Униполярный двигатель принцип работы

Теория Электрической Вселенной. Часть 8: Униполярные электродвигатели

Токи Биркеланда и скручивание двойных нитей тесно связаны с другой концепцией: униполярных электродвигателей (также известных как электродвигатели Фарадея). Их принцип действия базируется на силе, генерируемой благодаря взаимодействию электрического тока с магнитным полем (сила Лоренца, также известная как сила Лапласа). Таким образом, в природе два невидимых типа энергии, а именно магнитные поля и электрические токи, могут взаимодействовать между собой и генерировать довольно осязаемую механическую силу — силу Лоренца.

Сила Лоренца пропорциональна электрическому току и силе магнитного поля. Чем сильнее электрический ток и электромагнитное поле, тем сильнее результирующая сила Лоренца. По этому принципу работают униполярные электродвигатели, самая простая разновидность двигателя. Это также основной принцип, по которому работают большинство других электродвигателей.

Сила Лоренца перпендикулярна плоскости, сформированной электрическим током и магнитными полями. Если вы будете держать вашу правую руку, как показано на рис. 24, тогда сила Лоренца (F) будет действовать кнаружи ладони вашей руки, если вы представите, что электрический ток (I) протекает через вашу ладонь в направлении вашего вытянутого большого пальца, в то время как магнитное поле (B) действует вверх, в направлении вашего указательного пальца.

На Рис. 25 изображён униполярный электродвигатель, состоящий из (сверху вниз) батареи, винта и магнита. Электропровод замыкает цепь и связывает верхнюю часть батареи с магнитом. Взаимодействие магнитного поля (B — фиолетовый) и силы тока (I — красный) генерирует силу Лоренца (F — зеленый), т.е. электродвижущую силу, вращающую магнит. Результирующее вращение отмечено оранжевым цветом.

Когда Биркеланд был удовлетворен тем, что электроны протекали от катода, он сдвинул рывком переключатель позади камеры и привел в действие электромагнит в террелле. В течение нескольких секунд можно было наблюдать розовое свечение, окружающее прототип Земли на экваторе. Когда Биркеланд увеличил силу магнитного поля вокруг терреллы, кольцо разделилось на 2 других кольца, которые начали двигаться в сторону полюсов. Публика затаила дыхание, когда 2 спиральных кольца фосфоресцирующего света начали парить вокруг полюсов терреллы — поистине сверхъестественное и волшебное зрелище! Несколько минут спустя, Биркеланд обесточил магнит и катод в террелле; свечение исчезло и публика снова вздохнула. [55]

Биркеланд заметил, что перед разделением разрядного кольца разряды были по большей части локализованы в экваториальных и полярных регионах электродов, как показано на рис. 26. Это наводит на мысль о том, что большая часть электричества, инъецированного в электроды на уровне полярных регионов, покинуло терреллу через экваториальную область. Это согласуется с наблюдениями Солнца, показывающими наиболее яркое свечение и более высокую скорость вращения [56] вокруг солнечного экватора.

Используя метод аналогии и применяя принципы униполярных электродвигателей к небесным телам, таким как звёзды и планеты, мы обнаружим, что «внутренний» магнит небесного тела играет роль цилиндрического магнита электромотора. Внешний источник энергии небесного тела работает в качестве его батареи электропитания. Частичный вакуум, из которого состоит внешний космос, является эквивалентным неполному вакууму, создаваемому в лабораторных условиях. А ток Биркеланда, пересекающий плазму, окружающую небесное тело, играет роль электропровода, замыкающего цепь при подключении батареи к магниту.

Если небесное тело является проводником, по которому протекает электрический ток и электромагнитное поле, то оно также будет подвержено действию силы Лоренца. В этом смысле звёзды и планеты представляют собой гигантские униполярные двигатели, поэтому они и вращаются. Следовательно, с уменьшением силы электрического тока и/или магнитного поля, уменьшается и скорость их вращения.

Заметьте, что Луна имеет лишь минимальное осевое вращение. Как мы уже пояснили, Луна не обладает двойной прослойкой. У неё также нет собственной плазмосферы, так как её электрический потенциал равен электрическому потенциалу окружающего её пространства. Благодаря этому Луна не подвержена электрическим токам, которые могли бы сгенерировать силу Лоренца, отсюда и практически отсутствующее осевое вращение.

Луна вращается вокруг своей оси с той же скоростью, с которой она делает полный оборот вокруг Земли, на что ей требуется 27 дней. Вот почему мы видим с Земли всегда только одну её сторону.

Причиной такого замедленного осевого вращения Луны является, вероятно, её остаточный магнетизм. [57]

Для космологов плазмы движущей силой вращающихся звёзд является, конечно, электричество:

. В пределах видимой Вселенной мы обнаруживаем магнитные поля, связывающие галактики и показывающие, что галактики представляют собой «бусины, нанизанные на нить» вдоль космических линий электропередач. Расположенные на них галактики и звёзды вращаются подобно простейшим электромоторам, известным как «униполярные» электромоторы, или двигатели Фарадея. Вездесущие спиральные рукава галактик следуют траектории движения электрического тока между галактическим ядром и периферией. С электрической точки зрения, мы делаем простое наблюдение, что увеличение поступления электрического тока к звёздам приводит к увеличению максимальной скорости вращения. [58]

В 3-й части этой книги мы рассмотрим, какую роль играет сила Лоренца (результат взаимодействия между электрическим током и магнитным полем) в многочисленных природных явлениях на Земле.

