Elektromagnetski motori: opis i načelo rada

Elektromagnetski motori dobivaju slavu, oni se ne rabe široko. Do danas, tema vječnog pokreta uzbuđuje dizajnere širom svijeta. Trošak električne energije je prilično nizak u usporedbi s benzinom ili dizelskim gorivom. Svaka osoba želi imati pri ruci vječni uređaj koji će raditi bez brige i velike količine goriva. Motori s elektromagnetskim ventilima (unutarnjim izgaranjem) rade učinkovitije, ali za postizanje visoke učinkovitosti i smanjenja troškova energije još uvijek ne uspijevaju.

Inženjeri su kao osnovu za svoje dizajne odabrali trajne magnete. Imaju ogromnu energiju koja samo treba koristiti. Motori proizvedeni takvim tehnologijama su prilično jednostavni za proizvodnju. Ali sada je malo vjerojatno da svatko može izvući maksimalnu količinu energije kod kuće. Za to postoji mnogo razloga, a glavna je složenost struktura.

Stalna magnetska energija

Svaki stalni magnet ima vrlo jak teren, koji ima visoku energiju. Stoga mnogi programeri elektromagnetskih motora pokušavaju pretvoriti magnetsko polje u mehanička energija prisiljavajući rotor da se neprestano okreće. Za usporedbu:

1. Tijekom izgaranja, ugljen može osloboditi oko 33 J / g energije.
2. Za ulje ovaj pokazatelj iznosi 44 J / g.
3. Radioaktivni uran ima 43 milijarde J / g.

U teoriji, permanentni magnet može izdvojiti oko 17 milijardi džula po gramu (a to je oko trećine istog parametra urana). Ali učinkovitost magneta neće biti jednaka 100%. Resursni magneti na bazi ferita - ne više od 70 godina. No to je unatoč činjenici da na njega ne utječu veliki padovi temperature, fizička i magnetska opterećenja. Naravno, benzinska jedinica V8 neće zamijeniti elektromagnetski motor, ali se može koristiti na lakim vozilima.

Industrija trenutno proizvodi magnete proizvedene od rijetkih metala. Oni su deset puta moćniji od jednostavnih ferita. Slijedom toga, djelotvornost njihove uporabe mnogo je veća. Ako takav trajni magnet izgubi snagu, može se lako napuniti. Da bi se to postiglo, dovoljno je utjecati na to magnetskim poljem s velikom snagom. Mogu se koristiti u motorima s magnetskim ventilima. Oni nemaju bregaste osovine, elektronika preuzima njihove funkcije.

Elektromagnetski strojni patenti

Mnogi inženjeri su već patentirali svoje motore. Ali nitko još nije uspio ostvariti djelotvoran stroj za trajno kretanje. Takvi uređaji još nisu savladani, rijetko se uvode u opremu, malo je vjerojatno da će se naći u prodaji. Elektromagnetski ventili su mnogo češći (dizelski motori su elektronički kontroliraniji i sposobniji za isporuku veće snage). Neki dizajneri su sigurni da se elektromagnetski motori ne dovode u serijsku proizvodnju, jer se svi događaji klasificiraju. I većina problema u takvim motorima još uvijek nije u potpunosti riješena.

Pregled poznatih konstrukcija

Među velikim brojem izvedbi magnetskih motora su:

