Человек — генератор электричества. Генератор электричества
Делаем вечный генератор электричества
Человечество всегда стремилось создать альтернативные способы добычи электричества. Результатом этих стремлений стали солнечные и дымовые генераторы, а также прочие аппараты, позволяющие получить электричество нестандартным способом. В этом материале будет представлен обзор видеоролика по изготовлению такого генератора, который позволит получить электричество.Начнем с авторского видеоролика
Нам понадобится:- несколько формочек для льда;- яблочный уксус;- медные провода;- гвозди;- кусачки.
Для начала необходимо нарезать медные провода на 5-сантиметровые кусочки. Это можно делать голыми руками, но для облегчения работы советуем воспользоваться кусачками.
Далее полученные куски нужно хорошенько скрутить и накрутить на верхнюю часть гвоздя. Таких гвоздей с проволокой нужно сделать по количеству ячеек формочки, так что советуем набраться терпения. У автора, например, 32 ячеек, и он использует 16 гвоздей.
Следующим делом заливаем яблочный уксус в формочки для льда. Заливать нужно примерно на половину, но не страшно, если налили чуть больше, поскольку можно слить лишний уксус при помощи трубки.
Авторский тест с использованием мультиметра показал, что такой генератор выдает 2.5 вольта. Увеличить напряжение самодельного генератора можно путем доливания уксуса в свободные ячейки и добавления гвоздей. Добавление уксуса в 4 ячейки увеличило мощность на 1 вольт. Для подключения светодиода нужно 4.5 – 5 вольт, поэтому придется залить уксус в 16 ячеек.
Перейдем к подключению светодиода. Достаточно окунуть контакты светодиодной лампочки в крайние ячейки с уксусом, чтобы он загорелся.
Авторский тест с использованием всех 32 ячеек показал, что такой генератор может выдавать 12 вольт. При увеличение концентрации уксуса можно увеличить напряжение.
Самодельный генератор готов. Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. Статический автономный генератор электроэнергии | Проект Заряд
Вот мы и закончили проводимые нами совместные работы по проверке некоторых технологий, опытов и устройств, о которых мы неоднократно писали ранее и которые дались нам не с первой попытки и с огромными проблемами и трудностями. Ну да обо всем по порядку… Материала накоплено очень много, начинаем его обрабатывать и будем им с Вами делиться, как и обещали. Пока же занимаемся обработкой и подготовкой материала по собственным опытам, опубликуем несколько пришелших нам за это время писем и сообщений. Письмо первое, публикуем «как есть». Никаких дополнительных материалов, доказательств, подтверждений, видео или даже фото у нас пока нет. Надеемся, что приведенный ниже текст это не очередная попытка приобрести например недвижимость коста дорада и никакая не уловка и не мошенничество, а автор имеет действующий образец и в скором времени предоставит тому доказательства.
Разработан очень простой по конструкции и надежный генератор электроэнергии, не имеющий ни одной подвижной детали, и могущий работать полностью автономно, после запуска от небольшого аккумулятора, производя во много раз большую мощность, чем потребляет сам. Т.е. способен, ничего видимо не потребляя, производить электроэнергию для потребителя. Нужно понимать, что это не «вечный двигатель»,а устройство, способное поглощать энергию из окружающего нас пространства, преобразовывать ее в электричество, и отдавать потребителю. Ближайший аналог, всем известный тепловой насос. Который производит гораздо больше тепла, чем потребляет электроэнергии.
Но предлагаемый генератор гораздо проще, дешевле, надежнее теплового насоса, и производит сразу электроэнергию. По своей сущности данный генератор очень напоминает обычный силовой трансформатор. Это замкнутый магнитопровод с катушками и электронный блок управления. Магнитопровод может быть изготовлен как из обычной трансформаторной стали, так и иных ферромагнитных материалов. Разумеется, есть ноу-хау, которые тут не раскрываются, но благодаря которым возможна работа устройства по специальному алгоритму. Сложность изготовления данного устройства очень небольшая. Не требуется никакого особого оборудования, кроме стандартного, для резки, и шихтовки трансформаторной стали, а также склейки пакетов и их шлифовки. Что и делается при изготовлении почти всех трансформаторов. Блок управления тоже очень простой, и состоит всего из нескольких недорогих и доступных элементов. В мире разработано очень много конструкций статических генераторов электроэнергии, основанных на переключении магнитного потока в сердечнике. Например конструкции Наудина, Флинна… Но они имеют огромные недостатки. Магнитопровод их должен выполняться из особого дорогого и недолговечного материала, имеют дорогие редкоземельные магниты, работоспособность данных генераторов все еще под вопросом. Мне пока неизвестны случаи удачного повторения данных конструкций. Сами авторы смогли получить избыточную энергию только на нагрузке нелинейного характера, в узком диапазоне мощности. Предлагаемый генератор может работать в любом необходимом диапазоне мощностей. Принцип его работы не переключение магнитного потока из одной половины сердечника в другую(что вообще считается невозможным по всем известным законам),а 100% модуляция магнитного потока, без влияния цепей управления на силовую катушку. Т.е. магнитный поток во всем магнитопроводе то максимален, то отсутствует полностью. За счет изменения магнитного потока в силовой катушке и вырабатывается электрический ток. Как в любом электромагнитном генераторе. Нагрузка совершенно не влияет на цепь управления. Поэтому даже при коротком замыкании силовой катушки нет повышения потребляемого тока самим генератором. Кроме того, предлагаемый генератор, не требует вообще никаких магнитов. Пока генераторы данного типа не предназначены для генерации больших мощностей. Максимум несколько киловатт. Причина в материале сердечника. На железе трудно построить малогабаритный генератор большой мощности. А нужные материалы гораздо дефицитней, или их трудно обрабатывать. Поэтому нужно заказывать сразу на заводе-изготовителе(например ферриты). На начальном этапе работ это нерационально. Но при должном совершенствовании, данные генераторы вполне смогут отдавать мощность примерно 1квт/кг веса сердечника и даже больше. Стоимость такого генератора вероятно не превысит 200 евро/квт мощности. Данный генератор ничего не излучает, кроме слабого магнитного поля(как обычные трансформаторы),а также почти не издает шума(очень тихое гудение или писк). На высоких частотах вообще никакого звука не будет слышно. Использование данных генераторов возможно практически в любой сфере человеческой деятельности. Это и питание радиоаппаратуры, особенно в удаленных местах, космической технике, подводной и пр. Отопление и энергоснабжение коттеджей и домов, это источник питания для электромобилей(или на первых порах для подзарядки аккумуляторов с целью удлинения пробега),можно использовать на водном транспорте, и многое иное. Просто невозможно перечислить… Были проведены опыты по исследованию отдельных частей, составляющих данный генератор. Например испытаны катушки, дающие магнитное поле гораздо более сильное, чем известные, при одинаковых параметрах обмоток, и мощности, подаваемой в них. Но в отличии от обычных катушек, которые, при воздействии на них внешнего переменного магнитного поля вырабатывают электроэнергию, данные катушки ничего не вырабатывают! Т.е. они не реагировали на внешнее магнитное поле, даже достаточно сильное. Подобные катушки и являются основой данного генератора. Испытывались и катушки — антиподы: они наоборот, будучи помещены во внешнее переменное магнитное поле вырабатывали электроэнергию, но при подаче на их обмотку тока, не создавали магнитного поля. Данную разновидность катушек тоже можно использовать в данном генераторе.
