1
До сих пор мы вращали ротор для изменения магнитного поля в выходных катушках. А если остановить ротор и подавать на электромагниты переменное напряжение. По закону Фарадея не имеет значения кто и каким способом меняет МП. МП меняется и в выходных катушках наводится ЭДС. Если на электромагнитах синусоида, то и на выходных катушках то же будет индуцироваться практически синусоидальная ЭДС. Для генерации электричества ничего не изменилось, а механический привод заменен на электронную схему, запитывающую электромагниты переменным напряжением.
Последние разработки электродвигателей показали, что использование переменного напряжения более затратно и менее эффективно, по сравнению с использованием импульсного управления. Посмотрим что в этом плане можно применить в устройствах генерации энергии.
Будем подавать на наш электромагнит импульсы постоянного напряжения. Здесь та же схема: источник МП (электромагнит), зазор и приемник МП (выходная катушка). Смотрим что будет на выходных катушках. Там четко видны 2 (два) импульса. Первый импульс при намагничивании сердечника выходной катушки и второй импульс при размагничивании. Первый импульс почти точно повторяет импульс, поданный на электромагнит. Второй импульс имеет малую длительность, почти на порядок превышает первый по напряжению и имеет другую полярность. Как мы знаем из импульсной техники второй импульс содержит в себе почти всю энергию МП, запасенную при намагничивании. Поскольку импульсы имеют разную полярность, мы имеем возможность их разделить.
Если при намагничивании выходной катушки по ней течет ток, то появляется противо ЭДС, которая сопротивляется внешнему МП, уменьшая его и снижая мощность, снимаемую с выходной катушки. Этот нежелательный эффект легко устраняется отключением выходной катушки от нагрузки на момент действия импульса намагничивания. Поскольку импульсы имеют разную полярность, то разделение импульсов выполняется включением диода в цепь питания нагрузки.
На выходе нашего генератора будет импульсное напряжение. Для сглаживания импульсов и получения постоянного напряжение существует большое количество схемных решений, которые здесь мы рассматривать не будем.
Давайте теперь посмотрим на наш электромагнит. Он представляет собой катушку с сердечником. На катушку подается электрический импульс, по катушке течет ток, возникает магнитное поле. После окончания импульса МП пропадает, а в катушке индуцируется ЭДС (закон Фарадея работает). То есть происходит тот же процесс, что и в выходной катушке. Импульс от пропадания МП имеет полярность, противоположную импульсу намагничивания., что позволяет выделить его диодом. Что делать с этим импульсом? Возможны 2 варианта его использования.
Первый вариант использования напрашивается в направлении его на нагрузку (мы помним, что этот импульс содержит почти всю энергию, которая была потрачена на создание МП). Нагрузка может быть та же, что и для выходной катушки, а может быть отдельной. Здесь решение принимается в зависимости от конкретного решения проектировщика.
Второе решение будет рассмотрено после некоторого перерыва, необходимого для осмысления изложенного материала.
Для проверки изложенного выше был изготовлен макет., содержащий источник МП, зазор и приемник МП. Поскольку в механическом варианте электрического генератора МП статора замыкается через ротор и приемные катушки, то и в макете надо обеспечит замыкание МП. Для этого в качестве сердечника был выбран П-образный феррит., на котором намотана катушка возбуждения. Сердечник выходной катушки это ферритовый стержень подходящего размера. Материал сердечников на этом этапе значения не имеет.
Ген-1.gif 4,43К
6 Количество загрузок:Источник МП состоит из генератора и транзисторного ключа, питаемого от лабораторного блока питания. На ферритовом сердечнике намотана катушка возбуждения, которая периодически (с частотой генератора) подключается к источнику питания. МП через зазор воздействует на приемник МП и наводит ЭДС в выходной катушке. Диод VD2 пропускает в нагрузку R1 только импульсы размагничивания. Диод VD1 выполняет ту же функцию, но только по отношению к импульсу размагничивания источника МП (П-образный сердечник).
При испытании макета частота генератора менялась от 10 кГц до 100 кГц. Напряжение питания менялось от 5 вольт до 15 вольт. Соответственно менялись и выходные параметры. Контроль выхода производился 2-х лучевым осциллографом.
Выходной сигнал на нагрузке R1 сильно зависит от зазора. Увеличение зазора больше 1,5мм, уменьшает сигнал в разы. Уменьшение зазора увеличивает выходной сигнал. Но при этом необходимо выбирать между увеличением сигнала и появлением взаимного влияния между источником МП и приемником МП.
Проведенные испытания показали принципиальную возможность получения превышения суммарного (два выходных импульса ЭДС) выхода над входом за счет использования импульсной техники и оптимального конструктивного исполнения ферритовых сердечников. Максимальное (теоретическое) превышение выхода над входом равно 2. Однако в реальных конструкциях это превышение составит от 1,3 до 1,6.
Предложенное устройство работает в широком диапазоне частот и напряжений питания. Устройство позволяет использовать батареи и аккумуляторы с бОльшей эффективностью. Самое простое схемное решение это блокинг генератор для создания МП. В качестве источника МП можно использовать ферритовое полукольцо. В качестве приемника МП можно использовать ферритовое полукольцо или ферритовый стержень.
Это устройство первый шаг на пути построения более сложных устройств со значительным превышением выхода над входом. Но об этом позже.
