток однофазного двигателя 1 кВт). В последовательном соединении они как раз имеют сопротивление нагрузки 1 кВт при 220В.
.
Естественно сечение провода будет пусковой и рабочей отличаться, но в любом случае не меньше пропускной способности тока в 4,55А для 1 квт нагрузки. Возможно я что то ни так насчитал. Нет я не ошибся. просто мой расчет учитывает только электромагнитную силу постоянного магнита. Но это показывает что потенциал там высокий. Предположим АС мотор имеет не КЗ ротор, а с постоянными магнитами. Магниты нужно верно уложить в ротор, к примеру одно из верных инженерных решений
.
Напрашивается один вывод. что инженеры конструкторы подгоняют оптимальные варианты обмотки потребляемой электрической мощности и выдаваемой механической мощности на валу под стандарты промышленности. Есть еще один момент, это параллельное включение нагрузки 1 кВт (48,4 Ом) и мотора суммарное параллельное включение не должно превышать сопротивление нагрузки 32,27 Ом, для 1,5 кВт для генератора который мы выше рассчитали. Остается нам найти сопротивление электромотора исходя из правила параллельных соединений сопротивлений (калькулятор):
У нас выходит что для выполнения условия : 1/32,27 = 1/ 48,4 + 1/ 96,91 - сопротивление мотора должно быть 96,91 Ом.
Еще одно условие это сила тока: 6,82А (1,5 кВт генератор) - 4,55А (1 кВт нагрузка) = 2,27 А (остается для 0,5 кВт электромотора, в реальности 1,4А - 0,3 кВт). Что само по себе невероятно, чтобы меньшая электрическая мощность, преобразовалась в большую механическую навалу. А мы все таки возьмем и попробуем рассчитать конструкцию электромотора по аналогии с нашим генератором. Обмотка волнообразная, рассчитываем собственно, максимальный ЭММ или электромагнитную силу
В таблице данные для электропреобразователей различных мощностей. Естественно все будет рассчитываться сугубо для конкретных потребностей. Главное, что все считается по канонам физики с учетом всех премудростей инженерного творчества . Я в свое время подбирался к данной системе, в различных ипостасях
Первый это применил Джон Бедини, мотор-генератор Бедини - Коула. Данная модель неоднократно демонстрировала самоход при работе
Для нормальной работы, определенно необходимо делать буферный накопитель электрического заряда, и инерционный накопитель, который бы работал с динамическим моментом. Главное, что все это не за гранью фантастики, а в поле канонов физики, инженерных решений.
Все же, спросите "а почему мотор имеет СЕ результат". Посмотрим пиковые показатели силы ампера в обмотке генератора и активной обмотке мотора:
Генератор: пиковая Сила Ампера 128,86 Ньютонов (без учета электромагнитной фокусной тяги) при толщине/длине ротора по оси 74 мм (1,5 кВт электрической мощности)
Мотор: пиковая Сила Ампера 271,55Ньютонов при толщине /длине ротора по оси 158 мм (0,396 кВт электрической мощности). Как это получилось?
Разбирайтесь, все в материале есть, Полагаю материала достаточно, чтобы просто задуматься, все ли мы знаем об электромеханических преобразователях. *
********************
Нужно искать решение для конструкции генератора, который бы имел коэффициент эффективности больше 1. Этим и займемся на страницах моего руководства. На сегодня есть вариант такой машины с явно выраженными полюсами, исключающий полное замыкание магнитного потока в магнитном контуре ротор-статор, расписанный и реализованный в теории Роберта Адамса, при яркой иллюстрации в патенте Карла Латммера 1983-86 (Австралия). Так же рассмотрим систему с маховиком инерционным накопителем. Маховик имеет интересную особенность в разогнанном состоянии, когда работа системы организовывается в режиме разгон-съем. Разгон осуществляется из точки, когда приложение силы для разгона минимально, а съем осуществляется торможением инерции маховика, через управление снимаемой мощностью, до точки начала разгона. Именно по такому принципу построена установка автономного генератора "Земной двигатель" Сompany IE, США . И еще, по просьбе читателей рассмотрим более подробно, и найдем оптимальный вариант машины описанный в моей книге "А-Генератор" Второй вопрос это разгонный модуль, фактически мотор, так же рассмотрим на страницах руководства оптимальные варианты. Третий вопрос это инерция, как ее использовать правильно.
Это Руководство, живой материал, который редактируется и дополняется, по ходу проводимой работы анализа и отработки соответствующей технологии для технических решений. Все кто приобретает материал. в дальнейшем все остальные материалы получает бесплатно.