Для осуществления проекта ищу надежного и порядочного партнера, могущего на первом этапе вложить в проект не менее 5000-10000 евро, имеющего нужную производственную базу и специалистов(или могущий обеспечить производство всех нужных работ). Опытный образец нетрудно изготовить за один месяц. Сколько потребует его доводка, и создание промышленных образцов не берусь сказать. Скорее всего, нужно идти поэтапно. Вначале малые генераторы на железе, а после на иных, более совершенных материалах. Окупаемость вполне возможно в течении 18-24 месяцев, а то и раньше. Слишком много факторов на это влияет. Например, можно довести образец до промышленного уровня и продать крупной корпорации. Есть такие желающие на примете. Можно создать АО и постепенно развиваться. Есть и другие варианты. Это можно будет решить совместно с партнером. Что касается прав на разработку, то предлагаю оставить за автором минимум 50,1% ,а партнеру 49,9%. Иначе может быть вариант, когда разработка ложится «под сукно». Это, разумеется, не касается прибыли, я согласен на 10% от продажной стоимости устройств. Но и это конкретно будет обсуждаться с конкретным человеком, который пожелает вложить средства.
Шурыгин Юрий Александрович.
От редакции: Во избежании каких либо недоразумений и мошенничества, мы пока не публикуем почты автора, т.к. пока не имеем никаких подтверждений изложенных выше предположений и фактов…
zaryad.com
Как сделать ручной генератор электроэнергии
Тема электрогенераторов неиссякаема. Некоторые собирают их из деталей с чистого листа. Другие используют подручные средства, моторы или пришедшие в негодность аппараты, передаточные механизмы почти не требующие доработки.
Канал UserDeadКак придумал сделать ручной генератор электроэнергии из катушки для удочки. Всем она должна быть знакома — удобна, равномерно сматывает леску. Но по назначению не может использоваться — сломалась ножка, что крепится к удочке, а приклеить невозможно, так как материал катушки неизвестен.
Фабричные ручные разной мощности генераторы продаются в этом китайском магазине.
Для изготовления ручного простого генератора нам понадобится катушка от удочки или спиннинга, моторчик динамо-машина, клей, проволока, и вал. Последний искали полдня, сняли со старой стиральной машинки. Если нет возможности найти диск, то необходимо его изготовить самостоятельно – найти равномерный диск с небольшим отверстием посередине, вырежем отверстие для оси и углубление, чтобы держалась резинка, движение при добыче электроэнергии передается резинкой.
Разбираем катушку. Нажимаем на кнопку, нажимаем на нее и придерживая, вытягиваем катушку, она больше не нужна, также вытягиваем шпонку, которая держала катушку, и убираем – она тоже не нужна. Скручиваем гайку. Есть механизм ручного аппарата для выработки электроэнергии, с него нужно снять проволоку. Что делаем? Устанавливаем не так, а вверх тормашками. Перед на вращающейся оси, она желтая, а это просто вращающаяся палка, обматываем бумагу, чтобы деталь, которую сейчас оденем, плотно держалась на этой оси. Она должна быть одета на вращающуюся ось, строго и ровно. Должна быть одета, только чуть ниже опустим. Берем моторчик, нужно установить на сломанную ножку катушки. Но появляется проблема в соединении этих деталей – ножка неизвестно из какого материала, а моторчик из метала.
Склеить не представляется возможным. Поэтому использовать фиксирующую проволоку. Берем проволоку и фиксируем немного выше ручки, вторую ниже, устанавливаем динамо-машину, упираем в ручку, и прижимаем проволокой, скручивая ее.После нескольких попыток получилось сделать так, чтобы динамо-машина стояла на этой маленькой палочке, и зафиксирована противоположными двумя кусками провода. Нанесен клей, заклеено место соединения сломанной ножки катушки и динамо-машины. Необходимо установить диск на большую ось. Заранее напихать бумагой и залить клеем, чтобы стал тверже. Иначе болтается, некрасиво. Одеваем диск на ось, при прокручивании ручки катушки он вращается. Получаем красоту. Берем резинку, и одеваем в паз на диске, другой край зацепляем за ножку двигателя.Крутим рукоять генератора электроэнергии. Прибор показывает напряжение 10 вольта. И это всего лишь такая простая конструкция. Можно усовершенствовать.
izobreteniya.net
Непрерывный электрический генератор | Проект Заряд
Стационарный электрический шихтованный электромагнитный сердечник, набранный из тонких листов до получения необходимой высоты набора, имеющий закрытые пазы, радиально распределенные, в которых расположены вместе две трехфазные обмотки, одна в центре, другая на периферии, с целью получения вращающегося электромагнитного поля; подводя временно трехфазный ток к одной из указанных обмоток, и, таким образом, получаем индуцированное напряжение на второй обмотке; исходя из этого, имеем выходящую энергию намного больше, чем входную. С выхода схемы энергия по обратной связи подается на вход и временный источник питания после отключается. Генератор будет работать самостоятельно неопределенно долго, постоянно вырабатывая большой избыток энергии.
Описание рисунков
Рис.1 показывает первый вариант настоящего изобретения.
где: 1- внешний сердечник;
2- внутренний сердечник;
3- обмотки возбуждения;
4а- якорные (приемные) обмотки;
5а, 5в, 5с, 6- клеммы фазных обмоток возбуждения и нейтрали.
Рис.2 показывает схему размещения внутренних обмоток для варианта настоящего изобретения, показанного на рис.1.
где: 4в- схема соединения якорных (приемных) обмоток;
7а, 7в, 7с, 8- клеммы фазных якорных обмоток и нейтрали.
Рис.3 показывает единый наборный сердечник для второго варианта настоящего изобретения.
где: 9- сердечник;
10- пазы для обмоток.
Рис.4 показывает разделенный наборный сердечник, состоящий из двух частей для второго варианта настоящего изобретения.
где: 9а- внутренний сердечник;
10- внешний сердечник.
Рис.5 показывает схему размещения обмоток второго варианта изобретения, сделанного из наборных сердечников, показанных на рис.3 и 4.
где: 2- клеммы фазных якорных (приемных) обмоток;
11- ферромагнитный сердечник;
12- клеммы трехфазных обмоток возбуждения;
13, 14, 15- фазные обмотки возбуждения;
16- месторасположение фазных обмоток возбуждения;
17- месторасположение фазных якорных (приемных) обмоток;
18, 19, 20- фазные якорные (приемные) обмотки.
Рис.6 показывает пример распределения магнитного поля, производимого настоящим изобретением.
Рис.7 показывает вращение магнитного поля, производимого настоящим изобретением.
Рис.8 показывает полную систему настоящего изобретения.
где: 24- временный внешний источник питания;
25- электронный преобразователь (инвертор) постоянного напряжения в переменное трехфазное напряжение;
26- входные клеммы постоянного тока питания инвертора;
27- отбор мощности в виде постоянного тока;
28- выход переменного трехфазного напряжения из инвертора;
29- выходные клеммы генератора;
30- выходные клеммы обратной связи от генератора;
31- диодный выпрямитель;
32- выход постоянного напряжения после выпрямителя.
Рис.9 показывает расширенную схему второго варианта настоящего изобретения, показанного на рис. 3 и 4.
где: 11- ферромагнитный сердечник;
12- клеммы трехфазных обмоток возбуждения;
13, 14, 15- фазные обмотки возбуждения;
16- месторасположение фазных обмоток возбуждения;
17- месторасположение фазных якорных (приемных) обмоток;
18, 19, 20- фазные якорные (приемные) обмотки.
21- выходные клеммы генератора;
33- временный трехфазный внешний источник питания;
34- линия обратной связи генератора;
35- трансформатор для питания обмоток возбуждения;
36- трехфазный фазорегулятор;
37- размыкатель обратной связи генератора.
2. Ссылка к поданному заявлению.
(0001) Существующая заявка требует приоритета от U.S. Временное Применение № серии 60/139.294, поданная 15 июня 1999 года.
(0002) Основание изобретения
(0003) Настоящее изобретение относится главным образом к области электрических энергогенерирующих систем. Конкретнее, настоящее изобретение относится к самопитающим (автономным) электроэнергогенерирующим устройствам.