В 1-й части этой книги мы представили основные идеи теории Электрической Вселенной и плазменной космологии: первостепенную роль электрически заряженной плазмы, как различные электрические потенциалы формируются вокруг небесных тел и регулируют электрический градиент, через который может протекать ток, относительные заряды небесных тел в нашей Солнечной системе, а также роль электричества (а именно силы Лоренца) в структурном формировании галактик и солнечных систем и их вращении. Во 2-й части мы рассмотрим подробнее теорию Немезиды и то, как она согласуется с системой взглядов, базирующейся на рассмотренных концепциях.

[55]: Jago, L., The Northern Lights, Alfred A. Knopf, 2001

[56]: Согласно движению солнечных пятен период обращения Солнца на экваторе составляет 27 дней и всего лишь 31 день на полюсах.

[57]: Как уже было упомянуто, Луна не всегда была лишена магнитосферы. Поверхность Луны проявляет остаточный магнетизм, как показали пробы грунта, собранные во время полетов Аполлона. См.: Scott, D. E., The Electric Sky, стр. 214

[58]: Там же, стр. 130

Комментарий: Читайте все переведенные главы из книги Пьерра Лескодро (Pierre Lescaudron) «Земные изменения и взаимосвязь между человеком и космосом» (Earth Changes and the Human Cosmic Connection), и другие интересные статьи, имеющие отношение к этой же тематике:

Pierre Lescaudron

Пьерр Лескодро (M.Sc, MBA) родился в 1972 г. в Тулузе, Франция. Он сделал карьеру в административном руководстве, консалтинге и обучении аспирантов высокотехнологичных областей науки и промышленности.

Позже он стал редактором SOTT.net, исполнив свою заветную мечту изучать науку, технологию и историю.

Ему особенно нравится «связывать различные факты в единое целое» и сочетать области науки, которые традиционно считаются несвязанными между собой.

об униполярной индукции, вечных двигателях и атомных реакторах

вообще само понятие «униполярная индукция» мне видится странным, явление электромагнитное и индукция там электромагнитная, а термин «униполярная индукция» возник вследствии непонимания процессов и экзотического вида установки. я буду иногда использовать этот термин для обозначения предмета разговора.

будем предстаять униполярное динамо в таком виде:

поток индукции создается двумя постоянными магнитами «прелепленных» с двух сторон круглой пластины. вся эта конструкция размещается на оси и приводится во вращение. напряжение измеряется относительно центра и точки переферии диска.

каждый может легко сделать такой генератор. вот моя пракитическая реализация из латунного болта от крышки унитаза:

вот еще один «иследователь» здесь скорее интересна сама установка. автор понятия не имет как она работает.

в моей реализации центр диска соединен с осью так что я измерею напрежение между осью и точкой окружности на переферии диска.

на всамом деле это довольно интересное и в тоже время простое явление. однако в тот исторчесмкий момент когда оно было обнаружено, явление считалось пародоксальным, т.к. его открыватель Фарадей не смог приспособить под него только что открытый им закон электромагнитной индукци и в историю науки этот эффект вошел как «парадокс Фарадея«

давайте последовательно разберем причину этого «парадокса»

первое и основное до обнаружения эфекта Фарадей «забыл» открыть электрон и обяснить природу тока в металлах ну и до кучи разработать теорию относительности. электрон был открыт после смерти Фарадея, а наглядный эксперемент о природе проводимости в металлах пославили товарищи Р.Толмен и шотландский физик Стюард. теория относительности вообще появилаь в начале 20 века.

т.е. явление считалось порадоксальным на том уровне знаний. с открытием электрона парадокс естественым образом разрешился. однако последовательное объяснение эффекта дается в рамках теории относительности и простое объяснение эффекта до сего дня не даёт многим покоя.

но продолжаем наш рассказ. что же такого там Фарадей открыл, чего потом не смог внятно прилепить к своей модели генератора? классическая формулировка:

ЭДС электромагнитной индукции в контуре равна скорости изменения магнитного потока через контур, взятой с противоположным знаком

давайте разбираться.
первое должно быть изменение потока.
второе этот знак «минус» — символизирует собой закон сохранения энергии. т.е. допустим мы хотим как-то «обегорить» закон сохранения энергии. берем магнит по-здоровее и думаем — ага ща мы все рульнем. но. дело в том, чем больший ток вы наводите — т.е. скорость изменения потока (максимальная амплитуда изменения от «здрового магнита» до + «здрового магнита» и делать это надо как можно быстрее) да больший ток вы получаете, но тем больше этот ток создает поле которое припятствует изменению возбуждающего поля. т.е. тем больше надо приложить усилий к нашему магниту чем скорость изменения потока больше.