1. Magnetski motori tipa Kalinin. Konstrukcija je potpuno neupotrebljiva, budući da se mehanizam opruge ne dovodi u obzir.
2. Magnetno-mehanički dizajn motora Dudyshev. Ako napravite kompetentno fino podešavanje, onda ti motori mogu raditi gotovo zauvijek.
3. "Renew" - elektromagnetski motori izrađeni prema klasičnoj shemi. Na rotor je ugrađen kompenzator, ali on ne može raditi bez prebacivanja kada prolazi kroz mrtvu točku. A da bi rotor prolazio kroz mrtvu točku skladišta, moguće je izvršiti prebacivanje na dva načina - pomoću elektromagneta i mehaničkog uređaja. Ovaj dizajn ne može tvrditi naslov "vječno gibanje". Da, i jednostavno indukcijski motor elektromagnetski trenutak bit će mnogo veći.
4. Elektromagnetski motori koje je dizajnirao Minato. Izvodi se prema klasičnoj shemi, to je običan elektromagnetski motor, koji ima vrlo visoku učinkovitost. S obzirom da dizajn ne može postići učinkovitost od 100%, on ne radi kao "vječno gibanje".
5. Johnson Motors su analogije "Renewed", ali imaju manje energije.
6. Shkondinovi motor-generatori su struktura koja djeluje pomoću magnetskog odbijanja. Kompenzatori u motorima se ne koriste. Nije u mogućnosti raditi u "vječnom pokretu", učinkovitost nije veća od 80%. Dizajn je vrlo složen, jer sadrži kolektor i sklop četkica.
7. Najnapredniji mehanizam je konstrukcija motora-generatora Adams. To je vrlo dobro poznat dizajn, radi na istom principu kao i motor Shkondin. To je za razliku od potonjeg, odbijanje se događa s kraja elektromagneta. Dizajn uređaja je mnogo jednostavniji od Shkondina. Učinkovitost može biti 100%, ali u slučaju, ako se preklopni namot elektromagneta koristi kratkim impulsom s visokim intenzitetom iz kondenzatora. U "vječno gibanje" ne može raditi.
8. Elektromagnetski reverzibilni motor. Vanjski se nalazi magnetski rotor, unutar kojeg se postavlja stator iz elektromagneta. Učinkovitost je blizu 100%, budući da je magnetski krug otvoren. Takav elektromagnetski solenoidni motor može raditi u dva načina - motor i generator.

Ostali dizajni

Postoje mnoge druge strukture, uključujući i one koje se mogu izvoditi, ali su izgrađene prema gore navedenim shemama. Elektromagnetski generatori generiraju veliku popularnost među entuzijastima, pri čemu se neki modeli već uvode u serijsku proizvodnju. Ali to su obično najjednostavniji mehanizmi. Nedavno je motorni kotač konstrukcije Shkondin često korišten na električnim biciklima. Ali za normalan rad bilo kojeg elektromagnetskog motora morate imati izvor energije. Čak ni elektromagnetski solenoidni motor ne može raditi bez dodatne snage.

Takvi mehanizmi ne mogu bez baterije. Neophodno je napajati namotaje elektromagnetskog polja kako bi se stvorilo polje i zavrtio rotor na minimalnu frekvenciju. Zapravo, ispada elektromagnetski istosmjerni motor koji je sposoban za oporavak energije. Drugim riječima, motor radi samo tijekom ubrzanja, a pri kočenju se prebacuje u način rada generatora. Ove značajke imaju bilo koji električni automobil koji se može naći na prodaju. Neki jednostavno nemaju kočioni sustav kao takav, funkcije jastučića obavljaju motori koji rade u modu generatora. Što je veće opterećenje na namotu, jača će sila reakcije.

Dizajn elektromagnetskog motornog generatora

Uređaj se sastoji od sljedećih čvorova:

1. Magnetski motor. Na rotoru se nalazi permanentni magnet i on je električni stator.
2. Generator elektromehaničkog tipa nalazi se na istom mjestu kao i motor.

Statorski elektromagneti statičkog tipa izvode se na magnetskom krugu u obliku prstena i izrezuju segmente.

Dizajn također ima induktivni svitak i prekidač koji mu omogućuje da preokrene struju. Na rotoru je montiran permanentni magnet. Mora postojati motor s elektromagnetskim kvačilom, s kojim se rotor spaja na vratilo generatora. U konstrukciji mora postojati samostalni inverter, koji obavlja funkciju najjednostavnijeg regulatora.

Koristi se shema najjednostavnijeg autonomnog inverterskog mosta, koji je spojen na izlaz induktivnog namota električnog magneta. Napajanje se povezuje s baterijom. Elektromagnetski generator je povezan s namotom ili preko ispravljača s baterijom.

Elektronički prekidač za most

Najjednostavniji dizajn elektroničkog prekidača izvodi se na četiri prekidača napajanja. U svakom kraku mostnog kruga nalaze se dva snažna tranzistora, isti elektronski prekidači s jednostranom provodljivošću. Nasuprot rotoru magnetskog motora postoje dva senzora koji kontroliraju položaj trajnog magneta na njemu. Oni su smješteni što je moguće bliže rotoru. Funkcije ovog senzora obavlja najjednostavniji uređaj koji je sposoban djelovati pod utjecajem magnetskog polja - reed prekidača.

Senzori koji očitavaju položaj permanentnog magneta na rotoru su postavljeni kako slijedi:

1. Prvi se nalazi na kraju solenoida.
2. Drugi se nalazi s pomakom od 90 stupnjeva.

Izlazi senzora povezani su s logičkim uređajem, koji pojačava signal i zatim ga dovodi do upravljačkih ulaza poluvodičkih tranzistora. Korištenjem takvih krugova radi i elektromagnetski ventil za zaustavljanje motora s unutarnjim izgaranjem.