(0004) Описание настоящего изобретения.
(0005) С тех пор, как Никола Тесла изобрел и запатентовал свою полифазную систему для генераторов, индуктивных двигателей и трансформаторов, никакого существенного усовершенствования не было сделано в области поля.
Генераторы производят многофазные напряжения и токи посредством механического вращательного движения, чтобы вынудить магнитное поле вращаться поперек радиально расположенных обмоток генератора. Основой системы индукционных двигателей было получение электромагнитного вращающегося поля, которое принуждает напряжения и токи производить электродвижущие силы, пригодные к использованию как механическая энергия или мощность. Наконец, трансформаторы управляли бы напряжениями и токами, чтобы делать их удобными для использования и передачи на длинные расстояния.
(0006) Во всех существующих электрических генераторах небольшое количество энергии, обычно меньше чем 1% выходной мощности больших генераторов, используется для возбуждения механически вращающихся электромагнитных полюсов, которые индуцируют напряжения и токи в проводниках, имеющих относительное движение между вращающимися и неподвижными полюсами.
(0007) Остальная часть энергии, расходуемая в процессе получения электричества, необходима, чтобы перемещать обмотки в пространстве и компенсировать потери системы: механические потери, потери на трение, потери на щетках, потери на сопротивление воздуха, потери реакции якоря, потери воздушного промежутка, потери на синхронное реактивное сопротивление, потери на вихревые токи, потери гистерезиса. Все они вместе являются причиной того, что во входной потребляемой энергии системы преобладает избыток механической энергии, необходимый для генерации всегда арифметически меньшего количества электроэнергии.
Резюме изобретения
(0008) Непрерывный электрический генератор (далее НЭГ) состоит из стационарного цилиндрического электромагнитного сердечника, набранного из тонких листовых пластин до образования цилиндра, в пазах которого расположены две трехфазные обмотки, не имеющие возможности двигаться или смещаться относительно друг друга. Когда одна из обмоток соединяется с временным трёхфазным источником питания, ею создается вращающееся электромагнитное поле, и это поле будет пересекать неподвижные катушки вторичных обмоток, индуктируя в них напряжения и токи. Таким же образом и в той же степени, как и в обычных генераторах, приблизительно один процент и менее от выходной мощности будет необходим для возбуждения и поддержания вращающегося магнитного поля.
(0009) В НЭГ нет никаких механических потерь, потерь трения, потерь сопротивления воздуха, потерь на щетках, потерь реакции якоря и потерь воздушного промежутка, так как нет никакого механического движения любого вида. Имеются лишь следующие потери: синхронные реактивные (индуктивные) потери, потери на вихревые токи и гистерезис, которые присущи конструкции и материалам генератора, но в той же самой степени, как и для обычных генераторов.
(0010) Один процент и менее полной энергии, произведенной существующими генераторами, идет на создание их собственного магнитного поля; механическая энергия, которая превышает суммарную выходную энергию существующих генераторов, используется, чтобы заставить это поле вращаться в процессе генерации электрического тока из этого поля. В НЭГ нет никакой потребности в движении, так как поле фактически уже вращается электромагнитным образом, следовательно, надобность в механической энергии отпадает. При сходных соотношениях токов возбуждения, сечений сердечника и конструкции обмоток, НЭГ значительно более эффективен, чем существующие генераторы, что также значит, что он может произвести значительно больше энергии, чем ему нужно для управления. НЭГ может запитывать себя сам по обратной связи, и генератор, после отключения временного (пускового) источника питания, переходит в автономный режим работы.
(0011) Как и любой другой генератор, НЭГ может возбудить свое собственное электромагнитное поле, используя минимальную часть произведенной собой же электроэнергии. НЭГ только нуждается в запуске посредством подсоединения его трехфазной обмотки индуктора к трехфазному внешнему источнику питания на время, необходимое для пуска, и после отключения от временного источника работа НЭГ будет происходить так, как было здесь описано. НЭГ будет постоянно генерировать большое количество электроэнергии согласно своей конструктивной мощности.
(0012) НЭГ может быть разработан и рассчитан с применением всех существующих на сегодня математических формул и соотношений, используемых при разработке и расчете современных электрических генераторов и двигателей. В расчетах применяются все законы и соотношения, используемые для подсчетов электромагнитной индукции и генерации.
(0013) За исключением Закона Сохранения Энергии, который, по большому счету, является не математическим уравнением, а теоретической концепцией, и по этой же самой причине не играющий никакой роли в математическом исчислении работы электрического генератора любого типа, НЭГ соблюдает все законы физики и электротехники. Существование НЭГ обязывает нас пересмотреть Закон Сохранения Энергии. По моему личному убеждению, электричество никогда не получалось из механической энергии, которую мы вкладываем в машину для перемещения масс и преодоления сопротивлений. Механическая система фактически обеспечивает канал для уплотнения электричества. НЭГ обеспечивает более эффективный канал для электричества.
Детальное описание изобретения
(0023) Настоящее изобретение — НЭГ, способный вырабатывать больше энергии, чем потреблять, и который обеспечивает себя производимой электроэнергией. Основная идея состоит в индуцировании электрического напряжения и тока без любого физического движения посредством использования вращающегося магнитного поля, полученного на трехфазном статоре, временно подключенного к трехфазному источнику питания, в размещенных неподвижных проводниках на пути указанного вращающегося магнитного поля, исключая надобность в механических силах.
(0024) Основной вариант системы представлен на рисунке 1, который показывает первый вариант настоящего изобретения. На рисунке показан стационарный ферромагнитный сердечник 1 с трехфазными обмотками возбуждения 3, расположенными под углами в 1200 и соединенными в “звезду” 6, чтобы обеспечить вращающееся электромагнитное поле, которое в данном случае будет двухполюсным. Внутри сердечника 1 расположен второй стационарный сердечник 2 из ферромагнетика, без зазора между ними, то есть без воздушного промежутка. Этот второй сердечник имеет стационарные трехфазные обмотки 4А (рис.1), и 4В (рис.2), расположенные относительно внешних обмоток возбуждения 3 так, как показано на рисунках 1 и 2. Между этими двумя сердечниками нет никакого движения, также нет и воздушного промежутка между ними. Осей на сердечниках нет, так как нет вращения самих сердечников. Оба сердечника могут быть изготовлены из сложенных изолированных пластин или из изолированного и спрессованного ферромагнитного порошка (феррита). Система работает в обоих направлениях, индуцируя трехфазные напряжения и токи на стационарных катушках 4А внутренних обмоток 4В, выводя трехфазные токи на клеммы Т17А, Т27В и Т37С с внутренних обмоток 4В. Когда трехфазное напряжение подается на клеммы А5А, В5В и С5С, токи будут иметь одну и ту же величину, но они будут сдвинуты по времени на угол в 1200. Эти токи производят магнитодвижущие силы (МДС), которые, в свою очередь, создают вращающийся магнитный поток. Конструкция может варьироваться в широких пределах, так как она повторяет конструкцию современных альтернаторов (генераторов) и трехфазных моторов, однако в основе лежит один принцип: стационарное, но постоянно вращающееся магнитное поле, индуцирующее напряжения и токи в неподвижных катушках, расположенных на пути вращающегося магнитного поля. Схема показывает двухполюсное устройство обеих обмоток, но может быть использовано и множество других устройств, как в обычных двигателях и генераторах.