т.е. этот знак минус в законе электромагнитной индукции Фарадея говорит нам о том, что превращаеся в ЭДС не поток индукции (наш здоровый магнит), а работа. т.е. ровно то, о чем нам говорит закон сохранения энергии.

так вот пародокс был в том, что изменения потока не было, а ЭДС была и мало того эта ЭДС зависит от потока магнитной индукции.

эта мысль настолько обескураживающая, что многие не верят собственным глазам и приписивают шарлотанство.

на всамом деле никакой контрреволюции шарлотанства в моих словах нет. в них здравый смысл и жизненная опытность 😉 а налет шарлотанства создаёт недопонимание этого эфекта.

здесь демонстрация закона электромагнитной индукции:

вращение магнита вокруг своей оси не тормозится т.к. поле симметрично относительно оси вращения — говорят аксиальное поле. а падение тормозится так как есть изменение потока индукции и в медном цилиндре наводится ЭДС, которая создает такой ток, чтобы он препятствовал самому изменению возбуждающего потока. что мы и видим — падение магнита тормозится. изменение потока при вращении не происходит. следовательно и тормозить это вращение нечему.

а все ли так просто с вращением постоянного магнита вокруг оси магнитного поля? да же спросим более конкретно — эквивалентны ли случаи вращения магнита вокруг оси магнитного поля и вращение вокруг тойже оси трубы?

интуитивно мы хотим ответить «да» — используя принцип относительности движения Галилея, но в этом кроется ошибка и в действительноси дела обстаят куда как сложнее, так что отделатся принципом относительности движения у нас не получится.

как мы договорились магнит вращается вокруг оси магнитного поля, т.к. поле аксиально равномерное относительно оси вращения — вращение по ижменению напряженности магнитного поля мы определить не можем.

т.е.поле просто равномерное — от вращения оно станет еще более равномерным. кстати так поступают в аппаратах МРТ — вращение используется для увеличения равномерности поля, для создания же градиентных полей используют специальные катушки.

т.е. можно четко сказать, что вращение магнита заметить по изменению напряженности поля практически невозможно и иммено по этому вращение магнита во круг оси, если поле оксиально не затормаживается.

а что же если вращать трубу? тут ситуация намного «смешнее» ведь труба металлическая, а значит в ней присутствуют свобные электроны. при комнатной температуре электроны представляют из себя «электронный газ» т.е. двигаются со значительными скоростями. даже без вращения в равномерном магнитном поле их траектория естественно изменитья т.к. на движущийся заряд будет действовать сила Лоренца. а теперь представим — мы берем трубу и начинаем поворачивать относительно оси поля.

разбирать бвижение каждого отдельного электрона нет смысла. вся эта «каша» частиц особоне интересна. мы пока не будем разбирать все процессы происходящие в трубе просто для себя отметим что, вращение магнита в трубе и вращение трубы вокруг магнита не эквивалентны. в первом случае поле равномерное (аксиальное) и изменения потока магнтной индукции не происходит т.е. магнит можно крутить а можно не — это мло что меняет. во втором случае — черт ногу сломит, пока будем придерживатся упрощеной формулировки — при вращении электрон приобретает дополнительную скрость «поперек» магнитного поля. вот стандартное объяснение в рамках классической электродинамики: под действием силы Лоренца свободные электроны перемещаются внутри тела перпендикулярно направлениям u и B до тех пор, пока в теле не возникнет электрическое поле, препятствующее этому перемещению.

однако «униполярная индукция» — релятивистский эффект

более того магнитние взаимодействия тоже можно расматривать как релятивийский эфект. например: при движении заряженной частицы со скоростью υ в магнитном поле она будет испытывать на себе действие силы Лоренца. cледует уточнить, что в данном случае речь идет о скорости движения частицы относительно магнитного поля. в системе отсчета, относительно которой заряженная частица покоится, она не будет испытывать на себе действие силы Лоренца. т.е. магнитное взаимодействие является относительным. т.е. сушествует единое электромагнитное поле, которое, в зависимости от выбора системы отсчета, проявляется в электрическом или магнитном взаимодействиях. в нашем примере с частицей в ситеме каторой она движется на неё действует сила Лоренца, а ситеме которой она покоится сила Лоренца на неё действовать не может. чтобы вернуть эквивалетность двум системам — они же движутся равномерно относительно друг друга и в механическом смысле иквивалентны, в системе которой частица покоится на неё будеть действовать уже сила Кулона т.е. будет напряженность электрического поля. ситемы стновятся эквивалентны уже в электрическом смысле.

вслучае униполярного генератора: в собственной системе отсчета пластины сущестует только постоянное магнитное поле, а в лабораторной системе отсчета магнит и пластина (см. фотографию моей модели) вращаются. т.е. там имет место уже электрическое поле перпендикулярное магнитному.

но позвольте как так? ведь все эфекты связанные с изменением длины и массы становятся заметными при скоростях близких к скорости света? почему униполярное динамо работает? дело в том, что электронов в металлах довольно много — концентрация порядка 10 28 м -3 , что и объяснет такой неожиданный результат.

