Cтраница 1

Вращение постоянного магнита с частотой П создает в пространстве магнитное поле, вращающееся с такой же частотой. Такая же картина имеет место в электрических машинах переменного тока, если ротор представляет собой постоянный магнит или электромагнит. У явнополюсного ротора (рис. 18.2, а; 18.3, а) сердечник из ферромагнитного материала имеет ярко выраженные выступы - полюсы, на которых размещены катушки. Неявнополюсный ротор (рис. 18.2, б; 18.3, о) выполнен в виде цилиндра, на котором размещена распределенная по пазам обмотка возбуждения. У многополюсных роторов (р 1) северные и южные полюсы чередуются. Роторы, изображенные на рис. 18.2, а, б, имеют одну пару (2р 2), а показанные на рис. 18.3, а, 6 - две пары (2р 4) полюсов. При 2р 4 роторы изготовляют явнополюсными.  

Вращение постоянного магнита 1 вызывает появление в диске (или стаканчике) 2, выполненном из немагнитного материала, индуктированных токов. В результате взаимодействия этих токов с магнитным полем возникает вращающий момент 7И1; действующий на диск в направлении вращения магнита и пропорциональный угловой скорости йг последнего М1С1со1, где Сг - коэффициент пропорциональности.  

При вращении постоянного магнита вслед за ним поворачивается картушка вместе с осью, закручивая спиральную пружину, которая одним концом крепится к оси, а другим - к корпусу спидометра. При закручивании спиральная пружина создает противодействующий моменту MI момент М2, который пропорционален углу поворота картушки.  

При вращении постоянного магнита / в сердечнике 5 магнитопровода создается магнитный поток, изменяющийся по величине и направлению.  

При вращении постоянного магнита в процессе работы электродвигателя в рамке 2 создается электрический ток, в результате чего между постоянным магнитом и цилиндром возникает сила взаимодействия. Рамка поворачивается, замыкая соединенные с ней контакты. При остановке электродвигателя контакты размыкаются.  

При вращении двухполюсного постоянного магнита 1 (ротора магнето) в неподвижных стойках с сердечником 2 (якорь магнето) и намотанной на него первичной обмоткой в ней образуется ток, сила которого составляет 2 25 - 3 5 А, напряжение 300 - 500 В.  

Следовательно, при вращении постоянного магнита вращается шпилька, опуская ли поднимая гайку контактной проволоки вверх или вниз в зависимости от устанавливаемой температуры. Контактную проволоку устанавливают на определенную высоту, при которой столбик ртути соприкасается с концом этой проволоки и изменяется величина температуры замыкания или размыкания контакта.  

Перемешивание в такой ячейке осуществляется сверху вращением постоянного магнита Б так называемом магнитном зажиме, что в случае реакторов неправильной формы намного эффективнее обычно используемого перемешивания снизу магнитными стержнями внутри аппарата (см. разд.  

Зависит ли количества отделенных металлических частиц от частоты вращения постоянного магнита.  

Рассмотренный способ позволяет получить одно срабатывание вместо двух при вращении постоянного магнита вокруг своей оси (см. рис. 2.7, е), так как срабатывание геркона может иметь место только при согласном расположении магнитов. Кольцевые постоянные магниты, один из которых / установлен неподвижно (рис. 2.12, в), а другой 2 линейно перемещается вдоль геркона, также при своем совмещении вызывают размыкание контакт-деталей. При последних двух способах неподвижные, согласно установленные по полярности постоянные магниты могут быть использованы в качестве подмагничивающих, создающих предварительное магнитное поле, не вызывающее срабатывание геркона. При этом снижаются масса и габаритные размеры подвижного управляющего магнита, создающего дополнительное поле, необходимое для срабатывания геркона. Такое выполнение устройства способствует повышению перегрузочной устойчивости устройства.  

Сегодня постоянные магниты находят полезное применение во многих областях человеческой жизни. Порой мы не замечаем их присутствия, однако практически в любой квартире в различных электроприборах и в механических устройствах, если внимательно приглядеться, можно обнаружить . Электробритва и динамик, видеоплеер и настенные часы, мобильный телефон и микроволновка, дверца холодильника наконец - всюду можно встретить постоянные магниты.