Na namotima električnog generatora instaliranog opterećenja. цепях питания strujni krugovi zavojnica i prekidač su elementi dizajnirani za kontrolu i zaštitu. Pomoću automatske sklopke možete odvojiti bateriju tako da se cijeli stroj napaja električnim generatorom (samostalni način rada).

Značajke konstrukcije magnetskog motora

U usporedbi sa sličnim uređajima, gore navedeni dizajn ima sljedeće značajke:

1. Koriste se vrlo ekonomični elektromagneti.
2. Na rotoru postoji permanentni magnet koji se rotira unutar elektromagneta luka.

U prazninama elektromagneta stalno se mijenja polaritet. Rotor je izrađen od nemagnetskih materijala i poželjno je da bude težak. On obavlja funkciju inercijskog zamašnjaka. No, u dizajnu elektromagnetskog ventila za zaustavljanje motora, morate koristiti jezgru magnetskih materijala.

Izračun elektromagneta

Da biste napravili približan proračun električnog magneta, morate navesti traktorski napor potreban za motor. Pretpostavimo da želite izračunati električni magnet s vučnom silom od 100 N (10 kg). Sada nakon toga, moguće je izračunati parametre dizajna elektromagneta, ako je razmak 10-20 mm. Vučna sila koja razvija elektromagnet, smatra se kako slijedi:

1. Pomnožite indukciju u zračnom rasporu i području pola. Indukcija se mjeri u Tesli, a površina - u četvornim metrima.
2. Rezultirajuća vrijednost mora se podijeliti s vrijednošću magnetske permeabilnosti zraka. Ona je jednaka 1,256 x 10 ^ -6 GN / m.

Ako indukciju podesite na 1,1 T, tada možete izračunati područje presjeka magnetskog kruga:

1. Vučna sila se množi magnetskom propusnošću zraka.
2. Rezultirajuća vrijednost mora se podijeliti s kvadratom indukcije u razmaku.

Za transformatorski čelik, koji se koristi u magnetskim krugovima, indukcija je u prosjeku 1,1 Tl. Pomoću krivulje magnetizacije nisko ugljičnog čelika možete odrediti prosječnu vrijednost magnetskog polja. Ako pravilno konstruirate električni magnet, postići ćete maksimalnu snagu protoka. Osim toga, potrošnja energije namota će biti minimalna.

Parametri trajnih magneta

Da biste napravili elektromagnetski motor vlastitim rukama, morate pokupiti sve komponente. A najvažnija stvar su trajni magneti. Imaju tri glavne karakteristike:

1. ostatak magnetska indukcija koji vam omogućuje da odredite količinu protoka. U slučaju da se na generatoru instaliraju trajno ugrađeni magneti s velikom indukcijom, izlazni napon namota će se proporcionalno povećati. Zbog toga se povećava kapacitet generatora.
2. Energetski proizvod vam omogućuje "probijanje" protoka zračnih razmaka. Što je veći energetski proizvod, to je manja veličina cijelog sustava.
3. Prisilna sila određuje veličinu magnetskog napona. Kada se koriste magneti s visokom koeficijentom sile u generatorima, polje će lako nadvladati svaki zračni raspor. Ako ima mnogo okretaja u statoru, tada će se struja održavati bez dodatne potrošnje energije.

Vrste trajnih magneta

Za zaustavljanje elektromagnetskog ventila motora potrebno je napajati iz snažnog izvora. Ili možete koristiti jake magnete. Stoga je poželjno koristiti takve konstrukcije na snažnoj opremi. A kako bi se samostalno proizveo motor-generator, preporučljivo je koristiti feritne ili neodimijske magnete. Značajke trajnih magneta:

1. Ferit-barij: indukcija u zračnom rasporu na razini od 0,2-0,4 T; energetski proizvod 10-30 kJ / cu. m; koercirajuća sila 130-200 kA / m. Cijena od 100 do 400 rubalja. po kilogramu. Radna temperatura nije veća od 250 stupnjeva.
2. Ferit-stroncij: indukcija u zračnom rasporu na razini od 0,35-0,4 T; energetski proizvod 20-30 kJ / cu. m; prisilna sila 230-250 kA / m. Cijena od 100 do 400 rubalja. po kilogramu. Radna temperatura nije veća od 250 stupnjeva.
3. Neodimski magneti: indukcija u zračnom rasporu na razini od 0,8-1,4 T; energetski proizvod 200-400 kJ / cu. m; prisilna sila od 600-1200 kA / m. Cijena od 2000 do 3000 rubalja. po kilogramu. Radna temperatura nije veća od 200 stupnjeva.