ну теперь можно четко сказать т.к. эфект релятивийский то неважно что двигается диск (см. фото модели) или точка контакта — мы можем отличить собственную ситему связаную с пластиной или лабораторную только по действию электромагнитного поля — в лабораторной это электрическое поле, а в собственной инерциальной системе, связанной с пластиной — это магнитное.

из этого можно сделать еще один вывод.

в электрическую мощность преобразуется не работа!

т.е. нам важна скорость изменения точки контакта, поток, НО НЕ РАБОТА т.е. неажно сколько энерги мы тратим на смену точки контакта. стоит отметить, что большой полезный ток будет препятствовать смене точки контакта, но это скорее досадная неприятность, с которой можно бороться.

так что это практически вечный двигатель или точнее принципиально новый атомный реактор, если хотите. магнитное поле создаёт атом. и пока он его создает у установки есть топливо. атом может находится в стабильном состоянии достаточно долго, но нас интересует сохранение достаточно сильного магнитного поля, что конечно сушественно меньше по времени, но существующие магнитные сплавы могут обеспечить несколько десятков лет.

т.е. нужно создать поток индукции по-больше и точку контакта менять по-быстрее.

n — число оборотов всекунду
Ф — поток магнитной индукции.

кстаи обратите внимание я чем эта формула принципиально отличается от закона электромагнитной индукции Фарадея — в ней отсутсвует знак «-«.

вот еще одна демонстрция. к сожалению автор не понимает суть процессов, но как наглядная демонстрацияю особенно интересно значение тока и при этом невидно признаков силного недостатка мощности в системе:

к сожалению автор плохо понимает природу ефекта, что не дает возможности увеличить значение ЭДС — здесь она доли вольта.

прочитав стаью, у иного читателя может сложится впечатление что «вечняк» у него в кармане. это верно лишь отчасти. концептуально показано как можно превратить напряженность магнитного поля в напряженность электрического поля. это кстати придумал не я, а Эйнштейн. однако практическая реализация сталкнется с рядом трудностей вот например:
1. остаточная индукция поятоянных магнитов нужна очень большая — единицы Т.
2. диаметр нужен тоже большой, желательно единицы метров, что мало вероятно.
3. поля полезных токов должны быть компенсированы.
4. энергию на вращение диска нужно затрачивать как можно меньше.

однако не смотря на эти ограничения, подобную машину построить всеже можно. ну во-первых поток индукции нужно создавать в довольно узкой шели, ротор может вращаться и без магнитов, хоть и поток зависит от радиуса в метрах квадратично, можно увеличивать число элементарных генераторов, поля полезных токов можно коменсировать как в машине Форбса. кстати на такую возможность указывал еще Фарадей. более того есть основания считать, что известный в определенных кругах генератор капанадзе — это именно такой генератор. возникает вопрос — «а почему Фарадей быстро не сляпал такой генератор?» ответ банален — было неизчего. т.е. предположим что у нас имется в расряжени магнит диаметром 0.1 метра. 10 сантиметров — не маленький и остаточная индукция 1.5 Тесла. в общем нехилый такой магнит. нужно заметить что таких понадобится два. считаем что весь поток проходит через пластину которая вращается отдельно от магнитов:

как можно видеть поток не такой уж большой. и нужно «нехило» крутить пластину. пусть это 20 оборотов в секунду. тогда ЭДС= 0.9 [В] негусто. отметить, что вряд ли у Фарадея был такой магнит.

таким маленьким напряжением (но большим по бытовым меркам током считаем по закону Омма I=U/R) можно запитать униполярный двигатель, а моментом с этого двигателя (т.е. передачей механической мощности) можно запитать что-то еще.

напомню формулы для примерного расчета ЭДС:

где
n — число оборотов в секунду
Ф=S*B — поток магнитной индукции

Двигатель на постоянных магнитах

Согласно закону сохранения энергии, любой современный эл. привод не может иметь КПД выше 100%, потому как часть энергии нужно потратить на собственные нужды. Решить этот вечный вопрос призван двигатель на постоянных магнитах (униполярный, линейный, роторный, гравитационный и т. п), в котором механическое перемещение компонентов происходит за счет их взаимодействия на уровне магнитных свойств.

Принцип действия вечного магнитного движителя

Большинство современных эл. двигателей используют принцип трансформации эл. тока в механическое вращение ротора, а вместе с ним и приводного вала. Это значит, что любой расчет покажет КПД меньше 100%, а сам агрегат является зависимым, а не автономным. Та же ситуация наблюдается в случае генерирующего устройства. Здесь уже момент вращения вала, которое происходит за счет тепловой, ядерной, кинетической или потенциальной энергии движения среды, приводит к выработке электрического тока на коллекторных пластинах.

Двигатель на постоянных магнитах использует совершенно иной подход к работе, который нивелирует или сводит к минимуму необходимость в сторонних источниках энергии. Описать принцип работы такого двигателя можно на примере «беличьего колеса». Для изготовления демонстративной модели не требуются особые чертежи или расчет надежности. Необходимо взять один постоянный магнит тарельчатого (дискового) типа, полюса которого располагаются на верхней и нижней плоскостях пластин. Он будет служить основой конструкции, к которой нужно добавить два кольцевых барьера (внутренний, внешний) из немагнитных, экранирующих материалов. В промежуток (дорожку) между ними помещается стальной шарик, который будет играть роль ротора. В силу свойств магнитного поля, он сразу же прилипнет к диску разноименным полюсом, положение которого не будет меняться при движении.

