1. Введение

2. Краткий экскурс в электротехнику

3. Принцип работы

4. Расчет

5. Усовершенствование

6. Применение

7. Пример реализации

8. Заключение

ВВЕДЕНИЕ

Много талантливых самородков ищут способы выработки электроэнергии без топлива, которая получила название СЕ, это и тестатика, и трансформаторы Тесла, и много других сложных для изготовления и затратных технологий, большей частью не рабочие, или сложные в изготовлении, ещё сложнее в настройке. В Интернете много информации, которая или изложена заведомо с ошибками,  умышленно, а может из-за не понимания. Посвящаю всем, у кого руки растут из нужного места. Все, что вам для этого нужно, сгоревший электродвигатель, провод для обмоток, умение считать, и конечно желание сделать то, чего ни у кого нет.

Краткий курс в электротехнику

С курса электротехники все мы знаем, что все электродвигатели обратимы. Это преподносится, как догма, что бы ни у кого, даже в мыслях не могло возникнуть другого мнения.

Но рассмотрим работу электродвигателя с точки зрения электротехники, обмотки статора создают вращающееся магнитное поле, которое наводит в роторе напряжение, и увлекает за собой ротор, который вращается в этом магнитном поле  с некотором отставанием(скольжение), иначе в роторе не будет наводиться напряжение, а значит, не будет возникать вращающегося момента. Это аксиома.

Но вращающийся ротор своим магнитным полем, которое пронизывает и железо статора наводит в нем ЭДС, правда немного меньшую для двигателя, и немного большую для генератора. Вот эта ЭДС как раз и есть основной недостаток всех электрических машин. Эта ЭДС направлена всегда против источника питания электродвигателя. Большая часть мощности, которую потребляет электродвигатель, используется на преодоление этой электродвижущей силы. Она же выступает в роли посредника между нагрузкой и источником. Увеличилась нагрузка на двигатель, уменьшились обороты ротора, наведенное магнитным полем ротора напряжение на обмотках статора уменьшается, а значит, растет ток, потребляемый двигателем, растет правда и крутящий момент(когда ротор стоит, для электродвигателя, катастрофа, пусковые токи достигают семикратной величины). Все это верно, казалось бы другого и быть не может. Но не все так однозначно. Ведь в двигателе основным условием его работы есть магнитное поле статора, каким способом мы его создадим ротору без разницы. Теперь небольшой экскурс в электротехнику. Рассмотрим последовательное соединение катушек индуктивности(нам оно более выгодно). Если две катушки с одинаковой индуктивностью соединить последовательно, а индуктивной связи между ними нет или она очень маленькая(далеко находятся друг от друга, расположены перпендикулярно или помещены каждая в свой ферромагнитный экран, или комбинация нескольких способов одновременно). То наша получившаяся индуктивность увеличиться в два раза. Если при таком соединении магнитные потоки связать разноименными полюсами; север-юг, север-юг и замкнуть магнитную цепь, то индуктивность увеличится еще в два раза(если коэффициент связи единица), то есть в четыре раза от одиночной катушки. При соединении север- север, юг-юг, встречно индуктивность катушек уменьшиться в два раза. По сути, она стремится к нулю, катушки индуктивности, как бы компенсируют друг друга, и чем более равные индуктивности они имеют, тем их индуктивность больше приближается к нулю. Все радиолюбители знают устройство вариометра,  две катушки одна в другой, одна из которых вращается, меняя общую индуктивность. На практике почти каждый электрик с этим сталкивался, поленившись согласовать, подключив по ошибке обмотки, не согласованно, включив сетевые обмотки(встречно).

Устройство электродвигателя.

Двигатель обычный асинхронный трехфазный или двухфазный с короткозамкнутым ротором. А вот обмотки выполнены не стандартно. Каждая фазная обмотка состоит, обязательно, из парного количества зубцов,  и обмотка мотается непосредственно только на один зубок(на каждый полюс должно быть не меньше двух обмоток, чем меньше тем лучше), то есть на каждом зубце, сколько бы их не было. Таким образом выполняются обмотки всех фаз, двигатель по сути является токовым, ему нужно обеспечивать ток обмоток при напряжении тем меньшем, чем больше мощность двигателя(типоразмер), на который он был рассчитан(в зависимости от провода примененного для намотки обмоток). Ничего необычного в этом нет. А вот преимуществ, масса. Двигатель не может вырабатывать ЭДС. Её попросту нет, так как индуктивности обмотки двигателя скомпенсированы. Поэтому двигатель не видит нагрузку, магнитное поле созданное обмотками статора вращаясь с частотой питающей сети, увлекает за собой ротор,  и ротор будет крутиться пока его крутящий момент превышает момент сопротивления приводимого им механизма. Даже остановившийся ротор будет развивать максимальный крутящий момент(экскаваторная характеристика), причем при этом пусковой момент будет значительно превышать номинальный, при одинаковой потребляемой мощности от сети. А максимальная мощность и ток в обмотках двигателя будет определяться напряжением источника питания, конечно при токах более номинального, нужно следить за его температурой, зависит в первую очередь от времени работы в таком режиме. Напряжение питания используется для создания вращающегося магнитного поля, плюс потери в стали, плюс потери в меди, но не будет работать на борьбу с противо ЭДС, так как она отсутствует, а это и есть основная величина потерь от источника напряжения питания.