(0025) Рис.2 показывает размещение трехфазных внутренних обмоток 4В, которые обеспечивают практически симметричные напряжения и токи вследствие сдвига в 1200. Это подобно двухполюсной компоновке. Множество других трех- или полифазных компоновок может быть использовано. Везде, где проводник пересекает вращающееся магнитное поле, будет индуцироваться напряжение, снимаемое с клемм. Взаимные соединения обмоток зависят от устройства системы. В данном случае, мы получим трехфазное напряжение на клеммах Т17А, Т27В и Т37С и на нейтрали 8. Выходное напряжение зависит от плотности вращающегося магнитного потока, числа витков приемных обмоток, частоты приложенного тока (вместо скорости вращения) и длины проводника, пересекаемого полем, как и в любых других генераторах.
(0026) Рис.3 показывает второй вариант настоящего изобретения, в котором генератор изготовлен из набора одинаковых изолированных пластин, сложенных вместе в цилиндр до получения необходимой высоты. Этот вариант также может быть изготовлен из цельного куска феррита. Одни и те же пазы (окна) 10 будут содержать в себе внутренние и внешние обмотки 3, т.е. приемные обмотки и обмотки возбуждения (см. рис. 5). В данном случае показан 24- пазовый сердечник, но количество пазов может широко отличаться в зависимости от потребностей и конструктива.
(0027) Рис.4 показывает две части одной пластины для еще одного варианта настоящего изобретения. Для практического применения каждая пластина может быть разделена на две части: 9А и 9В, как показано, с целью облегчения намотки катушек. Потом эти части вставляются друг в друга без зазоров, как если бы они были единым целым.
(0028) Пластины, описанные выше, могут быть изготовлены из тонких (толщиной 0.15 мм и менее) изолированных листов 9 (или 9А и 9В) из материала с высокой магнитной проницаемостью и низкими потерями на гистерезис, такого, как, например, Hiperco 50A или аналогичного, для уменьшения потерь, или из прессованного электрически изолированного ферромагнитного порошка, который имеет более низкие потери на вихревые токи и гистерезис, что может сделать генератор более эффективным.
(0029) Принцип действия генератора.
НЭГ, как описано и показано на нижеследующих рисунках, разработан и предназначен для производства мощного вращающегося электромагнитного поля с низкими токами возбуждения. Используя слоистые материалы, типа вышеупомянутого Hiperco 50A, мы можем получить вращающиеся магнитные поля индукцией более 2 Тесла, так как нет никаких потерь воздушного промежутка, механических потерь, потерь сопротивления воздуха, потерь реакции якоря и т.п., указанных выше. Это может быть получено подачей трехфазного напряжения на клеммы А, В, С 12 обмоток возбуждения 13, 14 и 15 (5А, 5В и 5С на рис. 1), размещенных через угол 1200 по отношению друг к другу (см. рис. 50) с внешнего источника питания.
(0030) Рис. 5 показывает пространственное размещение индукционных обмоток 13, 14 и 15 также, как и приемных обмоток 18А, 18В, 19А, 19В, 20А и 20В. Обе: и индуцирующие и приемные обмотки размещаются в одних и тех же пазах 10 или 16 и 17 одинаковым образом. Даже при том, что система работает в обоих направлениях, лучшая конфигурация, думается, следующая: обмотки возбуждения 13, 14 и 15 – в центре, а приемные (якорные) обмотки 18А, 18В, 19А, 19В, 20А и 20В – на периферии, т.к. малые обмотки более предпочтительны для возбуждения очень сильного вращающегося магнитного поля, благодаря низким потерям процесса, а с другой стороны, большие и мощные обмотки нужны для извлечения всей энергии, которую обеспечивает система. Обе обмотки соединены в “звезду” (не показано), но они могут соединяться и другими способами, как на других генераторах. Все вышесказанное справедливо и для варианта устройства, показанного на рисунках 1 и 2.
(0031) Обмотки возбуждения 13, 14 и 15 разработаны и рассчитаны таким образом, чтобы генератор мог запускаться от обычного трехфазного напряжения (230 В 60 Гц, например). Если местные напряжения в сети не подходят, можно управлять напряжением до получения желанного уровня с помощью трехфазного трансформатора, электронного преобразователя или инвертора и т.д. Как только мы получим нужное мощное магнитное поле, вращающееся и пересекающее неподвижные приемные (якорные) обмотки 18А, 18В, 19А, 19В, 20А и 20В, трехфазное напряжение может быть снято с клемм Т1, Т2, Т3 и N21 пропорционально плотности магнитного потока, количеству витков в катушках, частоты генерации (вместо угловой скорости вращения индуктора), длины проводников, пересекаемых вращающимся полем, как и в любом другом генераторе. Выходные токи будут трехфазными токами (или многофазными в зависимости от конструкции), и мы можем получить нейтраль 21, если используем соединение “звездой”, как в любых других генераторах.
(0032) Выходные переменные напряжения и токи – совершенные синусоидальные кривые, разделенные во времени и полностью симметричные. Напряжения и токи, полученные этим способом, пригодны к использованию любым существующим методом. Любые напряжения могут быть получены, в зависимости от конструкции.
(0033) Рис. 6 показывает образец магнитного потока, произведенного трехфазной обмоткой возбуждения 13, 14 и 15. Этот поток подобен потоку в статорах индукционных двигателей. Так как нет воздушного зазора, все части магнитного потока гомогенны (неразрывны) вне зависимости от используемого материала. Сердечник изготовлен из тонких изолированных пластин с высокой магнитной проницаемостью и низкими потерями на гистерезис; потери на вихревые токи минимальны благодаря небольшой толщине пластин. Нет никаких встречных потоков и реакции якоря, следовательно, магнитный поток может быть близким к потоку насыщения сердечника, а получен он может быть относительно небольшим током возбуждения или малой входной энергией. Благодаря сдвигу во времени между тремя фазами и пространственному распределению обмоток возбуждения, вращающееся магнитное поле может быть получено в сердечнике, как показано на рис. 7.
(0034) После запуска генератора небольшую часть полученной энергии подают на вход (рис. 8 и 9), чтобы питать катушки возбуждения 3 (на рис.1) или 13, 14 или 15 (на рис.5), как и в любом другом генераторе с самовозбуждением. Естественно, напряжения и фазы должны быть совершенно идентичны и симметричны, и если необходимо, то напряжения обратной связи могут быть обработаны и изменены различными трансформаторами, электронными регуляторами, фазорегуляторами (для коррекции фаз) или другими видами контроллеров напряжения и фаз.
(0035) Один возможный метод заключается в использовании электронного преобразователя 25, который первоначально выпрямляет линейное напряжение с двух или трех фаз переменного тока 24 в постоянный ток электронным выпрямителем 26 и после, электронным способом, преобразует постоянный ток 27 в переменный трехфазный ток 28 для получения трехфазных токов, сдвинутых по времени на 1200 для возбуждения электромагнитных полей А, В и С. Некоторые преобразователи или инверторы используют однофазное (двухпроводное) питание, в то время как другие используют только трехфазное питание. Настоящий вариант использует преобразователь на 3 кВА, который может быть запитан двумя источниками по 220 В.
(0036) Вращающееся магнитное поле, полученное токами, протекающими через трехфазные обмотки возбуждения 13, 14 и 15, вызывает напряжение , подающееся на клеммы Т1, Т2, Т3 и N29 (7А, 7В, 7С, 8 на рис.2). После, выходное напряжение по проводам 30 возвращается назад в систему, преобразуясь в обратный переменный ток, который выпрямляется диодным выпрямителем 31 в постоянный ток 32 и после подается на клеммы электронного инвертора 26 (см. рис.8). После того как обратная связь замкнулась, НЭГ может быть отключен от временного источника 24 и дальше производить электроэнергию автономно.
(0037) На рис.9 показан второй вариант НЭГ. Основные принципы остаются такими же, как для описанного выше генератора, так и для показанного на рис. 1 и 2. Главные отличия заключаются в форме пластин и в пространственном распределении обмоток, как описано и показано ранее. Изменения в цепях обратной связи, использовании инверторов и фазосдвигающих трансформаторов также показаны.
(0038) Ферромагнитный сердечник 11 набран из цельных пластин 9, как показано на рис.3 (или из разделенных для удобства, как показано на рис.4), до получения желаемой высоты. Пазы 10, как показано ранее, содержат обе обмотки: возбуждения 13, 14, и 15 и приемные (якорные) 18А, 18В, 19А, 19В, 20А и 20В в тех же самых окнах 10 или 16 и 17. Выводные провода трех фаз 12 ведут к трехфазным обмоткам возбуждения 13, 14 и 15. Они запитаны: первоначально от временного источника 33 и от трехфазного выходного источника 34, как только генератор выйдет на самогенерацию.
(0039) Обмотки возбуждения 13, 14 и 15 имеют двухполюсное устройство, но много других трехфазных или многофазных устройств могут быть использованы для получения вращающегося электромагнитного поля. Эти обмотки соединены в “звезду” (не показано) тем же самым способом, как в варианте на рис. 1, 2 и 8, но могут быть соединены и другими способами. Обмотки возбуждения 13, 14 и 15 расположены на внутренней части 16 пазов 10.
(0040) Якорные (приемные) обмотки 18В, 19А, 19В, 20А и 20В имеют двухполюсное устройство, точно повторяя устройство обмоток возбуждения 13, 14 и 15, но много других различных устройств могут быть применены в зависимости от конструкции и назначения. Приемные (якорные) обмотки должны быть рассчитаны в направлении того, чтобы генератор имел наименьшие возможные синхронные реактивные и активные сопротивления. Поэтому большая часть выработанной энергии должна уходить в нагрузку, а не расходоваться на внутренних сопротивлениях. Эти обмотки соединяются в “звезду” для образования нейтрали 21, таким же самым способом, как и в варианте изобретения, показанного на рис.2, но могут быть соединены и по- другому, в зависимости от потребности. Якорные (приемные) обмотки расположены во внешней части 17 пазов 10.
(0041) Выходящие провода трех фаз и нейтрали 21 идут от якорных обмоток 18В, 19А, 19В, 20А и 20В. Вращающееся магнитное поле. созданное в сердечнике (см. рис. 6 и 7) обмотками возбуждения 13, 14 и 15, индуцирует напряжение, подводимое к клеммам Т1, Т2 и Т3 плюс нейтрали 29. С каждого трехфазного вывода 21 снимается по проводам 34 обратное напряжение для самозапитки системы.
(0042) Временный трехфазный источник питания 33 для запуска системы подключается к клеммам А, В и С 12. Н.Э.Г. должен мгновенно запуститься от внешнего трехфазного источника, а потом отключиться от него.
(0043) Даже при том, что выходное вторичное линейное напряжение может быть точно рассчитано и получено на якорных (приемных) обмотках, напряжение, необходимое для питания обмоток возбуждения ( в зависимости от конструкции), может быть получено с трехфазного регулируемого трансформатора или с другого преобразователя напряжения 35, включенного между входом и выходом для более точного регулирования возвращаемого напряжения.
(0044) Расположенный после регулируемого трансформатора 35, трехфазный трансформатор- фазорегулятор будет корректировать и выравнивать любой сдвиг фаз в углах напряжений и токов до того, как подать питание на обмотки возбуждения. Эта система работает аналогично изображенной на рис. 8, которая использует преобразователь 25.
(0045) Как только напряжение и фазы совпадут с временным источником 33, выходные цепи 34 соединяются с входными цепями А, В и С 12 по цепи обратной связи 37 и временный источник 33 после отключается. НЭГ останется работать неопределенно долго без подвода энергии от внешнего источника, обеспечивая постоянно большой выход энергии.
(0046) Выходящая электроэнергия, вырабатываемая в этой системе, использовалась, чтобы произвести свет и тепло, запитывались многофазные двигатели, генерировались одно- и многофазные напряжения и токи промышленных частот, преобразовывались напряжения и токи посредством трансформаторов, выпрямлялись многофазные токи в постоянный ток так же хорошо, как и для других использований. Электричество, полученное описанным выше способом, столь же универсально и совершенно, как и электричество, получаемое обычными электрогенераторами. Но НЭГ автономен и не зависит от какого-либо другого внешнего источника энергии, он запитан сам от себя; он может быть использован везде без ограничений, он может быть сконструирован любого размера и обеспечивать выработку любого количества электроэнергии постоянно, согласно своей конструкции.
(0047) НЭГ является и будет очень простой машиной. Краеугольными камнями системы являются: ультранизкие потери неподвижных генерирующих систем и очень низкие конструктивные потери на синхронные реактивные сопротивления.
(0048) Приемные (якорные) обмотки должны быть рассчитаны исходя из того, что генератор должен иметь минимально возможные активное (омическое) сопротивление и наименьшее синхронное реактивное сопротивление. Исходя из этого, большая часть выходной мощности будет уходить в нагрузку, а не расходоваться на преодоление внутренних сопротивлений.
Патентная формула заключается в следующем:
1. НЭГ, включающий в себя:
— сердечник, имеющий множество пазов;
— возбуждение заключается в производстве стационарного вращающегося электромагнитного поля, читай индукция возбуждения должна пронизывать множество пазов;
— электромагнитная индукция состоит в наведении электрической энергии, читай индукция наведения должна присутствовать во множестве пазов, также наведенная индукция должна быть источником энергии для питания обмоток возбуждения;
2. НЭГ, описанный в 1 пункте, имеет цельный, нераздельный сердечник;
3. НЭГ, описанный в 1 пункте, может также состоять из:
— внутренней части;
— внешней части, причем внутренняя и внешняя части должны быть собраны вместе без зазоров и неподвижно друг относительно друга.
4. НЭГ, описанный в 1 пункте, может иметь сердечник, набранный из множества пластин.
5. НЭГ, описанный в 1 пункте, может иметь сердечник, изготовленный из ферритового порошка, спрессованного, отформованного и изолированного.
6. НЭГ, описанный в 1 пункте, может иметь цилиндрическую цельную центральную часть.
7. НЭГ, описанный в 1 пункте, имеет множество пазов (щелей), расходящихся в стороны от цилиндрической центральной части к внешнему краю сердечника.
8. НЭГ, описанный в 1 пункте, в котором возбуждение происходит в первом (внешнем) ряду электрических обмоток.
9. НЭГ, описанный в 1 пункте, в котором наведение (индукция) происходит во втором (внутреннем) ряду электрических обмоток.
10. НЭГ, описанный в 8 пункте, в котором первый ряд электрических обмоток имеет двухполюсное устройство.
11. НЭГ, описанный в 9 пункте, в котором второй ряд электрических обмоток имеет двухполюсное устройство.
12. НЭГ, описанный в 8 пункте, в котором первый ряд электрических обмоток состоит из трехфазных обмоток, расположенных через угол 1200 относительно друг друга.
13. НЭГ, описанный в 9 пункте, в котором второй ряд электрических обмоток состоит из трехфазных обмоток, расположенных через угол 1200 относительно друг друга.
14. НЭГ, описанный в 7 пункте, в котором обмотки возбуждения расположены в пазах вблизи цилиндрической центральной части.
15. НЭГ, описанный в 7 пункте, в котором приемные (якорные) обмотки расположены в пазах в противоположной стороне от цилиндрической центральной части.
16. НЭГ, описанный в 1 пункте, кроме того, включает в себя систему обратной связи для отбора мощности от приемных катушек для собственных нужд генератора.
17. НЭГ, описанный в 16 пункте, в котором источник питания отключается, как только заработает система обратной связи для отбора мощности для питания обмоток возбуждения.
18. НЭГ, описанный в 16 пункте, кроме того, включает в себя регулятор, служащий для регулировки выходной мощности.
19. НЭГ, описанный в 16 пункте, кроме того, включает в себя фазорегулятор для регулирования сдвига фаз на выходе источника питания.
zaryad.com
Человек — генератор электричества
Человечеству стоит заранее готовиться к будущему энергетическому голоду. Во-первых, истощаются производящие электричество ресурсы. Во-вторых, мы не можем в тех же темпах его производить дальше, иначе настанет тепловая катастрофа планетарного масштаба. Вероятно, второй момент нас будет все еще очень мало заботить, потому что наш мир на все 100% зависит от энергетики. Отказаться от нее хотя бы на половину будет означать смерть цивилизации. Поэтому мы будем до последнего издыхания искать новые источники электричества.
Через пол века на планете закончится нефть. Еще через пол века не станет газа. И вот только тогда мы перейдем на новый уровень развития, характеризующийся новыми технологиями и возможностями. В принципе, мы могли бы это сделать уже давно, но техническая революция откладывается из-за сугубо меркантильных интересов, о чем речь пойдет немного позже. Что это будут за источники, какова будет их природа и потенциал – со всем этим мы попытаемся разобраться в данной главе.
Начнем с самих себя. Ни для кого не секрет, что в идеале наш организм мог бы дать нам возможность обеспечивать нас же самыми элементарными электрическими ресурсами. Конечно, речь не идет о подогреве чайника или работы лампового телевизора, но значительная часть электроприборов могла бы получать энергию прямо от нашего организма.
Обычно в этом ракурсе понимается наша возможность с помощью физических движений вырабатывать электричество в генераторах. В этом нет ничего удивительного, когда осознаешь насколько человек силен и энергичен в своих действиях. Сила и выносливость его мышц вполне подходит для выработки электроэнергии, что особенно актуально в век приборов, которым нужно все меньше этой самой электроэнергии. В программе «Необъяснимо, но факт» можно было наблюдать изобретателя Мартына Нунупарова, который демонстрировал целый ряд приборов, которые работают от физической силы человека:
Мартын Нунупаров – заведующий лабораторией микроэлектроники института общей физики РАН; изобретатель; обладатель гран-при конкурса русский инноваций 2004 года.
— В приборах может появляться электричество, которое получается при механическом нажатии на специальную клавишу. Это изобретение, которое мы сделали, позволяет делать массу электронных приборов, для которых не нужно ни розетки, ни батарейки, и которые могут служить вечно.
Ученый предлагает использовать целый ряд изобретений, способных генерировать ток практически из любого человеческого действия, будь то даже вдоха, энергия которого равна 1Вт. По его словам, даже энергию ходьбы человека и взмаха руками во время этого процесса достаточно, чтобы питать лампу 60Вт.
Но еще дальше ушли некоторые другие изобретатели, которые, похоже, решили из человека сделать настоящую электрическую станцию. К примеру, группа американских ученых их Georgia Institute of Technology создала действующий прототип наногенератора из оксида цинка, который вживляется в человеческое тело и получает из него ток, используя наши движения. В будущем предлагается оснащать людей множеством таких наноприборов, чтобы мы могли в любой момент получать необходимую энергию.
Все это, по большей части, лишь предложения к массовому использованию. Однако в мире уже создано не мало прецедентов, которые в повседневной жизни используют человека, как источника тока. Например, в одном из вокзалов технологичной Японии стоят вырабатывающие электричество турникеты. Каждый пассажир, а их многие тысячи ежедневно, проходит через такую систему и питает весь терминал дополнительным чистым источником электричества. Конечно, о больших объемах получаемой энергии говорить не приходится. Она едва ли обеспечивает и несколько процентов потребности, но сам прецедент заслуживает не только внимания, но и уважения. Возможно, по такому принципу когда-нибудь будут работать многие предприятия.
Вероятно, за такими составляющими, как Нунупаров и его изобретения, стоит будущее человечества. Однако все это больше относится к тому, что было всегда известно, но просто мало кто понимал, как правильно получать и использовать электричество из физических действий человека. На самом деле, электричество мы можем генерировать напрямую, избегая переходных систем импульс-движение и движение-генератор. Дело в том, что сама природа любого живого организма, а не только человека, это замкнутая электрическая система, в которой есть свои генераторы, линии передач и потребители. Уж не попробовать ли качать ток прямо из нашего нутра?
Такая идея изначально витала только в умах фантастов. Казалось, это просто невозможно. Вспомним культовый фильм «Матрица», где электричество вырабатывали человеческие мозги, подключенные в одну сплошную генераторную станцию. Но мир движется вперед и основная роль его движения заключается в том, чтобы делать невозможное повседневной реальностью. Однако сначала стоит разобраться с причинами того, почему человек может быть использован в качестве источника энергии и откуда она в нем берется.
Дело в том, что у человека есть все необходимые звенья любой полной электрической цепи. Во-первых, это генераторы. Они делятся на внутренние(сердце и мозг) и внешние(органы чувств). В мозгу ток образуется в месте ретикуло-эндотелиальной формации, откуда по нервам распространяется по всему организму в виде биотоков. В сердце биотоки возникают в синатриальном узле, откуда они через посредников передают импульсы сердечной мышце, а затем растворяются в теле. Именно благодаря этому узлу сердце может какое-то время биться даже вне тела.
В глазах ток возникает в виде потока электронов по нервам к мозгу от сетчатки. Во внутреннем ухе формируется электричество под действием звуковых волн. Физическое и температурное воздействие на рецепторы кожи формирует в них биотоки, которые направляются к головному мозгу на обработку. Это самые мелкие генераторы тока в человеческом организме. В носу электричество вырабатывают митральные клетки, воздействие запаха на которых генерирует биоимпульсы. Во роту под воздействием химических веществ ток вырабатывают вкусовые сосочки.
Если суммировать все вырабатываемое нами внутреннее электричество, то окажется, что более половины берет на себя сердце. Десятую часть тока генерируют органы чувств, а все остальное, около 40%, производит головной мозг. Однако при больших болях органы чувств, болевые рецепторы, могут давать абсолютное большинство всего электричества в организме. В общем, все это не удивительно, если понимать, что биотоки являются главным движущим и поддерживающим живое существо фактором.
Некоторые умы упорно решают задачу, как взять хотя бы часть всего внутричеловеческого тока и использовать его для нужд самого человека. Вероятно, это не даст серьезных сдвигов в уровне развития цивилизации, но в чем-то может сыграть свою положительную роль. Так, к примеру, внутреннее электричество могло бы питать вживленные чипы человека будущего или искусственные органы. Но еще дальше уходят идеи искусственной культивации тех же рецепторов боли в промышленных масштабах, чтобы из них вырабатывать ток в больших объемах. Бесспорно, эта идея далекого будущего. Но некоторые современные достижения выглядят не менее фантастично.
Так, в японской лаборатории Matsushita Electric научились получать ток напрямую из крови человека. Дело в том, что она полна электронов от ферментного окисления глюкозы. А тот же Нунупаров предлагает использовать для получения электричества не только наши движения, но и те лишние отложения жировых тканей, что нас так сильно раздражают у зеркала и на фотографиях. По его подсчетам, одного грамма такого жирка хватит на подзарядку аж четырех батареек АА. Без труда можно подсчитать, что брюхо среднего европейского мужчины может питать до 40 тыс. батареек, что представляет из себя внушительный запас электричества. Остается только решить, насколько выгодней производить человеку жир для энергетических целей?
Но все вышеописанное не идет ни в какие сравнения с тем, как собираются решить энергетический вопрос в Лондонском музее науки. Как и полагается настоящим деятелем науки, руководство музея решило найти консенсус между тремя миллионами посетителей в год и огромными счетами за электроэнергию. В отличие от безобидных японских турникетов, которые вырабатывают электричество, когда сквозь них проходят клиенты железнодорожной станции, англичане решили использовать обед посетителей. Впрочем, как и завтрак и ужин. В общем, все, что осталось в кишечнике.
Кто-то мозговитый решил, что слишком большое расточительство выкидывать содержимое унитазов в сточные воды, ведь это содержимое творят три миллиона человек в год. Это ж сколько можно добра сделать! Было подсчитано, если грамотно использовать данные продукты жизнедеятельности, то из счетов за электроэнергию можно будет вычеркнуть около 15000 лампочек, которые смогут «освещать», посетители музейных унитазов.
Нечто подобное придумали сингапурские ученые. Они решили ограничиться небольшим – мочой. Группа Института биотехнологий и нанотехнологий изобрела бумагу, состоящую из вымоченного в дихлориде меди бумажного слоя между полосками магния и меди. Когда на это чудо попадает всего 0,2 мл. мочи, вырабатывается 1,5-вольтовое напряжение с солидной мощностью. Об использовании такой батареи в промышленных генерациях электричество никто пока не говорит. Изначально стояла цель создать медицинские приборы, способные самостоятельно делать анализ мочи без посторонних источников энергии.
Подписаться на новости:
_______________________ aing.ru
Генератор электричества Википедия
Электри́ческий генера́тор — устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.
История
Динамо-машина Йедлика
В 1827 венгерский физик Аньош Иштван Йедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он называл электромагнитные самовращающиеся роторы. В прототипе его униполярного электродвигателя (был завершён между 1853 и 1856 годами) и стационарная, и вращающаяся части были электромагнитные. Он сформулировал концепцию динамо-машины по меньшей мере за 6 лет до Сименса и Уитстона, но не запатентовал изобретение, потому что думал, что он не первый, кто это сделал. Суть его идеи состояла в использовании вместо постоянных магнитов двух противоположно расположенных электромагнитов, которые создавали магнитное поле вокруг ротора. Изобретение Йедлика на десятилетия опередило его время.
Диск Фарадея
В 1831 году Майкл Фарадей открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Принцип, позднее названный законом Фарадея, заключался в том, что разница потенциалов образовывалась между концами проводника, который двигался перпендикулярно магнитному полю. Он также построил первый электромагнитный генератор, названный «диском Фарадея», который являлся униполярным генератором, использовавшим медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита. Он вырабатывал небольшое постоянное напряжение и сильный ток.
Конструкция была несовершенна, потому что ток самозамыкался через участки диска, не находившиеся в магнитном поле. Паразитный ток ограничивал мощность, снимаемую с контактных проводов и вызывал бесполезный нагрев медного диска. Позднее в униполярных генераторах удалось решить эту проблему, расположив вокруг диска множество маленьких магнитов, распределённых по всему периметру диска, чтобы создать равномерное поле и ток только в одном направлении.
Другой недостаток состоял в том, что выходное напряжение было очень маленьким, потому что образовывался только один виток вокруг магнитного потока. Эксперименты показали, что используя много витков провода в катушке можно получить часто требовавшееся более высокое напряжение. Обмотки из проводов стали основной характерной чертой всех последующих разработок генераторов.
Однако, последние достижения (редкоземельные магниты), сделали возможными униполярные двигатели с магнитом на роторе, и должны внести много усовершенствований в старые конструкции.
Динамо-машина
Динамо-машины больше не используются для выработки электроэнергии из-за их размеров и сложности коммутаторов. Эта большая приводимая в действие ременной передачей сильноточная динамо-машина выдавала ток 310 ампер и напряжение 7 вольт или 2170 ватт, когда вращалась с частотой 1400 об/мин.Динамо-машина стала первым электрическим генератором, способным вырабатывать мощность для промышленности. Её работа основана на законах электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался благодаря использованию механического коммутатора. Первую динамо-машину построил Ипполит Пикси в 1832 году.
Пройдя ряд менее значимых открытий, динамо-машина стала прообразом, из которого появились дальнейшие изобретения, такие как двигатель постоянного тока, генератор переменного тока, синхронный двигатель, роторный преобразователь.
Динамо-машина состоит из статора, который создаёт постоянное магнитное поле, и набора обмоток, вращающихся в этом поле. На маленьких машинах постоянное магнитное поле могло создаваться с помощью постоянных магнитов, у крупных машин постоянное магнитное поле создаётся одним или несколькими электромагнитами, обмотки которых обычно называют обмотками возбуждения.
Большие мощные динамо-машины сейчас можно редко где увидеть, из-за большей универсальности использования переменного тока в сетях электропитания и электронных твердотельных преобразователей постоянного тока в переменный. Однако до того, как был открыт переменный ток, огромные динамо-машины, вырабатывающие постоянный ток, были единственной возможностью для выработки электроэнергии. Сейчас динамо-машины являются редкостью.
Обратимость электрических машин
Русский учёный Э. Х. Ленц ещё 1833 году указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если её питать током, и может служить генератором электрического тока, если её ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838 году Ленц, один из членов комиссии по испытанию действия электрического мотора Якоби, на опыте доказал обратимость электрической машины.
Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832 году парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжёлый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укреплённых неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжён устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843 году, был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикальной оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851 года) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851—1867) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863 году.
При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением даёт ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866—1867 годах ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.
В 1870 году бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретённый ещё в 1860 году А. Пачинотти.
В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укреплённый на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводился с помощью металлических щёток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873 году демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединённые проводами длиной 1 километр. Одна из машин приводилась в движение от двигателя внутреннего сгорания и служила генератором электрической энергии. Вторая машина получала электрическую энергию по проводам от первой и, работая как двигатель, приводила в движение насос. Это была эффектная демонстрация обратимости электрических машин, открытой Ленцем, и демонстрация принципа передачи энергии на расстояние.
До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой. Заряды вырабатывались, используя один из двух принципов:
По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших дней машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа.
Другие электрические генераторы, использующие вращение
Без коммутатора динамо-машина является примером генератора переменного тока. С электромеханическим коммутатором динамо-машина — классический генератор постоянного тока. Генератор переменного тока должен всегда иметь постоянную частоту вращения ротора и быть синхронизирован с другими генераторами в сети распределения электропитания. Генератор постоянного тока может работать при любой частоте ротора в допустимых для него пределах, но вырабатывает постоянный ток.
МГД генератор
Магнитогидродинамический генератор напрямую вырабатывает электроэнергию из энергии движущейся через магнитное поле плазмы или другой подобной проводящей среды (например, жидкого электролита) без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что на его выходе получаются высокотемпературные продукты сгорания, которые можно использовать для нагрева пара в парогазовых электростанциях и таким образом повысить общий КПД. МГД генератор является обратимым устройством, то есть может быть использован и как двигатель.
Классификация
Электромеханические индукционные генераторы
Электромеханический генера́тор — это электрическая машина, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.
E=−dΦdt{\displaystyle E=-{\frac {d\Phi }{dt}}} — устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока Φ{\displaystyle \Phi } пронизывающего обмотку генератора.Классификация электромеханических генераторов
- По типу первичного двигателя:
- По виду выходного электрического тока:
- Вид соединения обмоток:
- С включением обмоток звездой
- С включением обмоток треугольником
- По способу возбуждения
- С возбуждением постоянными магнитами
- С внешним возбуждением
- С самовозбуждением
- С последовательным возбуждением
- С параллельным возбуждением
- Со смешанным возбуждением
См. также
Примечания
Ссылки
wikiredia.ru
Электрический генератор - это... Что такое Электрический генератор?
Основная статья: Электрогенераторы и электродвигатели
Электрогенераторы в начале XX векаЭлектрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.
История
Русский ученый Э.Х.Ленц еще в 1833 г. указал на обратимость электрических машин: одна и та же машина может работать как электродвигатель, если ее питать током, и может служить генератором электрического тока, если ее ротор привести во вращение каким-либо двигателем, например паровой машиной. В 1838 г. Ленц, один из членов комиссии по испытанию действия электрического мотора Якоби, на опыте доказал обратимость электрической машины.
Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции, был построен в 1832 г. парижскими техниками братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. Генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенной в 1843 г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращавшихся от рук вокруг вертикальной оси. Таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до 1851 г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты. На втором этапе (1851-1867 гг.) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными магнитами. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863 г.
При эксплуатации этой машины выяснилось, что генераторы, снабжая электроэнергией потребителя, могут одновременно питать током и собственные магниты. Оказалось, что сердечники электромагнитов сохраняют остаточный магнетизм после выключения тока. Благодаря этому генератор с самовозбуждением дает ток и тогда, когда его запускают из состояния покоя. В 1866-1867 гг. ряд изобретателей получили патенты на машины с самовозбуждением.
В 1870 г. бельгиец Зеноб Грамм, работавший во Франции, создал генератор, получивший широкое применение в промышленности. В своей динамо-машине он использовал принцип самовозбуждения и усовершенствовал кольцевой якорь, изобретенный еще в 1860 г. А. Пачинотти.
В одной из первых машин Грамма кольцевой якорь, укрепленный на горизонтальном валу, вращался между полюсными наконечниками двух электромагнитов. Якорь приводился во вращение через приводной шкив, обмотки электромагнитов были включены последовательно с обмоткой якоря. Генератор Грамма давал постоянный ток, который отводится с помощью металлических щеток, скользивших по поверхности коллектора. На Венской международной выставке в 1873 г. демонстрировались две одинаковые машины Грамма, соединенные проводами длиной 1 км. Одна из машин приводилась в движение от двигателя внутреннего сгорания и служила генератором электрической энергии. Вторая машина получала электрическую энергию по проводам от первой и, работая как двигатель, приводила в движение насос. Это была эффектная демонстрация обратимости электрических машин, открытой Ленцем, и демонстрация принципа передачи энергии на расстояние.
До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой. Заряды вырабатывались, используя один из двух механизмов:
- Электростатическую индукцию
- Трибоэлектрический эффект, при котором электрический заряд возникал из-за механического контакта двух диэлектриков
По причине низкой эффективности и сложностей с изоляцией машин, вырабатывающих высокие напряжения, электростатические генераторы имели низкую мощность и никогда не использовались для выработки электроэнергии в значимых для промышленности масштабах. Примерами доживших до наших дней машин подобного рода являются электрофорная машина и генератор Ван де Граафа.
Динамо-машина Йедлика
В 1827 венгр Аньош Иштван Йедлик начал экспериментировать с электромагнитными вращающимися устройствами, которые он называл электромагнитные самовращающиеся роторы. В прототипе его униполярного электродвигателя (был завершен между 1852 и 1854) и стационарная и вращающаяся части были электромагнитные. Он сформулировал концепцию динамо-машины по меньшей мере за 6 лет до Сименса и Уитстона, но не запатентовал изобретение, потому что думал, что он не первый, кто это сделал. Суть его идеи состояла в использовании вместо постоянных магнитов двух противоположно расположенных электромагнитов, которые создавали магнитное поле вокруг ротора. Изобретение Йедлика на десятилетия опередило его время.
Диск Фарадея
Диск ФарадеяВ 1832 Майкл Фарадей открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Принцип, позднее названный законом Фарадея, заключался в том, что разница потенциалов образовывалась между концами проводника, который двигался перпендикулярно магнитному полю. Он также построил первый электромагнитный генератор, названный «диском Фарадея», который являлся униполярным генератором, использовавшим медный диск, вращающийся между полюсами подковообразного магнита. Он вырабатывал небольшое постоянное напряжение и сильный ток.
Конструкция была несовершенна, потому что ток самозамыкался через участки диска, не находившиеся в магнитном поле. Паразитный ток ограничивал мощность, снимаемую с контактных проводов и вызывал бесполезный нагрев медного диска. Позднее в униполярных генераторах удалось решить эту проблему, расположив вокруг диска множество маленьких магнитов, распределенных по всему периметру диска, чтобы создать равномерное поле и ток только в одном направлении.
Другой недостаток состоял в том, что выходное напряжение было очень маленьким, потому что образовывался только один виток вокруг магнитного потока. Эксперименты показали, что используя много витков провода в катушке можно получить часто требовавшееся более высокое напряжение. Обмотки из проводов стали основной характерной чертой всех последующих разработок генераторов.
Однако, последние достижения (редкоземельные магниты), сделали возможными униполярные двигатели с магнитом на роторе, и должны внести много усовершенствований в старые конструкции.
Динамо-машина
Основная статья Динамо-машина
Динамо-машина стала первым электрическим генератором, способным вырабатывать мощность для промышленности. Работа динамо-машины основана на законах электромагнетизма для преобразования механической энергии в пульсирующий постоянный ток. Постоянный ток вырабатывался благодаря использованию механического коммутатора. Первую динамо-машину построил Pixii Ипполит Пикси в 1832.
Пройдя ряд менее значимых открытий, динамо-машина стала прообразом, из которого появились дальнейшие изобретения, такие как двигатель постоянного тока, генератор переменного тока, синхронный двигатель, роторный преобразователь.
Динамо-машина состоит из статора, который создает постоянное магнитное поле, и набора обмоток, вращающихся в этом поле. На маленьких машинах постоянное магнитное поле могло создаваться с помощью постоянных магнитов, у крупных машин постоянное магнитное поле создается одним или несколькими электромагнитами, обмотки которых обычно называют обмотками возбуждения.
Большие мощные динамо-машины сейчас можно редко где увидеть, из-за большей универсальности использования переменного тока на сетях электропитания и электронных твердотельных преобразователей постоянного тока в переменный. Однако до того, как был открыт переменный ток, огромные динамо-машины, вырабатывающие постоянный ток, были единственной возможностью для выработки электроэнергии. Сейчас динамо-машины являются редкостью.
Другие электрические генераторы, использующие вращение
Без коммутатора динамо-машина является примером генератора переменного тока. С электромеханическим коммутатором динамо-машина — классический генератор постоянного тока. Генератор переменного тока должен всегда иметь постоянную частоту вращения ротора и быть синхронизирован с другими генераторами в сети распределения электропитания. Генератор постоянного тока может работать при любой частоте ротора в допустимых для него пределах, но вырабатывает постоянный ток.
МГД генератор
Магнитогидродинамический генератор напрямую вырабатывает электроэнергию из энергии движущейся через магнитное поле плазмы или другой подобной проводящей среды (например, жидкого электролита) без использования вращающихся частей. Разработка генераторов этого типа началась потому, что на его выходе получаются высокотемпературные продукты сгорания, которые можно использовать для нагрева пара в парогазовых электростанциях и таким образом повысить общий КПД. МГД генератор является обратимым устройством, то есть может быть использован и как двигатель.
Классификация
Электромеханические индукционные генераторы
Электромеханический генера́тор — это электрическая машина, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.
— устанавливает связь между ЭДС и скоростью изменения магнитного потока пронизывающего обмотку генератора.Классификация электромеханических генераторов
- По типу первичного двигателя:
- По виду выходного электрического тока
-
-
- Трёхфазный генератор
- С включением обмоток звездой
- С включением обмоток треугольником
- Трёхфазный генератор
-
- По способу возбуждения
- С возбуждением постоянными магнитами
- С внешним возбуждением
- С самовозбуждением
- С последовательным возбуждением
- С параллельным возбуждением
- Со смешанным возбуждением
См. также
Ссылки
dal.academic.ru