Статор представляет собой условно пластину из экранируемого материала, на которую по кольцевой траектории крепят постоянные магниты, например, неодимовые. Их полюса расположены перпендикулярно по отношению к полюсам дискового магнита и ротора. В результате, когда статор приближается к ротору на определенное расстояние, возникает поочередное притяжение, отталкивание в магнитном поле, которое формирует момент затем перерастает во вращение шарика по кольцевой траектории (дорожке). Пуск и остановка происходят за счет приближения или отдаления статора с магнитами. Этот вечный двигатель на постоянных магнитах будет работать до тех пор, пока они не размагнитятся. Расчет ведется относительно размера коридора, диаметров шарика, пластины статора, а также цепи управления на реле или катушках индуктивности.

На подобном принципе действия было разработано немало моделей действующих образцов, например, синхронных двигателей, генераторов. Наиболее известными среди них являются двигатели на магнитной тяге Тесла, Минато, Перендев, Говарда Джонсона, Лазарева, а также линейные, униполярные, роторные, цилиндровые и т. д.

Рассмотрим каждый из примеров подробнее.

Магнитный униполярный двигатель Тесла

Выдающийся ученый, ставший в свое время пионером в области снабжения эл. током, асинхронных электродвигателей на переменном токе, не обделил своим вниманием и расчетом вопрос вечного источника энергии. В научной среде это изобретение именуется иначе, как униполярный генератор Тесла.

Первоначально расчет данного типа устройства вел Фарадей, но его прототип при сходном принципе действия не обладал должной эффективностью, стабильностью работы, то есть не достиг цели. Термин «униполярный» означает, что в схеме агрегата кольцевой, дисковый (пластина) или цилиндровый проводник расположен в цепи между полюсами постоянного магнита.

Магнитный двигатель Тесла и его схема

На схеме, которая была представлена в оригинальном патенте, есть конструкция с двумя валами, на которых размещаются две пары магнитов: В, В создают условно положительное поле, а С, С – отрицательное. Между ними располагаются униполярные диски с отбортовкой, используемые в качестве генерирующих проводников. Оба униполярных диска связаны между собой тонкой металлической лентой, которая может быть в принципе использована, как проводник (в оригинале) или для вращения диска.

Двигатель Минато

Еще одним ярким примером использования энергии магнетизма для самовозбуждения и автономной работы является сегодня уже серийный образец, разработанный более тридцати лет назад японцем Кохеи Минато. Его отличают бесшумность и высокая эффективность. По собственным заявлениям Минато, самовращающийся магнитный двигатель подобной конструкции имеет КПД выше 300%.

Двигатель Минато

Ротор имеет форму диска или колеса, на котором под определенным углом располагаются магниты. Когда к ним подводится статор с большим магнитом, возникает момент и колесо Минато начинает вращаться, используя попеременное сближение и отталкивание полюсов. Чем ближе статор к ротору, тем выше момент и скорость вращения. Питание осуществляется через цепь реле прерывателя.

Для предотвращения импульсов и биения при вращении колеса Минато, используют реле стабилизаторы и сводят к минимуму потребление тока управляющего эл. магнита. Недостатком можно считать отсутствие данных по нагрузочным характеристикам, тяге, используемых реле цепи управления, а также необходимость периодического намагничивания, о которой, кстати, тоже от Минато информации нет.

Может быть собран, как и остальные прототипы, экспериментально, из подручных средств, например, деталей конструктора, реле, эл. магнитов и т. п.

Двигатель Лазарева

Устройство двигателя Лазарева

Отечественный разработчик Николай Лазарев создал работающий и довольно простой вариант агрегата, использующего магнитную тягу. Его двигатель или роторный кольцар, состоит из емкости, разделенной пористой перегородкой потока на верхнюю и нижнюю части. Они сообщаются между собой за счет трубки, по которой из нижней камеры в верхнюю идет поток воды/жидкости. В свою очередь поры обеспечивают гравитационное перетекание вниз. Если под потоком жидкости поместить колесико, на лопастях которого будут закреплены магниты, то получиться добиться цели потока – вращения и создания постоянного магнитного поля. Схема роторного двигателя Николая Лазарева используется для расчета и сборки простейших самовращающихся устройств.

Магнитный мотор Говарда Джонсона

Магнитный мотор Говарда Джонсона

В своей работе и следующем за ней патенте на изобретение, Говард Джонсон использовал энергию, генерируемую потоком непарных электронов, присутствующих в магнитах для организации цепи питания мотора. Статор Джонсона представляет собой совокупность множества магнитов, дорожка расположения и движения которых будет зависеть от конструктивной компоновки агрегата Говарда Джонсона (линейной или роторной). Они закрепляются на специальной пластине с высокой степенью магнитной проницаемости. Одноименные полюса статорных магнитов направляются в сторону ротора. Это обеспечивает поочередное притяжение и отталкивание полюсов, а вместе с ними, момент и физическое смещение элементов статора и ротора относительно друг друга.