Потому что напряжение, наводящееся на проводниках каждого зубца, слева и справа, имеют одно направление, так как движутся мимо одного полюса, и взаимовычитаюся, в отличие от стандартного двигателя, проводники одной катушки находятся под разными полюсами, и наводящееся напряжение складывается.

Расчет

Для основной массы, которой являюсь и я, самым простым способом расчета является, перерасчет данных электродвигателя. Для этого нужно посчитать ампервитки используемого электродвигателя, и постараться расчитать новую обмотку с теми же или большими ампервитками, толщина провода выбирается в зависимости от нужного сопротивления обмотки одной фазы и желаемого тока потребления. Ток для выбранного провода, можно посмотреть по справочнику на двигатель, который намотан таким же проводом. Активная потребляемая от источника питания мощность будет равна номинальному току обмотки в квадрате умноженному на сопротивление обмотки фазы умноженное на два(к стати для прдвинутых, соединив обмотки электродвигателя звездой, и соединив две фазы вместе, замеряйте сопротивление обмотки постоянному току. После чего возведите в квадрат ток двигателя по паспорту для 380 вольт, в квадрат, и умножте на сопротивление обмоток, которое вы замерили. Вы получите мощность действительно используемую для полезной работы электродвигателя от источника питания, это вам тоже может пригодится при перерасчете). Напряжение для питания выбирайте в зависимости от ваших целей, на него и расчитывать обмотку, так как управлять двигателем напряжением проще(по моим представлениям), чем током(может быть и лучше), можно и частотой, но тогда потребление от сети будет всегда одинаковым, если не ввести отрицательную связь по оборотам. Можно просто применить регулируемый источник напряжения(кренку), лучше импульсный.

Усовершенствование

Для упрощения и уменьшения объёма работ предлагаю следующее. Выбрать двигатель нужного типоразмера(под свои цели) из имеющегося на рынке. Но есть условие, двигатель должен иметь не менее чем четыре полюса, то есть синхронная частота 1500 оборотов, чем меньше тем лучше.

Разбираем и соединяем все обмотки последовательно, начало конец, начало конец, и так далее (не зависимо к какой фазе принадлежала обмотка), все в кольцо, конец последней с началом первой.  То есть при подаче питания на любую обмотку, плюс на начало обмотки, минус на конец, все обмотки должны создавать один и тот же магнитный полюс. Делаем шесть выводов с обмоток  от С1 до С6, с одинаковым интервалом, через 60 шестьдесят электрических градусов(это оптимально). Собираем схему электронного коллектора. По сути проще всего применить схему бегущего огня(бегущая точка), увеличив частоту задающего до 1000 герц,  подключив на выход шесть ключей к плюсу питания, шесть к минусу, и зашунтировать все ключи диодами, катодом к плюсу(стандартно). Вместо 12 диодов можно поставить три моста соединив все плюсы вместе и подключив к плюсу, все минусы вместе на минус источника питания, выводы переменного подключаем на выходы С1-С6, каждый к своему(любому). Схема должна подавать питание на два противоположных вывода обмотки двигателя, и смещаться с каждым импульсом на один шаг. На вывод С1 плюс на вывод С4 минус, на С2 плюс, С5 минус, С3 – С6, С4 – С1, С5 – С2, С6 – С3, и далее повторяется сначала. Для синхронной частоты 3000 оборотов в минуту, частота импульсов должна быть 300 герц. Посчитать можно умножив 6, число выводов(за шесть импульсов один оборот) на частоту оборотов двигателя с секунду. При шести выводах частоту умножаем просто на десять, получаем обороты в минуту. Требование к ключам стандартные; Ключи работают каждый в течении одной шестой части периода, главное чтобы они выдерживали импульсный ток двигателя(желательно с двухкратным запасом).

Применение

То что двигатель управляется током его недостаток(прямо в трехфазную сеть включать нельзя), для бытового применения нужен трансформатор(усовершенствованый ЭД только со схемой управления, или только с тремя несвязанными вторичными обмотками, но токи будут компенсироваться в части обмоток, течь в противоположных направлениях, ослабляя магнитное поле, по крайней мере нам это вдолбили), хоть и не очень мощный, а вот для транспорта это превращается в преимущество. Так как стандартная сеть для авто двенадцать вольт, то и двигатель нужно рассчитывать, что бы при двенадцати вольтах обеспечить тот ток, на который рассчитан двигатель. А соединив двигатель с валом автомобильного генератора, который будет заряжать аккумулятор при оборотах двигателя больше 1000 в минуту, можно забыть не только о бензине, но и о всех заправках и зарядках. Такую систему можно применить в качестве движителя практически на любом транспортном средстве. Подняв частоту с помощью преобразователя частоты в два, три, четыре раза, мощность двигателя увеличится, при этом не надо менять уровень напряжения, как для обычных двигателей, напряжение остается неизменным не зависимо от частоты, так как обмотка не имеет индуктивности, ток не будет зависить от частоты. Да и ключи не нужны высоковольтные, и на большие токи, зависит от паспортной мощности примененного электродвигателя, и от сопротивления обмотки(от диаметра провода).