Они применяются в медицинской технике и в измерительной аппаратуре, в различных инструментах и в автомобильной промышленности, в двигателях постоянного тока, в акустических системах, в бытовых электроприборах и много-много где еще: радиотехника, приборостроение, автоматика, телемеханика и т. д. - ни одна из этих областей не обходится без использования постоянных магнитов.

Конкретные решения с применением постоянных магнитов можно было бы перечислять бесконечно, тем не менее, предметом данной статьи станет краткий обзор нескольких применений постоянных магнитов в электротехнике и электроэнергетике.

Со времен Эрстеда и Ампера широко известно, что проводники с током и электромагниты взаимодействуют с магнитным полем постоянного магнита. На этом принципе основана работа многих двигателей и генераторов. За примерами далеко ходить не надо. Вентилятор в блоке питания вашего компьютера имеет ротор и статор.

Крыльчатка с лопастями представляет собой ротор с расположенными по кругу постоянными магнитами, а статор - это сердечник электромагнита. Перемагничивая статор, электронная схема создает эффект вращения магнитного поля статора, за магнитным полем статора, стремясь к нему притянуться, следует магнитный ротор - вентилятор вращается. Аналогичным образом реализовано вращение жесткого диска, и подобным образом работают .

В электрогенераторах постоянные магниты также нашли свое применение. Синхронные генераторы для домашних ветряков, например, - одно из прикладных направлений.

На статоре генератора по окружности располагаются генераторные катушки, которые в процессе работы ветряка пересекаются переменным магнитным полем движущихся (под действием дующего на лопасти ветра) постоянных магнитов, закрепленных на роторе. Повинуясь , пересекаемые магнитами проводники генераторных катушек направляют в цепь потребителя ток.

Такие генераторы используются не только в ветряках, но и в некоторых промышленных моделях, где вместо обмотки возбуждения на роторе установлены постоянные магниты. Достоинство решений с магнитами - возможность получить генератор с низкими номинальными оборотами.

В проводящий диск вращается в поле постоянного магнита. Ток потребления, походя через диск, взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, и диск вращается.

Чем больше ток - тем выше частота вращения диска, поскольку вращающий момент создается силой Лоренца, действующей на движущиеся заряженные частицы внутри диска со стороны магнитного поля постоянного магнита. По сути, такой счетчик - это небольшой мощности с магнитом на статоре.

Для измерения слабых токов применяют - очень чувствительные измерительные приборы. Здесь подковообразный магнит взаимодействует с маленькой токонесущей катушкой, которая подвешена в зазоре между полюсами постоянного магнита.

Отклонение катушки в процессе измерения происходит благодаря вращающему моменту, который создается из-за магнитной индукции, возникающей при прохождении тока через катушку. Таким образом, отклонение катушки оказывается пропорционально значению результирующей магнитной индукции в зазоре, и, соответственно, току в проводе катушки. Для малых отклонений шкала гальванометра получается линейной.

Наверняка на вашей кухне есть микроволновка. И в ней есть целых два постоянных магнита. Для генерации СВЧ-диапазона, в микроволновке установлен . Внутри магнетрона электроны движутся в вакууме от катода к аноду, и в процессе движения их траектория должна искривляться, чтобы резонаторы на аноде возбуждались достаточно мощно.

Для искривления траектории электронов, сверху и снизу вакуумной камеры магнетрона установлены кольцевые постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов искривляет траектории движения электронов так, что получается мощный вихрь из электронов, который возбуждает резонаторы, которые в свою очередь генерируют электромагнитные волны СВЧ-диапазона для разогрева пищи.

Чтобы головка жесткого диска точно позиционировалась, ее движения в процессе записи и считывания информации должны очень точно управляться и контролироваться. Снова на помощь приходит постоянный магнит. Внутри жесткого диска, в магнитном поле закрепленного неподвижно постоянного магнита, перемещается катушка с током, связанная с головкой.

Когда на катушку головки подается ток, магнитное поле этого тока, в зависимости от его значения, отталкивает катушку от постоянного магнита сильнее или слабее, в ту или иную сторону, таким образом головка приходит в движение, причем с высокой точностью. Этим движением управляет микроконтроллер.

В целях повышения эффективности энергопотребления, в некоторых странах для предприятий сооружают механические накопители электроэнергии. Это электромеханические преобразователи, работающие на принципе инерционного накопления энергии в форме кинетической энергии вращающегося маховика, называемые .

Так например, в Германии компания ATZ разработала кинетический накопитель энергии на 20 МДж, мощностью 250 кВт, причем удельная энергоемкость составляет примерно 100 Вт-ч/кг. При весе маховика в 100 кг, при вращении со скоростью 6000 об/мин, цилиндрической конструкции диаметром 1,5 метра нужны были качественные подшипники. В итоге нижний подшипник был изготовлен, конечно, на основе постоянных магнитов.

ВРАЩАЮЩЕЕСЯ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.

Ценным свойством всех многофазных систем переменного тока является простота получения вращающегося магнитного поля. Это постоянное по величине магнитное поле, вращающееся внутри электри­ческой машины вокруг ее оси. На использовании вращающегося маг­нитного поля основано устройство самых распространенных электро­двигателей - асинхронных двигателей трехфазного тока, а также имеющих большое практическое значение, синхронных двигателей.

Воздействие на положение магнитной стрелки изменением

Направления постоянных токов в двух катушках.

Кроме того, посредством вращающегося магнитного поля приводятся в действие многие измерительные приборы и аппараты регулирования и управления.

Путем последовательного изменения направления постоянного тока в двух катушках, оси которых образуют угол 90°, можно заставить магнитную стрелку поворачиваться в пределах 360°. Но пе­реключаемый постоянный ток легко заменить переменным током, который сам будет изменять направление. При этом необходимо, чтобы изменения направления тока в двух катушках происходили не одно­временно. Этому требованию удовлетворят два переменных тока, сдви­нутых по фазе друг по отношению к другу на четверть периода.

На рисунке показана система из двух одинаковых катушек, оси которых образуют угол 90°. Для придания большей равномерности магнитному полю каждая из катушек разделена на две части.

Так как токи относительно сдвинуты по фазе на четверть периода, то маг­нитные индукции в полях, ими возбуждаемых, должны быть также сдвинуты по фазе по отношению друг к другу. Этому условию сдвига по фазе удовлетворяют синусоида и косинусоида. В соответствии с чем индукция поля первой катушки B A == B m sin wt, а индукция поля второй катушки B B = B m cos wt.

Схема получения двухфазного вращающегося магнитного поля.

Накладываясь в середине устройства, два переменных магнитных поля образуют результирующее магнитное поле, индукция в котором будет B рез = , так как направления полей катушек взаимно перпендикулярны. Подставив в выражение В рез значения В А и В В как функции времени, получим:

Следовательно, результирующее магнитное поле устройства по­стоянно по величине, хотя оно и складывается из двух переменных магнитных полей.

Определим теперь положение результирующего поля в простран­стве. По отношению к вертикальной оси это поле образует угол a, определяемый условием

т. е. поле делает полный оборот.

В секунду поле делает f оборотов, а число оборотов поля в минуту n=f"60. Таким образом, при стандартной промышленной частоте

Значительно выгоднее получение вращающегося магнитного поля по­средством трехфазной системы токов, как это было предложено М.О.Доливо-Добровольским. Для получения трехфазного вращающегося поля нужны три одинаковые катушки, оси которых образуют углы по 120°. Мгновенные значения ин­дукции в поле катушек, питаемых трехфазной системой токов, будут:

В общей части поля эти магнитные индукции складываются векторно, образуя магнитную индукцию результирующего поля.

Это поле удобно определить через составляющие по двум взаимно перпендикулярным осям. С этой целью построим в пространстве такие оси Х и Y, проходящие через поле катушек, причем оси Х дадим на­правление оси катушки А.

Определим теперь составляющую результирующего поля по оси X. Она будет равна алгебраической сумме проекций на эту ось мгновен­ных значений трех индукции:

Подставив теперь выражения индукций как синусоидальных вели­чин, получим:

Составляющая результирующего магнитного поля по оси Y будет

или после подстановки значений индукций как синусоидальных величин

Результирующая магнитная индукция

т. е. результирующее поле постоянно по величине, а угол a, образуе­мый им с осью Y, определяется из условия

Магнитное поле вращается в плоскости осей катушек с угловой скоростью w 0 . Оно последовательно совпадает по направлению с осью той из катушек, ток в которой достигает максимального значения, т. е. оно вращается в направлении последовательности фаз трехфазной системы токов, питающих катушки.