Организованный Говардом Джонсоном расчет воздушного зазора между ними позволяет корректировать магнитную концентрацию и силу взаимодействия в большую или меньшую сторону.

Генератор Перендева

Генератор Перендева

Еще одним неоднозначным примером действия магнитных сил является самовращающийся магнитный двигатель Перендев. Его создатель Майк Брэди, до того, как в его отношении начали уголовное производство, даже успел обзавестись патентом, создать одноименную фирму (Перендев) и поставить дело на поток. Если анализировать представленную в патенте схему и принцип, или чертежи самодельных эл. двигателей, то ротор и статор имеют форму диска и внешнего кольца. На них по кольцевой траектории размещают отдельные магниты, соблюдая определенный угол относительно центральной оси. За счет взаимодействия поля отдельных магнитов статора и ротора Перендев, возникает момент и происходит их взаимное перемещение (вращение). Расчет цепи магнитов сводится к определению угла расхождения.

Синхронный двигатель на постоянных магнитах

Устройство синхронного двигателя на магнитах

Одним из основных видов электродвигателей является синхронный, частота вращения магнитных полей статора и ротора которого равны. У обычного электромагнитного мотора обе эти части состоят из обмоток на пластинах. Но если конструкцию якоря поменять и вместо катушки поставить постоянные магниты, то можно получить интересную, эффективную, действующую модель синхронного двигателя. Статор имеет привычную компоновку магнитопровода из пластин и обмоток, в которых способно генерироваться вращающееся магнитное поле от электрического тока. Ротор создает постоянное поле, которое взаимодействует с предыдущим, и создает крутящий момент.

Также следует отметить, что в зависимости от схемы, относительное расположение статора и якоря могут меняться, например, последний будет выполнен в форме внешней оболочки. Для пуска мотора от тока из сети используется цепь из магнитного пускателя (реле, контактора) и теплового защитного реле.

Разумный человек

Вот здесь, например, предлагается построить некий простой мотор Стефана Маринова. Уж не знаю, кто такой Стефан Маринов, но на картинке изображен т.н. униполярный двигатель Фарадея и даже сама картинка поперта с Википедии из статьи «Homopolar motor». Конструкция мотора до крайности проста и его изготовление требует покупки разве что сильного магнита — чем сильнее, тем лучше. Это если под рукой не окажется аудиодинамика или наушников, которых не жалко, так что можно вытащить магнит оттуда.

А вот тут можно найти еще более детальные инструкции по изготовлению такого мотора.

Для тех кто не читает по-английски:

Весь мотор состоит из дискообразного магнита (нижняя шайба на рисунке) изготовленного из токопроводящего материала, шурупа (обеспечивающего точечный подвесной контакт для минимизации трения), источника питания (батарейка типа D, но подойдет подойдет любой источник питания выдающий ток в 1-10А в режиме короткого замыкания) являющегося одновременно и контактной площадкой (эти функции можно развести, если есть желание) и проволочки подающей электричество от другой стороны батарейки.

При достаточном токе и силе магнита магнит начинает вращаться и раскручивается до нескольких тысяч оборотов в минуту. Этот эффект связан с возникновением т.н. силы Ампера в проводнике через который течет ток перпендикулярный магнитному полю. Направление силы Ампера перпендикулярно как линиям магнитного поля, так и направлению тока (правило правой руки) и раскручивает диск магнита. При изменении полярности направление вращения меняется на противоположное.

Конструкцию двигателя можно менять и усложнять — например, магнит может не быть токопроводящим, достаточно иметь немагнитный диск из токопроводящего материала закрепленный сверху на той же оси так, чтобы он был соединен с шурупом. Второй контакт (проволочка) может не касаться металла непосредственно, чтобы избежать механического трения — например, круглая крышка банки из-под кофе (металлическая или пластиковая) с налитым в нее электропроводящей жидкостью (раствором медного купороса, к примеру) помещенная между магнитом и шурупом обеспечит замечательный жидкостный контакт практически без трения. Магнит можно заменить электромагнитом. И т.д.

Я видел работающий униполярный двигатель Фарадея — он действительно работает и действительно так как описано. Собственно, я лично и не сомневался, что будет, хотя анализ принципа работы униполярного двигателя может, вообще-то, вызвать некоторые вопросы и недоразумения типа рассмотренных в разделе «Sources of Confusion». Однако в этом разделе, как впрочем, и во многих других статьях и темах форумов посвященных этому двигателю, не упоминается самая главная проблема — этот двигатель нарушает закон сохранения момента импульса.

Любой, кому доводилось разбирать любой электродвигатель знает, что они состоят из неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор может быть сделан из постоянного магнита как в простейших моторчиках типа тех, что стояли в советских электрических игрушках или быть электромагнитом — постоянным или переменным. Ротор практически всегда — переменный электромагнит. Движение ротора происходит за счет притягивания и/или отталкивания его от статора, причем в определенных фазах вращения ротора намагничивание ротора, а возможно и статора меняется, так что притягивание и/или отталкивание продолжается сообщая ротору непрерывное вращение.