Пример реализации

Берем электродвигатель 1,6 Ква, 750 оборотов в минуту, номинальный ток 5,7 ампер. Это данные на табличке электродвигателя. Сопротивление обмотки одной фазы равно 3,35 ом(со справочника). Считаем активная мощность(производящая работу) равна току в квадрате умноженому на сопротивление обмотки. Равно 108,84 ватта, но это по одной фазе, а у нас трехфазная сеть и по простому, на одной обмотке полное напряжение, на двух других приблизительно по половине(нас устроит такая точность, а так понятней для всех), а две по половине, это одна целая обмотка. То есть у нас в любой момент работают только две обмотки, третья не используется(это плохо, но я не о том). Значит активная мощность для данного электродвигателя будет равна 108,84 умноженному на два, получим 217,68 ватт. Вот эта мощность и используется электродвигателем для полезной работы. Остальная мощность это реактивная, о ней не будем.

Перекоммутируем обмотки. Теперь мощность потребляемая электродвигателем будет равна 326,52 ватта, используются все три обмотки. 3,35 умножаем на три(количество обмоток) и делим на четыре, равен 2,51 ом. Это будет сопротивление получившегося двигателя. А ток должен быть увеличен вдвое, так как у нас получилось две паралельные ветви. А провод по прежнему допускает номинальный ток 5,7 ампера. Значит чтобы создать туже величину магнитного поля нужен ток уже 11,4 ампера. Напряжение источника питания для получения такого тока должно быть равно 28,64 вольта(ток умножаем на сопротивление). Значит только два аккумулятора. Изменить ситуацию можно сделав двенадцать выводов, диаметрально противоположные соединяем, получаем снова шесть выводов, но двигатель уже будет четырехполюсным (восемнадцать по три под сто двадцать вместе, трехполюсный и так далее, но не меньше четырех обмоток  между фазами), при той же частоте обороты будут вдвое ниже, его сопротивление станет равным 0,6281(в четыре раза ниже), необходимое напряжение упадёт до 14,32 вольт. А ток нужно создать уже 22,8 ампер. Мощность потребляемая от источника питания останется равной 326 ватт, не зависимо от оборотов, при номинальном токе электродвигателя. Класически чем больше полюсов, тем больше габариты, при той же мощности на валу, поэтому много полюсов невыгодно, считаю два или в крайнем случае четыре, если необходим источник низкого напряжения, а и других вариантов нет.

Мощность на валу двигателя вырастет, в зависимости от частоты вращения магнитного поля, ориентировочно прямо пропорционально(в два – в два; в три – в три) . При шести тысячах оборотов в минуту, это в восемь раз от 1, 6 ква, и будет в районе 12 ква(на валу). Чего вполне хватит для привода электромобиля(даже 6 ква). Из них 0,6 ква на привод автомобильного генератора , который заряжает аккумулятор и питает схему. При длительном превышении номинального тока двигателя, необходимо контролировать его температуру(не допускать перегрева обмотки). Потребляемая мощность от источника тоже вырастет(вдвое ток в четыре мощность). Пытался как умел, изьясняться просто и понятно для любого, имеющих минимум познаний в данной области знаний. Поэтому специалисты(профи) не ругайтесь, что вам скучно пропускайте.

Заключение

Информация выложена в свободный обмен и для распространения, приветствуются, доработки поправки, и прочие изменения оригинального документа, и абсолютно бесплатна. Не можеть быть платным то, что принадлежит всем. Это мое глубокое убеждение. Дерзайте, я буду очень рад если кому ни будь эта информация оказалась необходимой и хоть кто ни будь сможет наконец забыть о непомерных тратах на бензин, и сможет ездить когда захочет и куда захочет, не загрязняя при этом нашу уже до основания загаженную планету, если у кого ни будь будет такой двигатель крутить генератор, для освещения и обогрева дома. Я только представлю, каждый день в мире сжигаются миллионы тонн бензина, нефти, газа. Но никто и пальцем не пошевелил, что бы было иначе, бизнес - единицы обогащаются на том что им не принадлежит, и на создание чего наша планета потратила не один миллион лет(и востановить его им понятно, и нашей цивилизации тоже, на теперешнем этапе технического прогресса невозможно…) .

Город   Днепропетровск   Черновол Алексей Яковлевич

Откуда: Днепропетровск, Бетерева д.3 кв.42, тел: 096 283 69 16
Дата рождения: 27 ноября 1951 г.
Имя: Черновол Алексей Яковлевич

chernovol2010