Stalni magneti barija dvostruko su jeftiniji od neodimijskih magneta. Ali dimenzije generatora na takvim magnetima su mnogo veće. Zbog toga je najbolje koristiti neodimijske magnete u improviziranim elektromagnetskim motorima. Motor s elektromagnetskom kočnicom, izrađen od takvih materijala, moći će oporaviti mnogo više energije kada se zaustavi.

Motori zavjesa

Generatori opremljeni elektromagnetom izmjenične struje mogu se izvesti na drugačiji način. Električni magneti se također mogu uspješno koristiti. istosmjerna struja I nema potrebe za ugradnjom prekidača i uređaja za ponovno polariziranje krajeva u prazninama pomoću tekućeg reverzibilnog. Takva djelovanja mogu značajno pojednostaviti cjelokupnu pogonsku jedinicu i kontrolu magnetskog motora.

Ali morate instalirati magnetski zaslon koji će se prebaciti mehanički. Neophodno je sinkronizirano zaštititi magnetske polove statora i rotora u pravo vrijeme. Snaga elektromagnetskog motora neće trpjeti zbog toga, jer praktički neće biti gubitaka tijekom mehaničkog podešavanja. Rad motora s mehaničkim podešavanjem odvija se na isti način kao i kod elektroničkih.

Dudyshev motor zavjese

Fiksni prstenasti elektromagnet je montiran na statoru, na kojem se nalazi namot. Postoji mala praznina između magnetske jezgre i rotora. Na rotoru je stalni magnet i zavjese. To su magnetski zasloni, smješteni su izvana i rotiraju se neovisno o rotoru. Na osovini motora nalazi se zamašnjak i starter-generator. Namotaj se nalazi na elektromagnetu statora, koji je pomoću ispravljača spojen na starter-generator.

Pokretanje ovog dizajna provodi se pomoću startera, koji se nalazi na istoj osovini s motorom. Nakon pokretanja elektromotora i prelaska u normalan rad, starter počinje raditi kao generator, tj. Generira napon. Zatvarači se pomiču na disku kada se rotor okreće što je moguće više sinkrono. Time se osigurava ciklička zaštita elektromagneta istog nazivnog stupa.

Drugim riječima, nužno je uz pomoć različitih tehničkih sredstava osigurati kretanje diska sa zavjesama i rotora tako da se zasloni nalaze između istih polova fiksiranog električnog magneta i konstante na rotoru. Mogućnosti rada električnog magnetskog motora u ustaljenom stanju:

1. Kada je rotor prisiljen rotirati, moguće je generirati električnu energiju pomoću generatora.
2. Ako na njega priključite induktivni namot, stroj se prebacuje u način rada motor-generator. U tom slučaju, rotacija se prenosi na kombinirano vratilo, rad elektromagnetskog motora odvija se u dva načina.

Najjednostavniji dizajn motornog generatora

Trenutak elektromagnetskog motora može biti gotovo sve. Ako implementirate jednostavan dizajn s malom snagom, to se može učiniti pomoću običnog električnog brojila. Istina, takve se strukture više ne koriste za kontrolu potrošnje električne energije. Ali možete ih pronaći. Električno brojilo je spremni mehanizam motora. Ima:

1. Električni magnet s induktivnim namotom.
2. Rotor od nemagnetskog materijala.

Na rotoru i prekidaču postoje samo trajni magneti. Razmak između donjeg i gornjeg dijela magnetskog kruga je relativno mali. Zbog toga ispada da se poveća okretni moment. Međutim, nužno je da razmak u magnetskom krugu bude dovoljan da rotor sa stalnim magnetima prođe kroz njega.

Poželjno je koristiti od 3 do 6 moćnih magneta, visina ne smije biti veća od 10 mm. Potrebno ih je montirati na rotor što je točnije moguće pomoću posebnih spojnica izrađenih od nemagnetskih materijala. Razvodna ploča je izvedena u obliku invertera tipa mosta i spojena je na izlazni namotaj električnog magneta. Kada pokrenete motor, napaja se iz baterije.