В предыдущем абзаце обратите внимание на слова — притягивание и отталкивание. Если ротор притягивается к статору, то и статор притягивается к ротору. Если ротор отталкивается от статора, то и статор отталкивается от ротора. В полном соответствии с 3м законом Ньютона. Если вам когда-нибудь приходилось держать в руках электромотор в стадии начальной раскрутки, то вы могли чувствовать, что корпус (со статором внутри него) пытается провернуться в направлении противоположном направлению вращения ротора. Тот самый закон сохранения момента импульса. А теперь посмотрите на двигатель Фарадея — у него нет статора. Ему не от чего отталкиваться. В соответствии с законом сохранения импульса ни магнит, ни двигатель в целом не должны вращаться. А он вращается. Наблюдается так называемое безопорное вращение, в терминологии «альтернативщиков».

Этому эффекту без малого 200 лет и он до сих пор не объяснен официальной наукой. Более того, она старается о нем просто не упоминать (кто сказал — «Нонконспирология»?). И только любители «свободной энергии, вечных двигателей, и антигравитации» говорят о нём, но кто же будет слушать этих юродивых, верно?

Между тем, этот же эффект может быть использован для изготовления линейного двигателя (задача чисто инженерная), что позволяет создать так называемый безопорный двигатель — т.е. двигатель не нуждающийся в отбрасывании от себя других масс в любом виде (так, колесо отбрасывает от себя Землю, винтовой самолет — воздух, ракета — разогретый газ и т.п.). Такой двигатель будет нарушать родственный закон — закон сохранения импульса. Сравните:

Униполярный генератор

Униполярный генератор — разновидность электрической машины постоянного тока. Содержит проводящий диск, постоянное магнитное поле, параллельное оси вращения диска, 1 токосъёмник на оси диска и 2-й токосъёмник у края диска.

Содержание

Принцип действия

На электроны, находящиеся в диске, действует Сила Лоренца, являющаяся векторным произведением напряжённости магнитного поля и скорости перемещения электрона вместе с проводником в результате вращения диска. Сила эта направлена вдоль радиуса диска. В результате при вращении диска возникает ЭДС между его центром и краем.

В отличие от других электрических машин, такой генератор имеет:

  • чрезвычайно низкую ЭДС (от долей до единиц вольт) при низком внутреннем сопротивлении и большом токе;
  • равномерность получаемого тока, отсутствие необходимости коммутировать его коллектором ротора, или выпрямлять полученный другими машинами переменный ток внешними коммутирующими или электронным приборами;
  • большие собственные потери энергии из-за протекающих по диску обратных токов, его бесполезно нагревающих. Эта проблема частично решается в конструкциях двигателей и генераторов с жидким проводящим токосъёмником по всему периметру диска;
  • Опыты с двумя дисками, вращающихся навстречу и касающимися друг-друга — показали лучшие результаты.

Сочетание этих свойств обусловило очень узкие сферы применения этого типа генераторов.

История

Диск Фарадея

В 1831 году Майкл Фарадей, открыв закон электромагнитной индукции, помимо прочих экспериментов, построил наглядное устройство преобразования механической энергии в электрическую — диск Фарадея. Это было чрезвычайно неэффективное устройство, однако оно имело значительную ценность для дальнейшего развития науки.

Закон электромагнитной индукции, сформулированный Фарадеем, рассматривал проводящий контур, пересекающий линии магнитного поля. Однако в случае диска Фарадея магнитное поле было направлено вдоль оси вращения, контур относительно поля не перемещался. Наибольшее же удивление вызвал тот факт, что вращение магнита вместе с диском также приводило к появлению ЭДС в неподвижной внешней цепи. Так появился парадокс Фарадея, разрешённый только через несколько лет после его смерти с открытием электрона — носителя электрического заряда, движение которого обуславливает электрический ток в металлах.

Наглядно видимая парадоксальность униполярной индукции выражается следующей таблицей, в которой описаны различные комбинации из вращения и неподвижности частей установки, и восклицательным знаком отмечен результат, интуитивно не объяснимый — возникновение тока в неподвижной внешней цепи при одновременном вращении диска и закреплённого вместе с ним магнита.

магнит диск внешняя цепь есть ли напряжение?
неподвижен неподвижен неподвижен отсутствует
неподвижен вращается неподвижен Есть
неподвижен неподвижен вращается Есть
неподвижен вращается вращается не определено
вращается неподвижен неподвижен отсутствует
вращается вращается неподвижен Есть (!)
вращается неподвижен вращается Есть
вращается вращается вращается не определено

Последовательное же объяснение явления униполярной индукции даётся теорией относительности.

Патенты и некоторые практические конструкции

  • Charles E. Ball (US238631; March 1881), en:Sebastian Ziani de Ferranti, en:Charles Batchelor получили самые ранние известные патенты на конструкции униполярных генераторов.
  • Никола Тесла ( U.S. Patent 406 968 ) разработал конструкцию, в которой вращались на параллельных осях два диска в разных по направлению магнитных полях связаные металлическим ремнем.
  • В 1989 году в Австралии действовал униполярный генератор, вырабатывавший ток 1500 кА при напряжении 800 В.