Сопоставим теперь условия двухфазного и трехфазного вращаю­щихся полей. При двухфазной системе необходимы два провода, рассчитанных на силу тока I, и третий провод, рассчитанный на силу тока I 0 = Ö2 I. Магнитная индукция во вращающемся двухфазном поле Вт. При трехфазной системе необходимы три одинаковых про­вода, рассчитанных каждый на силу тока I, а индукция во вращаю­щемся поле здесь 1,5 Вт.

Следовательно, для двухфазной системы нужно большее сечение проводов, а вращающееся поле создается в 1,5 раза слабее, чем в трех­фазной системе. По этим причинам двухфазный ток, изобретенный раньше трехфазного (инженером Тесла), в настоящее время приме­няется только в некоторых специальных устройствах.

Подвижное устройство, помещенное во вращающееся магнитное поле,

может вращаться в нем асинхронно или синхронно.

Поместим во вращающееся магнитное поле металлическую рамку на осях так, чтобы ось вращения рамки совместилась с осью вращения поля. Поле будет пересекать рамку и индуктировать в ней э. д. с. тем большую, чем быстрее поле пересекает рамку, так как согласно закону электромагнитной индукции:

Направление э. д. с., индуктируемых в двух сторонах рамки, можно определить по правилу правой руки. Только необходимо учесть, что движение магнитного, поля по отношению к проводнику эквивалентно движению проводника в про­тивоположную сторону. Следователь­но, определяя направление э.д.с., нужно поставить ладонь навстречу магнитным линиям, а отставленный большой палец направить против дви­жения магнитного поля, тогда вытя­нутые четыре пальца укажут на­правление индуктированной э.д.с. Электродвижущие силы, индуктируемые в двух сторо­нах рамки, направлены в витке, ко­торый образует рамка, согласно, т. е. они складываются.

Так как рамка представляет собой замкнутый виток, то индуктирован­ные в ней э.д.с. вызывают некоторый индуктированный ток i. Воздействие вращающегося магнитного поля на этот ток создает две силы f = Bil, приложенные к двум сторонам рамки. Направление этих сил можно определить по правилу левой руки. Они образуют пару сил и создают вращающий момент, воздействующий на рамку. Под действием этого момента рамка должна вращаться в направлении вращения поля.

Однако чем быстрее будет вращаться рамка, тем относительно медленнее будут пересекать ее стороны линии магнитного вращаю­щегося поля, т. е. будет уменьшаться скорость v движения поля по отношению к рамке. Вследствие этого будет уменьшаться сила тока i, индуктируемого в рамке. В свою очередь это вызывает ослабление вращающего момента, воздействующего на рамку. Если рамка дого­нит вращающееся поле, то э.д.с. и ток в ней исчезнут, так как пре­кратится пересечение сторон рамки вращающимся магнитным полем, вследствие чего станет равным нулю и вращающий момент, воздей­ствующий на рамку.

По этим причинам рамка вращается с асинхронной скоростью [от греческого слова «асинхронос» неодновременный] медленнее поля, т. е. рамка делает оборот неодновременно с оборотом поля. Скорость вращения рамки п оборотов в ми­нуту устанавливается автоматически такой, чтобы вращающий момент, создаваемый индуктированным током, равнялся тормозящему моменту, обусловленному трением в осях, трением о воздух и т. п. Чем больше механические силы, тормозящие рамку, тем медленнее она будет вращаться и тем больше будет сила тока, индуктируемого в ней.

При асинхронном вращении поле делает п 1 оборотов в минуту, а подвижная часть, называемая обычно ротором, только п оборотов в минуту. Относительное отставание ротора от поля характеризуется скольжением:

Металлическая рамка во вращающемся магнитном поле.

Постоянный магнит во вращающемся магнитном поле.

Если во вращающееся магнитное поле поместить очень легкую магнитную стрелку, то она будет вращаться вместе с полем с син­хронной скоростью (греческое слово «синхронос» - совпадающий по времени), т. е. поле и стрелка будут совершать один оборот за одно и то же время. Магнитные силы, стре­мясь установить стрелку по направлению поля, будут поддерживать это вращение.

Но если подвижный магнит относительно тяжел, то под действием вращающегося поля он не стронется с места. Воздей­ствуя на такой неподвижный магнит, вращающееся поле в течение половины оборота будет создавать вращающий момент, а в течение вто­рой половины оборота - тормозящий момент, так как магнитные силы будут тянуть магнит то в сторону вращения поля, то в противополож­ную сторону.

Если же с помощью какого-либо приспособления разогнать магнит до скорости поля, т. е. до синхронной скорости, то, войдя, в синхро­низм, магнит будет вращаться со скоростью поля. Он сохранит эту синхронную скорость и когда ему придется преодолевать какую-либо тормозящую силу, но в этом случае магнит будет отставать от вращаю­щегося поля на некоторый постоянный угол. Этот угол будет тем больше, чем больше будет тормозящая сила. Если же эта сила станет слишком большой, то магнит остановится -выпадет из синхронизма. Вращаться медленнее поля он не может.

Синхронное вращение используется в синхронных двигателях, применяемых главным образом в тех случаях, когда нужен двигатель значительной мощности, вращающийся с постоянной скоростью.

Было показано, что его попытка создать практически «вечный двигатель» удалась потому, что автор интуитивно понимал, а может прекрасно знал, но тщательно скрывал истину, как правильно надо создать магнит нужной формы и как правильно надо сопоставить магнитные поля магнитов ротора и статора, чтобы взаимодействие между ними привело к практически вечному вращению ротора. Для этого ему пришлось изогнуть роторные магниты так, что этот магнит в разрезе стал похож на бумеранг, слабоизогнутую подкову или банан.

Благодаря такой форме магнитные силовые линии роторного магнита оказались замкнутыми уже не в виде тора, а в виде «бублика», пусть и сплюснутого. И размещение такого магнитного «бублика» так, чтобы его плоскость была при максимальном приближении магнита ротора к магнитам статора приблизительно или преимущественно параллельна силовым линиям, исходящих от магнитов статора, позволило получить за счет эффекта Магнуса для эфирных потоков силу, которая обеспечила безостановочное вращение арматуры вокруг статора...

Конечно было бы лучше, если бы магнитный «бублик» роторного магнита был бы совсем параллельным силовым линиям, исходящих из полюсов магнитов статора, и тогда эффект Мёбиуса для магнитных потоков, которые есть потоки эфира, проявился бы с бОльшим эффектом. Но для того времени (более 30 лет назад) даже такое инженерное решение было огромным достижением, что, несмотря на запрет выдавать патенты на «вечные двигатели», Говарду Джонсону через несколько лет ожидания, патент получить удалось, так как, видимо, ему удалось убедить патентоведов реально действующим образцом своего магнитного мотора и магнитной дорожки. Но даже по прошествии 30 лет кто-то из власть имущих упорно не желает принять решение о массовом применении подобных двигателей в промышленности, в быту, на военных объектах и т.д.

Убедившись, что мотор Говарда Джонсона использует тот принцип, который понят мной, исходя их теории Эфира, я попытался проанализировать с этих же позиций еще один патент, который принадлежит русскому изобретателю Алексеенко Василию Ефимовичу. Патент был выдан еще в 1997 году, но поиск по Интернету показал, что наша власть и промышленники фактически игнорируют изобретение. Видимо в России еще много нефти и денег, поэтому чиновники предпочитают мягко спать и сладко есть, благо у них зарплата это позволяет. А в это время на нашу страну надвигается экономический, политический, экологический и идеологический кризис, которые могут перерасти в продовольственный и энергетические кризисы, а при нежелательном для нас развитии породить демографическую катастрофу. Но, как любили говорить некоторые царские военноначальники - не беда, бабы новых нарожают…

Предоставляю возможность самим читателям познакомиться с патентом Алексеенко В.Е. Он предложил 2 конструкции магнитных двигателей. Их недостатком является то, что их роторные магниты имеют довольно сложную форму. Но патентоведы, вместо того, чтобы помочь автору патента упростить конструкцию, ограничились формальной выдачей патента. Мне неизвестно, как Алексеенко В.Е. обошёл запрет на «вечные двигатели», но и на том спасибо. А вот то, что это изобретение фактически оказалось никому не нужным, это уже очень плохо. Но это, к сожалению, суровая правда бытия нашего народа, которым управляют недостаточно компетентные или слишком корыстные существа. Пока жаренный петух не клюнет…

ИЗОБРЕТЕНИЕ

Патент Российской Федерации RU2131636

БЕСТОПЛИВНЫЙ МАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Электрогравитация это просто