Физика плазмы, МГД генераторы

Астрофизика

Наиболее существенной сферой современного применения представления об униполярном генераторе является астрофизика. В ряде звёздных систем в космосе наблюдаются природные магнитные поля и проводящие диски из плазмы, поведение которых как бы повторяет опыты Фарадея и Теслы.

Псевдонаучное шарлатанство

Данный тип электрических машин неоднократно использовался для построения вечного двигателя, источника даровой энергии и тому подобных мистификаций.

Наиболее известна история так называемой «N-машины» Брюса де Пальма (2 октября 1935 — октябрь 1997), который декларировал, что в его конструкции произведённая диском Фарадея энергия будет в пять раз больше, чем затраченная на его вращение. Однако в 1997 году, уже после смерти Брюса де Пальма, построенный экземпляр его машины был официально испытан с отрицательным результатом. Произведённая энергия рассеивалась в виде тепла, и величина её не превышала затраченной.

Основой для таких спекуляций служит неверное понимание известного «парадокса Фарадея» и представление о том, что разрешение этого «парадокса» кроется в каких-то особых полях и свойствах пространства (например, «торсионных»).

Также встречаются конструкции «униполярных генераторов» и двигателей, авторы которых рекламируют колоссальный выигрыш по сравнению с традиционными электрическими машинами.

Также муссируется неверно применённый к данному классу устройств термин «униполярный» (homopolar). На самом деле эти устройства следовало бы правильнее называть «устройствами однородного магнитного поля, постоянного тока и некоммутируемого соединения ротора», так как в прочих электрических машинах используется и/или неоднородное магнитное поле и/или переменный ток и/или коммутация частей обмотки ротора.

Дополнительные сложности при объяснении работы униполярных электрических машин вызывает представление о движении носителей заряда, электронов, в частности термин «скорость». Во-первых, сразу возникает вопрос о том, скорость относительно чего мы рассматриваем в данном случае. Во-вторых, ознакомление невнимательного энтузиаста со специальной теорией относительности может привести его к запутывающему жонглированию понятиями «наблюдатель», «скорость» и тому подобными.

Ссылки

  • И. Е. Тамм. Основы теории электричества. § 112
  • Физическая энциклопедия, т.5, стр.224, стр.225, статья «Униполярная индукция», авторы Г. В. Пермитин, Ю. В. Чугунов.
  • Л. А. Суханов. Электрические униполярные машины, 1964 г.

См. также

  • Униполярная индукция
  • Из-за принципа обратимости электрических машин возможен и униполярный электродвигатель.

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Сенья ди Бонавентура
  • Андроник Палеолог

Смотреть что такое «Униполярный генератор» в других словарях:

УНИПОЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР — бесколлекторная электрическая машина постоянного тока, действие которой основано на явлении униполярной индукции. Униполярный генератор позволяет получать постоянный ток большой величины (до 105 А) низкого напряжения (десятки В). Применяется в… … Большой Энциклопедический словарь

униполярный генератор — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN acyclic generatorhomopolar generatorunipolar generator … Справочник технического переводчика

униполярный генератор — бесколлекторная электрическая машина постоянного тока, действие которой основано на явлении униполярной индукции. Униполярный генератор позволяет получать постоянный ток большой величины (до 105 A) низкого напряжения (десятки В). Применяется в… … Энциклопедический словарь

Униполярный генератор — бесколлекторный генератор постоянного тока, действие которого основано на явлении униполярной индукции (См. Униполярная индукция). На статоре У. г. (рис.) расположены (соосно с валом генератора) две тороидальные катушки возбуждения,… … Большая советская энциклопедия

Униполярный электродвигатель — Униполярный электродвигатель разновидность электрических машин постоянного тока. Содержит проводящий диск, постоянное магнитное поле, параллельное оси вращения диска, 1 токосъёмник на оси диска и 2 ой токосъёмник у края диска … Википедия

Генератор — (от лат. generator производитель) устройство, аппарат или машина: производящие какие либо продукты (генератор ацетиленовый, лёдогенератор, парогенератор, газогенератор, генератор водорода) вырабатывающие электрическую энергию… … Википедия

Электрический генератор — Основная статья: Электрогенераторы и электродвигатели Электрогенераторы в начале XX века Электрический генератор это устройство, в котором неэлектрические ви … Википедия

Диск Фарадея — Униполярный генератор разновидность электрической машины постоянного тока. Содержит проводящий диск, постоянное магнитное поле, параллельное оси вращения диска, 1 токосъёмник на оси диска и 2 й токосъёмник у края диска. Диск Фарадея, первый… … Википедия

Колесо Барлоу — Униполярный электродвигатель разновидность электрических машин постоянного тока. Содержит проводящий диск, постоянное магнитное поле, параллельное оси вращения диска, 1 токосъёмник на оси диска и 2 ой токосъёмник у края диска. Наглядная… … Википедия

Электрогенератор — Электрогенераторы в начале XX века Электрический генератор это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию. Содержание 1 История … Википедия

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *