Вечный электродвигатель: Вечный двигатель: возможно ли? Все попытки создать Perpetuum Mobile | Наука, Прошлое

Содержание

Вечный двигатель: возможно ли? Все попытки создать Perpetuum Mobile | Наука, Прошлое

Представьте, что ваш телефон никогда не разряжается, автомобилисты не знают слова «заправка», а искусственные органы работают дольше настоящих… Конечно, сегодня даже дети знают, что за все нужно платить, а в школе учат, что ничто не возникает из ничего. Но несколько сотен лет назад ученые утверждали, что пассажиры поездов непременно умрут от удушья в разреженном воздухе, а при виде автомобилей у коров случатся выкидыши.

Времена меняются. Что такое вечность? Время существования Вселенной? Энергии в ней хоть отбавляй. Неужели нельзя построить двигатель, использующий скрытые резервы мироздания, с гарантийным сроком «до следующего Большого взрыва?»

Недостижимая мечта любого инженера. Философский камень механики. Инструмент ловких мошенников и атрибут множества фантастических произведений. Знакомьтесь: вечный двигатель.

Игрушка «Пьющая птичка», наклоняющаяся к бокалу с водой. Действие основано на испарении жидкости в бокале и охлаждении головы птички. С высыханием бокала движение прекращается.

Вечное движение возможно. По крайней мере, оно не противоречит квантовой механике и первому закону Ньютона (материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного движения до тех пор, пока внешние воздействия не изменят этого состояния). Не так давно астрономы университета Миннесоты обнаружили в космосе «великое ничто» — пустое пространство протяженностью около миллиарда световых лет. Если представить себе, что в нем отсутствуют всякие взаимодействия, то камень, брошенный там, двигался бы с постоянной скоростью вплоть до смерти Вселенной. То есть фактически вечно.

Однако когда речь заходит о вечном двигателе, обычно имеется в виду система, вырабатывающая больше энергии, чем потребляющая (теряющая ее на трении, сопротивлении воздуха и т. п.), благодаря чему ее можно использовать для каких-либо бытовых нужд. До изобретения паровых или электрических приводов единственным универсальным и мобильным источником энергии были мускулы.

Пружинные и маятниковые механизмы годились лишь для приложения малой силы в течении длительного времени (часы). Самыми мощными стационарными двигателями были водяные и ветряные мельницы.

Это сильно ограничивало механиков. Например, в средние века не составляло труда соорудить потолочный вентилятор или эскалатор, но кто бы смог безостановочно крутить их сутки напролет? Вполне логично, что люди мечтали о «халявном» источнике энергии. Их фантазия была ограничена технологиями того времени, поэтому по нынешним меркам вечные двигатели древности выглядели трогательно и примитивно.

Бхаскара II: ртуть в колесе.

Первый вечный двигатель был придуман почти 9 веков назад. Индийский математик и астроном Бхаскара II предложил крепить к колесу сосуды с ртутью, изогнутые таким образом, чтобы во время вращения она перетекала из одного конца емкости в другой. По его замыслу колесо крутилось бы постоянно. Вероятнее всего, для ученого это был лишь символ вечного круговорота бытия (сансары, «протекания»).

Бхаскара вряд ли считал свою философскую модель вечным двигателем, однако арабские и европейские исследователи отнеслись к этому вопросу абсолютно серьезно. Несбалансированное колесо стало классикой «вечного двигателестроения». В 13 веке французский архитектор Виллар де Оннекур воспользовался той же схемой, заменив ртуть молоточками. На практике такое колесо найдет точку равновесия и остановится, не сделав даже полного оборота.

Вечные двигатели да Винчи (кодекс Форстера II, стр.90-91) и их современные модели

Леонардо да Винчи заинтересовался идеей вечного двигателя, создал несколько чертежей… и объявил о том, что ни один такой аппарат работать не будет. Он критиковал все попытки изобретателей создать очередное «волшебное колесо», однако мысль о принципиальной невозможности вечного двигателя стала аксиомой лишь двести лет спустя — когда в 1775 году Парижская академия наук перестала принимать патентные заявки на подобные устройства.

О, исследователи вечного движения, сколько суетных планов создали вы при подобных исканиях! Станьте лучше алхимиками!

Леонардо да Винчи

Вместе с тем Леонардо оставил чертежи водяной мельницы, вращаемой поднимаемой ею же водой, не снабдив их критическими комментариями. Считал ли он возможным вечный двигатель на воде — неизвестно.

Мельница Леонардо

Увлечение несбалансированными колесами уступило место моде на замкнутые схемы «устройство А вращает устройство Б, которое двигает устройство А». Философ, астролог и алхимик Марк Антоний Зимара (1460—1523), незнакомый с водяной мельницей да Винчи, описал ветряную мельницу, на которую дули огромные меха, приводимые в движение вращением этой самой ветряной мельницы.

Марк Зимара, как и Дон Кихот, сражался с ветряными мельницами.

В 1610 году нидерландский изобретатель Корнелиус Дреббел построил первые механические часы с автоподзаводом от перепадов атмосферного давления. Машина, представлявшая собой золотой глобус и показывавшая не только часы, но и даты с временами года, по меркам того времени казалась настоящим «вечным двигателем». За Дреббелом закрепилась слава мага и алхимика.

Трудно сказать, насколько качественно она была исполнена (к примеру, часы Atmos разрабатывались лучшими швейцарским инженерами в течение нескольких десятков лет).

Но, учитывая, что Дреббел был невероятно талантлив (построил микроскоп с двумя линзами, подводную лодку для английского флота, изобрел инкубатор для цыплят с термостатом, автоматически регулирующим температуру, а также пытался создать воздушный кондиционер), разумно предположить, что его часы могли работать без поломок многие месяцы, если не годы.

Последний, самый яркий период классического вечного двигателестроения пришелся на середину 18 века, а именно — на жизнь Иоганна Эрнста Элиаса Бесслера (1680—1745), придумавшего себе псевдоним Orffyreus (криптограмма Bessler).

Это был очень странный человек — хвастливый, надоедливый, занудный, с дурным характером и замашками параноика. По дошедшим до нас свидетельствам, он работал часовщиком. В 1712 Бесслер заявил, что овладел секретом вечного движения. Вначале он попытался показать безостановочное колесо с небольшим грузом жителям маленького немецкого городка Гера, но провинциалов это зрелище не впечатлило.

Бесслер стал разъезжать по стране, публиковать научные трактаты и строить более крупные модели своего двигателя. По каким-то причинам он не хотел делать компактные модели, а конструировал деревянные колеса диаметром около 4 метров. Его кипучая деятельность привлекла интерес ученых. Демонстрационные образцы мега-колес тщательно исследовались, но никаких признаков шарлатанства не обнаружилось.

Колеса Бесслера, собранные им в замке Вайсенштайн.

Было решено провести полномасштабный эксперимент. 12 ноября 1717 года в присутствии представителей власти одно из вращающихся колес диаметром 3,5 метра было размещено в комнате замка Вайсенштайн, а все окна и двери наглухо заперты. Две недели спустя комнату открыли. Колесо все еще крутилось. Тогда помещение было запечатано вплоть до 4 января 1718 года. Год спустя люди вошли в комнату и увидели, что колесо продолжает вращаться с той же самой частотой.

Это было уже интересно. Лондонское королевское общество захотело купить изобретение. Бесслер с ходу запросил двадцать тысяч фунтов (гигантские по тем временам деньги). Колесо решили проверить еще раз, но Бесслер внезапно впал в ярость и разломал свое творение — якобы для того, чтобы другие ученые не смогли украсть его идеи.

Изобретатель продолжил путешествия по стране, демонстрируя различные модели колес: вращающиеся только в одну сторону и останавливаемые лишь с очень большим усилием, а также вращающиеся в любую сторону и останавливаемые без всякого труда. В 1727 году служанка Бесслера заявила, что его механизмы приводились в движение человеком из другой комнаты. Проверить эти показания так и не удалось, но репутация инженера была навсегда подорвана. Бесслер умер, свалившись с сооружаемой им ветряной мельницы. Он оставил после себя непонятные шифрованные заметки и вынудил потомков гадать — был ли он безумцем, эксцентричным гением или гениальным фокусником?

Жульнический «двигатель» Редхеффера (современная уменьшенная копия)

В 19 веке увлечение вечными двигателями несколько спало — наука шла вперед, поэтому такие устройства все чаще становились инструментом обмана. Так, американец Чарльз Редхеффер из Филадельфии за 1 доллар показывал всем желающим сложную маятниковую машину вечного движения — правда, через зарешеченное окно.

Местные жители подкупили одного механика, чтобы тот сделал копию двигателя Редхеффера — но с потайной пружиной внутри.

Увидев клон своего детища в действии, Чарльз запаниковал и бежал в Нью-Йорк, где его разоблачил знаменитый изобретатель Роберт Фултон. Последний заметил, что машина работает прерывисто и нашел ременной привод, ведущий от нее в соседнюю комнату с человеком, крутящим рычаг.

Машина Кили. Ему предлагали сотрудничать с Эдисоном или Тесла, но Кили, естественно, отказывался.

Еще один американец — Джон Кили (1827—1898) — заявил, что энергию можно извлекать из эфира за счет вибраций камертона. Его обвиняли в мошенничестве и даже в колдовстве, но ловкач умудрился 27 лет дурачить инвесторов, выманивая у них деньги на построение промышленного образца двигателя. Лишь после того, как Кили угодил под трамвай, выяснилось, что его макеты работали на сжатом воздухе. Мошенник нарушил много законов — но только не термодинамики.

На протяжении 19 и 20 веков подобные аппараты продолжали кормить своих «изобретателей» и работников желтой прессы — с той лишь разницей, что термины «космические флюиды» и «всепроникающий эфир» сменились на «холодный термояд» или «альтернативная физика». Иногда это заканчивалось не просто плохо, а очень плохо — например, в 1966 году американский венгр Джозеф Папп (самообъявленный создатель реактивной субмарины) испытал двигатель, работавший на смеси инертных газов. Взрыв унес жизнь одного человека и покалечил двоих.

Изобретение Морея. Он, как и Тесла, якобы смог получить энергию из ничего.

Но далеко не все такие случаи имели криминальный характер. Вполне серьезный ученый Томас Генри Морей (1892—1974) неоднократно демонстрировал всем желающим работу прибора, собиравшего «лучистую энергию из вакуума» и преобразовывавшего ее в электричество.

Машина работала несколько дней подряд. Эксперты изучали ее вдоль и поперек, но никто не мог найти источника энергии. Промышленники захотели купить ее, Морей отказался, и единственный рабочий экземпляр был уничтожен. Позднее ученый жаловался, что в него несколько раз стреляли, его семье угрожали, а лаборатории периодически громились. Секрет устройства, собиравшего космическую энергию (в чем бы он ни заключался), изобретатель унес с собой в могилу.

Изобретатель Джозеф Ньюман охотно продает свои машины. Они работают на батарейках и выдают больше электричества, чем получают. Замкнуть цикл (чтобы избавиться от необходимости в батареях) изобретатель почему-то не хочет.

Грань между гениальностью и помешательством провести очень сложно. Другой физик — болгарин Стефан Маринов заявил, что посетил коммуну христианской секты «Метернита» (Линден, Швейцария), члены которой получили «вдохновение свыше» и построили генератор бесконечной электрической энергии под названием «Тестатика». Он работает уже много лет, перекрывая энергетические потребности всей общины. Вскоре после этого откровения Маринов спрыгнул с лестницы в библиотеке университета Граца.

Любители теорий заговора часто вспоминают о Стэнли Мейере, попавшем под суд за попытки продать двигатель, работавший на воде. Если верить махинатору, слабые электрические импульсы особой частоты разлагают воду на водород и кислород, которые потом используются вместо паров бензина, а мощности автомобильного генератора достаточно для продолжения разложения воды. Сколотив на этой афере кое-какое состояние, Стэнли внезапно умер в ресторане в 1998 году. «Знающие люди» не сомневаются, что его отравили нефтяные магнаты и правительственные агенты.

А в 2006 году ирландская компания Steorn объявила о создании принципиально нового двигателя «бесплатной энергии» Orbo, главным элементом которого стали обычные магниты. Один из первых экземпляров пообещали установить на водяном насосе в некоей кенийской деревне. Демонстрация Orbo перед комиссией ученых, намеченная на июль 2007 года, не состоялась «по техническим причинам». Позже компания всё же пыталась выпустить своё чудо-творение на рынок, представляла его на суд учёных (которые объявили, что оно не работает) и закрылась в 2016 году. Многие считают, что эпопея с «вечным двигателем» была просто маркетинговым ходом.

EmDrive — ещё один пример «невозможного» двигателя, с медным резонатором в виде усечённого конуса и магнетроном. В большинстве исследований не удалось обнаружить заявленного эффекта

Подозрительные типы

Физики делят вечные двигатели на два типа.

Любая машина, получившая энергию, производит эквивалентную ей работу и (или) тепло. Если работы или тепла больше, чем энергии, мы имеем дело с вечным двигателем первого типа — самым популярным среди изобретателей. Представим, что какой-то мрачный гений поставил несбалансированное колесо на чудо-подшипник. Достаточно один раз толкнуть его — и оно должно крутиться, ускоряясь до тех пор, пока не разлетится на части. Это называется «нарушением закона сохранения энергии».

Двигатель второго типа полностью преобразует окружающее тепло в работу, игнорируя второе начало термодинамики. Сегодня высказываются предположения о том, что создание некоего подобия такого устройства все же возможно, если речь идет о преобразовании не просто тепла, а темной энергии или темной материи, из которой создана наибольшая часть нашей Вселенной.

Вечные двигатели в фантастике можно тоже поделить на четыре категории.

«Водопад» Эшера (1961). Вода вращает колесо, поднимается наверх и снова участвует в работе.

Самый простой вид вечного двигателя основан на неких магических эффектах. К примеру, в романах Уэллса упоминается чудо-материал «кейворит» с сильными антигравитационными свойствами. Если изготовить колесо, половина которого сделана из кейворита, оно будет крутиться с постоянным ускорением. В мирах фэнтези вечный двигатель не востребован, ведь вместо конструирования громоздкого механизма всегда можно сотворить перманентное заклинание (уборка помещения в диснеевском «Ученике волшебника», либо горшочек, варящий бесконечное количество каши в сказке Андерсена).

Вечный двигатель второго вида — «невозможный механизм» — действует с заведомым нарушением законов природы и имеет чисто умозрительный характер. Хорошим примером такой парадоксальной конструкции служит водяная мельница нидерландского художника Мориса Эшера (1898—1972).

К третьему — «субъективному» виду вечного двигателя относится агрегат, работающий так долго, что для практического опровержения его «вечности» не хватит даже нескольких человеческих жизней. Источником энергии здесь обычно служат какие-либо «вечные» природные явления.

«Атмос». Заплатите свыше тысячи долларов и сэкономьте на батарейках.

Этот вид возможен не только в фантастике. Например, часы «Атмос» швейцарской фирмы Jaeger-LeCoultre работают от суточных колебаний температуры воздуха. Они заполнены этилхлоридом, который расширяется при нагреве и заводит пружину. Для минимизации трения крутильный маятник совершает лишь 1 оборот в минуту (в 150 раз медленнее, чем у обычных часов). Перепада в 1 градус достаточно, чтобы часы шли два дня. Теоретически, эти часы могут пережить не одного владельца. Но на практике гарантийный срок обслуживания разных моделей «Атмоса» составляет 20—30 лет.

Ещё один  вид устройств, которые можно принять за вечный двигатель, — преднамеренно усложненные механизмы длительного действия, выполняющие какую-либо примитивную задачу. Обывателю трудно понять цель и принципы их работы.

Столкнувшись с таким «вечным двигателем», можно на 99% быть уверенным, что его «изобретатель» — жулик. Чрезмерные усложнения конструкции нужны лишь для того, чтобы запутать наблюдателя и скрыть реальный источник движения (обычно — мощная пружина, спрятанная в пустотелой оси какой-либо шестеренки).

Бесконечное движение шарика по желобу «вибрационного механизма». «Изобретение» художника Рейдара Финсруда можно увидеть в его галерее в Осло.

Это интересно

Часы Артура Беверли.

В университете Отаго (г. Данидин, Новая Зеландия) находятся механические часы, построенные Артуром Беверли в 1864 году. Они заводятся от перепадов атмосферного давления и суточных температур. Часы работают уже 143 года. Этот эксперимент считается самым длительным в мире, однако термин «субъективный вечный двигатель» здесь неприменим. Их останавливали несколько раз для чистки, устранения поломок, а также в тех редчайших случаях, когда среднесуточная температура и давление были стабильны. Самыми старыми в мире работающими часами считаются куранты собора в Солсбери (Великобритания), установленные примерно в 1386 году.

Айзек Азимов не одобрял идею получения энергии из ничего. Он считал, что человечество будет развиваться, «сжигая» звезды. Вечно это длиться не может, однако писатель вышел из положения с присущей ему элегантностью: в рассказе «Последний вопрос» два пьяных техника задали суперкомпьютеру вопрос о том, как можно обратить энтропию вспять и продлить жизнь Вселенной (получив, таким образом, бесконечную энергию). Суперкомпьютер думал триллионы лет, постоянно эволюционируя, а в конце света, после тепловой смерти Вселенной, нашел ответ и сказал: «Да будет свет». Это можно понять следующим образом: энергия вечна, только вечно использовать ее нельзя. Рано или поздно все придется начинать с начала.

Существуют игры, позволяющие почувствовать себя сумасшедшим ученым, — например, The Incredible Machine (TIM) или Armadillo Run. Последняя якобы более реалистична, однако и в том, и в другом случае программы просчитывают физику таким образом, что умелый игрок может сконструировать вечный двигатель.

TIM и Armadillo Run.

* * *

Ничто не вечно, даже двигатели. Благородные безумцы древнего мира проектировали устройства, принципов действия которых они не понимали, и убеждали себя в том, что их машины будут работать вечно. Им на смену пришли ловкачи, проявлявшие чудеса изобретательности лишь в области сокрытия реальных источников энергии их двигателей. Сегодняшние непризнанные гении стремятся быть «ближе к народу», предлагая самый ходовой ресурс — бесконечное количество электроэнергии. А пока они доводят свои генераторы до ума, вы можете за несколько долларов купить на их сайте видеоролик, показывающий тестовую модель в работе. Раньше это было дешевле — посмотреть на колесо, крутящееся в амбаре, стоило лишь пару медных монет.

Наибольшая часть искренних попыток изобрести вечный двигатель приходится на людей без особых познаний в физике, но обладающих «золотыми руками» и страдающих от «творческого зуда». Интересно, что около трети из них — пенсионеры. В подавляющем большинстве случаев их проекты основаны на идеях вековой давности, причем авторы не ограничиваются одним «изобретением». Озарение приходит к ним чуть ли не каждый день, поэтому революционные чертежи поступают в патентное бюро не единицами, а килограммами.

В каком-то смысле вечный двигатель действительно существует — в виде его вечных поисков. Он работает по замкнутому циклу: то, на чем обожглись средневековые естествоиспытатели, сегодня вновь красуется на испытательных стендах. Но, может быть, это и к лучшему, ведь однажды именно так был придуман паровой насос, а Архимед перед тем, как крикнуть «Эврика!», собирался всего лишь помыться.

Стоит ли изобретать вечные двигатели? — Энергетика и промышленность России — № 10 (14) октябрь 2001 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 10 (14) октябрь 2001 года

Среди большого и все возрастающего по численности племени изобретателей всегда находятся увлеченные мечтатели или максималисты, которые пытаются сотворить ни много ни мало эликсир бессмертия и вечной молодости, некий философский камень и вечные двигатели.

Кстати, последние часто называют «перпетуум-мобиле», поскольку это слово произошло от латинского perpetuum mobile, что означает вечно движущееся или вечный двигатель. Истории известны многие тысячи таких «открытий» и связанных с ними судеб их неистово увлеченных авторов, наполненных радостями творчества, восторгами полученных сопутствующих побочных результатов и горькими разочарованиями за несостоявшиеся результаты.

Да, пока еще никому не удалось сконструировать вечный двигатель и составить рецепт эликсира бессмертия. Но при этом сам собой напрашивается вопрос учебника: так стоит ли вообще тогда заниматься изобретением «вечного» двигателя? Поначалу так и хочется сказать — не стоит, не надо терять время на их поиск и создание! Но многовековая мировая и отечественная история работы над «вечным» двигателем не позволяет нам дать такой скоропалительный, а может быть, и легкомысленный ответ.

Если мы обратимся с этим вопросом к популярным книгам и сугубо научным историческим источникам, к простым безвестным инженерам или известнейшим мэтрам науки, то мы никогда не получим на него однозначного ответа. Не будем спешить с ответом и мы и поглубже вникнем в эту бессмертную творческую и философскую проблему.

Вначале была алхимия

Одними из первых, кто открыл эпоху создания «вечных двигателей», были алхимики (здесь под термином «вечный двигатель» мы подразумеваем не только техническое устройство, а любой объект творческой и изобретательской деятельности,
обладающий свойствами «абсолютности», «вечности»). «Химия — дочь алхимии» — так высоко оценил роль алхимии, одного из самых ложных учений среди многих лжеучений прошлой поры, гений русской и мировой математики Николай Лобачевский. Эта «наука» родилась еще в первых столетиях нашей эры в Египте, перекинулась на другие страны и была узаконена арабами. Они присоединили к более раннему термину «химия» (наука о превращениях веществ) артикль «ал» и тем самым ввели алхимию в круг других наук, известных на Земле к тому времени. В основу своих воззрений алхимики взяли убеждение в одушевленности металлов. Якобы металлы все время «растут» и «созревают» в лоне Земли, чем и обусловлены их превращения.

Еще с времен средневековых алхимиков, открывших в поисках «философского камня» много новых и ценных химических веществ, история хранит немало примеров, когда азартная погоня за призраком приводила к важным изобретениям, не имевшим иногда никакой видимой связи с намерениями искателей. Так, американский наборщик Хьятт, обуреваемый благим желанием искусственно создать слоновую кость для бильярдных шаров (за это была обещана огромная премия), изобрел в 1863 году первую в мире пластмассу, которая под именем целлулоида получила широчайшее применение и быстро разошлась по белу свету.

Но следует ли отсюда, что многие изобретатели просто счастливчики, которым случайно повезло? Навряд ли это так!

Вспомним, что любой творческой находке предшествует обычно довольно длительная, порой мучительная стадия поисков. Еще задолго до успеха изобретатель как бы настроился на верный результат. Такое сосредоточенное, вдохновенное состояние, по-видимому, резко обостряет способность нашего мозга находить и анализировать нужную информацию. И достаточно лишь легкого намека, мимолетного наблюдения, а порой и просто переключения внимания, чтобы возникло озарение и оригинальное решение загадки явилось вдруг из небытия как бы само собой. Обостренная избирательность и особая зоркость нередко позволяют первооткрывателю добиться цели, пользуясь доступными и широко известными сведениями.

Свою задачу алхимики усматривали в содействии с помощью некоего эликсира бессмертия, философского камня естественному взрослению металлов, которые проходят те же, что и человек, ступени судьбы. Заветная цель — вырастить из недозрелых состояний — зрелые, из неблагородных металлов — благородные (из меди — золото, из железа — серебро).

Сейчас нам очевидно, что это была чистая утопия. Но, овладев умами пионеров, алхимиия увлекла их жаждой поиска и проложила первые тропинки к большой и истинной науке. Расцвет алхимии пришелся на 15 — 17-й век, и это как раз в то время, когда она жестоко преследовалась Церковью. Многие ученые того времени, обвиненные в занятиях черной магией и распространении учения сатаны, закончили свою жизнь в тюрьмах и даже были казнены.

В то же время алхимия помогла людям открыть немало секретов природы, принесших пользу человечеству. Люди научились делать сплавы, различные красители, стекло.

Немецкий алхимик Бранд, пытаясь добыть философский камень, открыл новый химический элемент фосфор. В другое время немецкие же алхимики «варили» (в 1710 году) в одной из примитивных лабораторий золото. Естественно, что это им сделать не удалось, зато они изобрели фарфор знаменитой саксонской марки.

Perpetuum mobile какой он есть

Одно из направлений поисков творцов, энтузиастов и упорных изобретателей — это создание, разработка «абсолютного двигателя», «вечного двигателя», который, будучи однажды запущен в действие, совершал бы работу неограниченно долгое время без привлечения энергии со стороны.

Первое упоминание о вечном двигателе ученые обнаружили в древней санскритской рукописи «Сиддхантасиромани», написанной великим индийским математиком Бхаскаром примерно в 1150 году. В этой книге рассказано о колесе, которое имело специальные полости, заполненные ртутью. Утверждалось, что если такое колесо закрепить на оси и придать ему первоначальное вращение, то оно в дальнейшем будет вращаться вечно.

Аналогичное колесо было описано и в астрономическом кодексе короля Кастилии Алфонса Великого, относящемся к 1272 году.

В арабской рукописи 1200 года, написанной Фахр ад дин Ридвана бен Мухаммедом, изложено три разных конструкции вечных двигателей.

Изыскания в этой области особенно активизировались в 16-м веке, когда началось бурное развитие машинного производства.

В изданной в начале этого века книге итальянского врача, философа и алхимика Марко Антонио Зимара «Пещера медицинской магии» описана «вечная ветряная мельница». Этот изобретатель предложил поставить напротив лопастей колеса ветряной мельницы кузнечные меха (воздушные насосы), приводимые в действие самим колесом. Зимара, по-видимому, был уверен, что воздух, выходящий из мехов, способен вращать то же самое мельничное колесо, которое и приводит в движение эти меха.

В литературных источниках тех времен содержатся описания «вечных двигателей», основанных на использовании энергии воды. Основным элементом таких двигателей являлся спиральный водяной подъемник, так называемый, архимедов винт. При этом идея вечного движения казалась чрезвычайно простой: архимедов винт поднимает воду из резервуара на какую-то высоту, эта вода падает на лопасти водяного (мельничного) колеса, которое при этом вращается и, в свою очередь, приводит в движение архимедов винт.

Гипотеза создания идеально экономичной машины занимала тогда и сейчас занимает умы не только мечтателей — самоучек, но и умы многих видных ученых. Понятно, что вечный двигатель так и остался «работающим» лишь в воображении его творцов. Хотя их замыслы и были утопичны, попытки материализовать идею, споры вокруг нее принесли немало интересных теоретических и конструктивных решений, позволили выявить новые закономерности, увидеть ранее неизвестные процессы.

Приведем исторический факт, произошедший с нидерландским математиком С. Стевиным в 1857 году. Работая над вечным двигателем, он поставил такой эксперимент. Соединив 14 шаров в одну цепь, он накинул ее на трехгранную призму в надежде, что шары, скатываясь по наклонной грани, вовлекут в движение всю цепь и создадут за счет этого непрерывное ее вращение. Но, несмотря на страстное желание изобретателя, шары не захотели непрерывно вращаться, а неподвижно зависали в накинутом на призму положении. Зато эта неподвижная система навеяла ему идею равновесия. Данный результат и вошел в научную терминологию как закон равновесия сил на наклонной плоскости.

Рассмотрим исторические примеры некоторых вечных двигателей.

Мнимый самодвижущийся механизм — один из древнейших проектов вечного двигателя. В его теле имеется ряд улиткообразных камер, в каждую из которых помещен тяжелый груз-шар. Изобретатель воображал, что шары с одной стороны колеса (например, с правой) всегда находятся ближе к краю обода колеса, чем с левой, и своим весом заставят колесо бесконечное время вращаться, стоит лишь один раз подтолкнуть его в направлении движения по часовой стрелке. Ясно, что при демонстрации этого чуда произошел конфуз — колесо всякий раз после его запуска останавливалось.

Этот пример пришел в нашу литературу из Западной Европы. Однако нечто подобное имело место и в практике российских изобретателей — самоучек. Интересный эпизод неудачной демонстрации такого вечного двигателя можно найти в рассказе нашего соотечественника — писателя Н.Е.Петропавловского с символическим названием «Perpetuum mobiliе». Вот как он образно рассказывает об изобретателе — крестьянине из Пермской губернии Лаврентии Голдыреве, изображенном в этом рассказе под псевдонимом Пыхтин.

«Перед нами стояла странная машина больших размеров, с первого взгляда похожая на тот станок, в котором подковывают лошадей; виднелись плохо тесаные деревянные столбы, перекладины и целая система колес, маховых и зубчатых; все это было неуклюже, не обстругано, безобразно. В самом низу, под машиной, лежали какие-то чугунные шары; целая куча этих шаров лежала и в стороне.

— Это она и есть? — спросил управляющий.

— Она — с…

-Такое чудовище! Ты бы хоть немного обтесал ее.

— Да, она точно… не обтесана малость.

— Что же, вертится она? — спросил управляющий.

— Как же, вертится…

— Да у тебя есть лошадь, чтобы вертеть-то ее?

— Зачем же лошадь? Она сама, — отвечал Пыхтин и принялся показывать устройство чудища.

Главную роль играли те чугунные шары, которые были сложены тут же в кучу.

— Главная сила в этих вот шарах… Вот глядите: наперво шар бухнется на этот черпак… отсюда свистнет, подобно молнии, вон по этому желобу, а там его подденет тот черпак, и он перелетит, как сумасшедший, на то колесо и опять даст ему хорошего толчка, — такого то есть толчка, от которого он зажужжит даже… А пока этот шар лежит, там уже свое дело делает другой… Там уж он опять летит … бросится на тот черпак, перескочит на то колесо и опять р-раз! Так и далее. Вот она в чем штука- то … Вот я пущу ее…

Пыхтин торопливо метался по сараю, собирая разбросанные шары. Наконец, свалив их в одну кучу подле себя, он взял один из них в руку и с размаху бухнул его на ближайший черпак колеса, потом быстро другой, за ним третий… В сарае поднялось что-то невообразимое: шары лязгали о железные черпаки, дерево колес скрипело, столбы стонали. Адский свист, жужжание, скрежет наполнили полутемное место …

Как нам нетрудно догадаться, машина вращалась до тех пор, пока изобретатель продолжал подбрасывать все новые и новые шары. Сила их удара и вес были единственным источником работы мнимого вечного двигателя. И Пыхтин невольно сказал правду, что «главная сила в этих вот шарах».

Рассказывают, что позднее изобретатель глубоко разочаровался в своем детище, когда он представил его на промышленную выставку в Екатеринбург и впервые увидел настоящие действующие машины. Когда посетители выставки попросили его рассказать об изобретенной им «самодвижущейся машине», он в отчаянии произнес: — «Да ну ее к шуту! Прикажите изрубить ее на дрова …»

Безобидным представляется использование «вечных двигателей» в рекламных целях. Об одном из таких примеров их «применения» рассказал автор широко известных и увлекательных книг по физике, астрономии и математике Я.И.Перельман. В одном из крупных кафе в Лос-Анджелесе (Америка) для привлечения внимания публики на входной гигантской рекламе был установлен «вечный двигатель» в виде колеса с перекатывающимися шарами. Этот двигатель незаметно приводился в действие искусно скрытым электродвигателем, хотя всем прохожим и посетителям казалось, что колесо двигают перекатывающиеся в прорезях тяжелые шары. Рабочие — слушатели школы Я.И. Перельмана — были страшно поражены увиденным и не хотели верить доказательствам учителя о невозможности вечных двигателей. Учителя выручило только то, что в городе в выходные дни электрическая сеть полностью отключалась. Зная об этом, он посоветовал слушателям наведаться к витрине в эти дни. Последовав его совету, они увидели, что по выходным дням двигатель не работал и предусмотрительно прикрывался занавеской. И за счет этого, как шуточно пишет автор, закон сохранения энергии вновь завоевал доверие слушателей.

Важно отметить, что открытиями вечных двигателей, как правило, занимаются «бессребреники», т.е. люди, которые это делают не ради корысти, не ради денег, не ради золота, а в силу своей творческой увлеченности, своего новаторского призвания. Яркой иллюстрацией сказанного может служить ученый — алхимик Бертольд, описанный А.С.Пушкиным в его прозаическом произведении «Сцены из рыцарских времен». Бедный ученый Бертольд делает бесконечные опыты по получению золота из разных химических элементов. Его многообещающие опыты поддерживает кредитами богатый купец Мартын в надежде на успех изобретателя. В одном из диалогов между ними Мартын спрашивает: «Если твой опыт тебе удастся и у тебя будет золота и славы вдоволь, будешь ли ты наслаждаться жизнью?» В ответ ему Бертольд говорит: «… Займусь еще одним исследованием. Мне кажется, есть средство открыть перпетуум-мобиле. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому. Видишь ли, добрый мой Мартин, делать золото задача заманчивая, но найти перпетуум-мобиле. .. О!» Как говорится, комментарии здесь излишни. Можно лишь при этом упомянуть, что А.С.Пушкин написал это произведение под впечатлением незадолго до этого (в 1834 году) изобретенного в Санкт-Петербурге академиком Борисом Семеновичем Якоби, которого он знавал лично, первого электрического приводного двигателя. Этот двигатель, питающийся на постоянном токе от батареи Вольта, настолько поразил своей новизной и оригинальностью просвещенных современников, что они долгое время называли его «перпетуум-мобиле».

Прослеживая историю, можно заметить, что одни изобретатели и ученые горячо верили в возможность создания вечного двигателя, другие — упорно сопротивлялись этому, отыскивая все новые истины. Галилео Галилей, доказывая, что любое имеющее тяжесть тело не может подняться выше того уровня, с которого оно упало, открыл закон инерции. Таким образом, польза для науки шла как со стороны верующих, так и неверующих. Известный физик, академик Виталий Лазаревич Гинзбург считал, что по существу идея вечного двигателя была научной. Плохо ли, хорошо ли, но она готовила благодатную почву грядущим естествоиспытателям для постижения более высоких истин. Как хорошо сказал томский профессор, философ А.К.Сухотин: «…неуклонно подогревая интерес, идея вечного двигателя стала своего рода идейным двигателем вечного сгорания, подбрасывающим свежие поленья в топки ищущей мысли».

Тем временем, из-за большого числа заявок изобретателей на выдачу патентов на придуманные ими вечные двигатели, ряд национальных патентных ведомств и академий наук зарубежных стран (в частности, Парижская академия наук приняла запрет еще в 17-м веке) приняли решение вообще не принимать к рассмотрению заявки на изобретения абсолютного двигателя, поскольку это противоречит закону сохранения энергии.

Всемирно известный в области механики советский академик Борис Викторович Раушенбах считает такие решения научных организаций ошибочными и вредными для дальнейшего развития науки. Он утверждает, что наука должна глубоко исследовать, доказывать и терпеливо разъяснять, а не пресекать и, тем более, не запрещать любые изобретения («не накидывать уздечку на исследовательскую активность, куда бы она ни расходовалась»). Понятно, что принцип сохранения энергии никакими конструкциями вечных двигателей не поколебать, но возможны уточнения, выяснение сфер его применения и пересечения с другими физическими принципами. Открылось же, например, что этот закон комбинируется с законом сохранения массы, и такое проявление пошло на пользу более глубокого осмысления этих двух законов.

Авторы полностью разделяют это мнение и считают, что объектом изобретательской и творческой деятельности может быть любой объект и даже перпетуум-мобиле, «вечный двигатель». Главное, при этом не надо бояться прослыть чудаком. «Чудаки, — говорил великий русский писатель Алексей Максимович Горький,- украшают мир!».

А вдруг?..

Живет в Самаре интереснейший человек — изобретатель Александр Степанович Фабристов, которому ныне перевалило за 80 лет. Еще в молодости он увлекся идеей вечного двигателя, много сочинил его конструкций, создал много образцов, но все неудачно. И только лет 10 назад создал наконец устройство, которое он называет «вечный двигатель» и которое, как он убежден, способно вырабатывать «бесплатную» энергию только за счет сил гравитации. Его устройство не так уж хитро по конструкции и состоит из 8 металлических «стаканов», укрепленных на крестовине, из свинцовых уголков, храповиков и двух шестеренчатых дуг. «Стакан», прикрепленный к крестовине, движется по кругу, проходит через одну дугу — угольник внутри перемещается, и силовое плечо становится больше. Проходит через другую — угольник встает на прежнее место. Так что получается, что у четырех «стаканов» с одной стороны масса значительно больше, чем у стаканов с другой, из-за действия сил гравитации. К сожалению, его «вечный двигатель» не запатентован, и не апробирован, так как и наш российский институт патентной экспертизы не принимает к рассмотрению проекты таких двигателей.

Создать же опытный образец изобретателю — одиночке не под силу, а промышленным предприятиям вроде бы и неприлично заниматься разными выдумками. А ведь, по идее, это экологически чистый двигатель, не портящий ландшафт и природу, не загрязняющий атмосферу. Кстати, будет занимательно узнать, что недавно автор непризнанного изобретения сочинил стихи о вечном двигателе, а его товарищ по хору (где он поет в клубе ветеранов Пушкинского дома) положил эти стихи на музыку.

Высокое качество вечный двигатель по отличным ценам

О продукте и поставщиках:
Хороший. вечный двигатель помогает вашему устройству эффективно работать без каких-либо проблем. На Alibaba.com вы найдете самые продаваемые. вечный двигатель по доступным ценам. Эти эффективные. вечный двигатель изготовлены из качественных материалов, повышающих надежность при работе даже в тяжелых условиях. Независимо от того, какое устройство вы используете, вы можете найти лучший продукт, который выполняет эту работу. 

В прошлом эти. вечный двигатель раньше были огромных размеров, что делало их громоздкими и не универсальными. Со временем технология значительно улучшилась, и в настоящее время это происходит. вечный двигатель бывают разных размеров с более широким набором функций. Здесь вы найдете широкий выбор. вечный двигатель, который идеально подходит для вашего устройства.

Продукты на этой платформе обеспечивают качество и эффективность в зависимости от различных потребностей и бюджетов. Продукты на платформе соответствуют установленным стандартам, обеспечивая эффективное функционирование. Производители этих. вечный двигатель имеют опыт производства и предлагают продукты, которые адаптируются к меняющимся потребностям рынка. Файл. Представленные здесь вечный двигатель предлагают большой набор функций на выбор: крутящий момент, количество оборотов в минуту, бесщеточные двигатели и размер, что позволяет вам покупать лучшее. вечный двигатель в соответствии с вашими требованиями и бюджетом.

На Alibaba.com вы можете получить. вечный двигатель предложения и предложения с учетом вашего бюджета. Получите качественную долговечность. вечный двигатель для удовлетворения всех ваших потребностей в обширном ассортименте продуктов, предлагаемых на продажу, в зависимости от ваших требований к размеру, номинальной мощности и простоте обслуживания.

Как это работает: вечный двигатель

Классификация: никак нет

Вечных двигателей не существует. Тем не менее они делятся на несколько типов.

Вечные двигатели первого рода претендуют на создание энергии из ничего в нарушение первого начала термодинамики (закон сохранения энергии). Не работают.

Вечные двигатели второго рода пытаются многократно использовать однажды уже потраченную энергию, нарушая второе начало термодинамики (принцип неубывания энтропии, или беспорядка). Не работают.

Мнимые вечные двигатели незаметно подпитываются энергией из внешней среды. Работают, но ложно выдаются за вечные двигатели.

Жульнические вечные двигатели создают впечатление работающего perpetuum mobile за счет спрятанного источника энергии. Работают, но вечными двигателями не являются.

Механический вечный двигатель

Perpetuum mobile первого рода

Одна из ранних моделей вечного двигателя. Слева от оси грузов больше, чем справа. С первого взгляда кажется, что левая часть всегда перевешивает, заставляя колесо крутиться. Наверху грузы переваливаются справа налево, и движение продолжается вечно. Но при более внимательном рассмотрении видно, что хотя грузов справа и меньше, но у них больше рычаг, и именно правая сторона может перевешивать.

На самом деле. Истина, как водится, посередине: грузы с двух сторон уравновешивают друг друга, и колесо, немного покачавшись, попросту остановится.

Поплавковый вечный двигатель

Perpetuum mobile первого рода

Боги заставили Сизифа тащить в гору камень, который срывался и катился вниз. Изобретатели этого двигателя решили, что закон Архимеда может работать не хуже наказанного царя Коринфа. Связанные в цепочку запаянные поплавки всплывают в воде, а на воздухе опускаются под действием силы тяжести, вращая соединенные с ними колеса.

На самом деле. Проблема в том, что при входе в воду поплавки должны преодолеть ее сопротивление и приподнять всю цепочку, чтобы высвободить для себя место. На это уходит ровно столько же энергии, сколько «вырабатывает» двигатель. Без участия богов лишней энергии не получится.

Капиллярный вечный двигатель

Perpetuum mobile первого рода

Сила тяжести не дает покоя многим изобретателям вечных двигателей: если хитрым образом преодолеть ее без затрат энергии, а потом сбросить поднятый груз, то на выходе получится «бесплатная» работа. Например, можно заставить воду подниматься из бассейна в стоящий на возвышении сосуд за счет капиллярного эффекта. Из емкости вода будет выливаться обратно в бассейн и крутить колесо.

На самом деле. До определенной высоты вода действительно сама движется вверх, но вот капать в верхнюю емкость она не станет: жидкость удержит тот же капиллярный эффект, который поднял ее из бассейна.

Демон Максвелла

Perpetuum mobile второго рода

Крошечное разумное существо, которое сидит в стакане, разделенном перегородкой, и поднимает ее, чтобы пропустить быстрые молекулы в одну сторону, а медленные в другую, придумал человек, максимально далекий от вечных двигателей. Великий физик Джеймс Максвелл вряд ли предполагал, что изобретатели perpetuum mobile по-своему оценят потенциал созданного им демона. Конечно, они выдумывали вместо этого мифического существа всевозможные механизмы, в том числе и с наномоторами, но суть оставалась неизменной: сделать так, чтобы в одной части сосуда молекулы двигались быстрее, чем в другой, а из возникшего перепада температуры и давления получить энергию.

На самом деле. Эта заманчивая схема вполне может работать, но только при наличии настоящего демона. Без него на сортировку молекул придется тратить энергию, что лишает всю затею смысла.

Вечные часы

Мнимый perpetuum mobile

В 1864 году новозеландский часовщик, математик и астроном Артур Беверли построил часы, идущие без подзавода по сей день. Правда, их несколько раз останавливали для чистки, а однажды они встали сами, но потом вновь начали отсчитывать время. Конструкция хронометра очень проста. В резервуаре с маслом и воздухом плавает грузик, который поднимается и опускается при изменении уровня масла. Движения грузика взводят пружину часов.

На самом деле. Все законы физики строго соблюдаются, но часы Беверли не вечный двигатель. Они незаметно подпитываются энергией из окружающей среды — уровень масла изменяется в зависимости от атмосферного давления и температуры.

Тепловой насос

Мнимый perpetuum mobile

Фактически это холодильник, поставленный камерой в окно, а радиатором в комнату. На обогрев помещения поступает тепло — не только выработанное за счет электричества, но и «высосанное» из холодной окружающей среды. Комната получает в 3–5 раз больше энергии, чем тратится электричества!

На самом деле. Из обогревателя с КПД выше 100% вышел бы отличный вечный двигатель, если бы не одно но. Переход электричества в тепло необратим, и извлечь из лишних градусов прежнее количество электроэнергии нельзя. Так что отапливать дом холодильником задаром не получится, хотя сэкономить можно прилично.

Генератор Бедини

Жульнический perpetuum mobile (первого рода)

В 1984 году американский электрик Джон Бедини закрепил на колесе магниты, поставил рядом индукционную катушку и пару аккумуляторов. Когда магнит приближался к катушке, он возбуждал в ней ток, заряжающий аккумулятор. А когда удалялся, электроника подключала другой аккумулятор, который питал катушку, отталкивал магнит и раскручивал колесо. Через некоторое время батареи менялись местами. Бедини утверждал, что заряд батарей полностью восстанавливается, а колесо может совершать дополнительную работу за счет «свободной энергии» неизвестной науке природы.

На самом деле. На практике колесо, разумеется, останавливалось, но с хорошими аккумуляторами крутилось достаточно долго, чтобы впечатлить дилетантов и убедить их заплатить за набор для сборки вечного двигателя в домашних условиях.

Установка нового аттракциона — гигантского маятника «Вечный двигатель» — уже началась, к прокатам он будет готов весной-2021

Эффект свободного падения, резкие подъемы с головокружительной скоростью на высоту десятиэтажного дома, захватывающее вращение на 360 градусов – новый аттракцион Сочи Парка собрал все экстремальные характеристики, которые оценят любители острых ощущений. 24 посадочных места расположены на вращающейся платформе, развлечение рассчитано на гостей ростом от 140 см. Производитель «Вечного двигателя» — итальянская компания Technical Park.

Всего два аналогичных аттракциона находятся в европейских парках, и единственный в России высотный маятник с полным вращением на 360 градусов будет установлен в Сочи Парке.

«Вечный двигатель» – четвертый из семьи экстремальных аттракционов Сочи Парка: сейчас в топе развлечений – гигантский перевернутый бумеранг «Квантовый Скачок» (скорость — 105 км\ч), самая протяженная в России американская горка «Змей Горыныч» (длина трека — 1056 метров) и самая высокая башня свободного падения в стране «Жар-Птица» (высота — 65 метров).

Новый аттракцион – один из сюрпризов сезона-2021, который стартует с 19 марта. Посещение «Вечного двигателя» будет включено в единый билет Сочи Парка.

За датой открытия аттракциона следите на sochipark. ru.

Сочи Парк — первый в России тематический парк развлечений, идея которого основана на культурном и историческом богатстве России. Лучший открытый парк развлечений России и СНГ (премия «Хрустальное колесо», 2015-2020), входит в топ-25 лучших парков Европы (TripAdvisor). На площади 28 га расположены 23 аттракциона, отель-замок Богатырь, детский центр Страна Медведия, колесо обозрения, дельфинарий, зоопарк и другие объекты.


Главные новости “Ъ-Кубань” на

10 простых советов по продлению срока службы двигателя

10 простых советов по продлению срока службы двигателя

«Вечный двигатель» или 10 советов, как продлить его срок службы

Искать ответ на вопрос как долго вам прослужит электродвигатель нужно не в ходе его эксплуатации, а намного раньше. Правильный выбор машины с учетом условий и регулярности ее применения — верный залог того, что она будет работать долго, надежно и эффективно. При этом, конечно, не стоит забывать о соблюдении рекомендаций по эксплуатации, грамотном монтаже и профессиональном обслуживании машины. Именно эти параметры будут определяющими в продолжительности ее жизни.

Теперь рассмотрим каждый из них подробнее и дадим еще несколько советов, на что стоит обратить внимание при эксплуатации электродвигателя, чтобы срок его службы был максимально долгим.

1. Покупайте правильный электродвигатель

Чтобы не приобрести очередную «головную боль» (в виде электродвигателя) на свой объект, посоветуйтесь со своими механиками. Именно эти люди будут сутки напролет обхаживать и заботиться о двигателях, чтобы машина не подвела в самый неподходящий момент. Они профессионалы и подберут то, что необходимо, а не то, что дешево или выгодно. Они умеют правильно, и главное — технически грамотно:

  • определить производителя и серию двигателя;
  • указать необходимую мощность и обороты;
  • уточнить вопрос по рабочему напряжению, способу монтажа, климатическому исполнению;
  • обратить внимание на значения КПД и cos φ;
  • указать дополнительные требования к машине.

В том случае, если вы живете по правилу — доверяй, но поверяй — можете совершенно бесплатно получить необходимые рекомендации у наших специалистов.

2. Установите прямую связь со специалистами завода-изготовителя

Это позволит вам напрямую с разработчиками электродвигателя технически грамотно и быстро решать все вопросы, связанные с обслуживанием и ремонтом. Предоставляя обратную связь производителю, вы, хотите того сами или нет, делаете неоценимый вклад в повышения уровня качества производимой производителями продукции.

3. Соблюдайте технику безопасности при проведении монтажных работ и советы по эксплуатации

Установка электродвигателя производится, как правило, с помощью кранов или ручных лебедок, а также талей и других устройств, расположенных над местом его эксплуатации. Обязательно проверяйте возможности их нагрузки!

Также не забывайте, что центровка электродвигателей с технологической машиной, проверка воздушных зазоров, замена смазки в подшипниках, подгонка и регулировка щеток у электродвигателя с фазным ротором, проверка сопротивления изоляции обмоток должны происходить только при отключенном рубильнике, вынутых плавких вставках предохранителей на питающей линии с вывешиванием запрещающего плаката на рубильнике.

При монтаже необходимо обратить особое внимание на состояние электродвигателя и не допускать использования инструмента, имеющего дефекты.

4. Своевременно выполняйте регламентные работы

В первую очередь, проводите регулярный внешний осмотр во время работы двигателя. Эта мера носит профилактический характер, но очень важна. Она позволит предупредить возникновение неисправностей и, как следствие, предотвратить сбой в работе. Во время проведения осмотра очищается поверхность электродвигателя, производится затяжка болтовых соединений и крепления заземлений.

Не менее важно проведение работ по контролю основных параметров электрической машины. Сюда входят замер токов и проверка их на соответствие заводским параметрам. Перегрузка двигателя значительно сокращает срок его службы. Также необходимо убедиться в отсутствии посторонних шумов и вибрации, в том, что двигатель смазан, а его температура не превышает допустимые нормы (подробнее п. 7, 10).

5. Выбирайте энергоэффективные двигатели

Основным показателем энергоэффективности электродвигателя является его коэффициент полезного действия (далее КПД), который рассчитывается по формуле:

η=P2/P1=1 – ΔP/P1,

где Р2 — полезная мощность на валу электродвигателя,

Р1 — активная мощность, потребляемая электродвигателем из сети,

ΔP — суммарные потери, возникающие в электродвигателе.

Как мы видим, чем выше КПД (и соответственно ниже потери), тем меньше энергии потребляет электродвигатель из сети для создания полезной мощности.

Согласно эмпирическому закону срок службы изоляции уменьшается в два раза при увеличении температуры на 100 °C. Таким образом, срок службы двигателя с повышенной энергоэффективностью несколько больше, так как потери и нагрев меньше.

6. Применяйте электродвигатели с преобразователями частоты

Преобразователи частоты позволяют регулировать скорость вращения электродвигателя за счет изменения входной частоты. Это позволяет сэкономить как минимум 30% электроэнергии по сравнению с традиционными способами управления двигателями. Например, если снизить рабочую частоту всего на 20% (с 50 до 40 Гц), то потребление электроэнергии уменьшится вдвое!

Помимо энергосбережения преобразователи частоты увеличивают срок службы электродвигателя, повышают надежность всей системы, не требуют технического обслуживания.

7. Контролируйте температуру двигателя

Нормативный срок службы электродвигателя определяется допустимой температурой нагрева его изоляции. В современных двигателях применяется несколько классов изоляции, допустимая температура нагрева которых составляет:

  • Класс В — 130 °C,
  • Класс F — 155 °C,
  • Класс H — 180 °C.

Превышение допустимой температуры ведет к преждевременному разрушению изоляции и существенному сокращению срока его службы.

8. Следите за обмоткой электродвигателя

Здесь есть два варианта развития событий:

  • обрыв обмотки в треугольнике,
  • обрыв обмотки в звезде.

Рассмотрим каждый из них.

Обрыв обмотки в «треугольнике». Из практики известно, что оборванная обмотка никак не мешает нормальной работе электродвигателя. Оставшиеся две обмотки берут на себя всю мощность через подсоединение к сети по топологии «открытый треугольник». В результате двигатель набирает обороты, держит нагрузку, но происходит чрезмерный нагрев двух подключенных фаз. При относительно долгой эксплуатации асинхронного силового агрегата под нагрузкой на валу в таком неверном режиме включения происходит неминуемое выгорание задействованных обмоток статора.

Обрыв обмотки в «звезде». Обрыв обмотки статора в трехфазном электродвигателе, включенном в сеть по топологии «звезда», приводит к тому, что машина отказывается запускаться, если ее остановить. Двигатель греется, издает неприятный гул, вибрирует ротором, но не запускается. Обрыв обмотки приводит к тому, что не образуется вращающееся магнитное поле. Безусловно, двигатель можно запустить, но для этого необходимо предварительно раскрутить вал ротора. Естественно, возрастает электропотребление, шум, а также общий износ двигателя.

Единственно верное решение проблемы обрыва обмотки — это нахождение дефектной обмотки и ее перемотка. Любая скрутка, спайка внутри обмотки неприемлема. Лучше и надежнее перемотать всю обмотку, сохраняя число витков, а также сечение обмоточной проволоки.

9. Особое внимание — аварийный режим!

Многолетний опыт эксплуатации электродвигателей показал, что большинство существующих защит не обеспечивают безаварийную работу электродвигателя. Например, тепловые реле рассчитывают на длительную перегрузку 25-30% от номинальной. Но чаще всего они срабатывают при обрыве одной фазы при нагрузке 60% от номинальной. При меньшей нагрузке реле не срабатывает, электродвигатель продолжает работать на двух фазах и выходит из строя в результате перегрева изоляции обмоток.

Правильный выбор защитного устройства — это важный фактор в обеспечении безопасной эксплуатации электродвигателя. Приборы защиты электродвигателя от аварийных режимов можно разделить на несколько видов:

  • тепловые защитные устройства — тепловые реле, расцепители;
  • защитные устройства от сверхтоков — плавкие предохранители, автоматы;
  • термочувствительные защитные устройства — термисторы, термостаты;
  • защита от аварий в электросети — реле напряжения и контроля фаз, мониторы сети;
  • приборы МТЗ (максимальной токовой защиты), электронные токовые реле;
  • комбинированные устройства защиты.

При выборе релейной защиты проконсультируйтесь со специалистом.

10. Обращайте внимание на вибрацию и шум

Обращайте самое пристальное внимание на такие параметры электрической машины как вибрация и шум. Если они не в пределах нормы, то свидетельствуют о механической неисправности. Очень важно вовремя уловить данные изменения в работе машины, определить причины возникновения, и конечно же устранить их.

Если самостоятельно решить данный вопрос не получается, рекомендуем обращаться напрямую к производителям, обладающим необходимым оборудованием, и специалистам, регулярно решающими подобного рода задачи. Это сэкономит вам время и деньги!

Патент на вечный двигатель — патентная компания GlobalPatent

Оформление патентов на вечные двигатели и безопорные источники движения

Уважаемые Друзья!

Мы решаем сложные, нестандартные задачи наших клиентов, включая: оформление патентов на вечные двигатели и безопорные источники движения.

Сложность получения патентов на такие объекты заключается в том, что экспертиза Роспатент направляет предварительный отказ в выдаче патента, в котором указывает следующие причины:

  • одна из них внутриведомственная в аппарате Роспатента, которая основана на негласном соглашении среди аппарата Ведомства, чтобы такого рода объекты не пропускать и искать причины отказа на них.
  • другая причина заключается в отсутствии у любой такой заявки условия «промышленная применимость», поскольку ни вечный двигатель, ни безопорный движитель не могут быть заявлены в качестве родового понятия потому, что противоречат основным законам физики.

Единственный путь обойти это условие — создать действующую модель, провести ее испытания и получить акт испытаний, что она работоспособна и выполняет те функции, что заявлены в изобретении. В подавляющем большинстве случаев наличие рабочих моделей у авторов изобретений нет.

Чтобы автор все же мог получить патент на подобные нетрадиционные новшества необходимо искать пути для обхода препятствий, встречающихся на пути таких патентов: с замены родового понятия на такое, которое прямо не указывает на вечный или безопорный двигатель, и корректировкой технического результата на более простой и не связанный с вечным вращением или безопорным движением.

Ни родовое понятие (название изобретения), ни технический результат на защиту устройства или способа в целом не влияют, поскольку их защитой является формула, где описан сам принцип осуществления способа или конструкция устройства.

Международная патентная компания «ГлобалПатент» оказывает услуги по составлению описаний по таким сложным объектам.

Расценки на услуги такого рода индивидуальны в зависимости от сложности работы.

Чтобы сделать заказ на услуги воспользуйтесь формой — Оформить заявку

В любой момент Вы можете заказать звонок специалиста, связаться с нами по телефону горячей линии 8 (800) 775-24-50 (звонок по России бесплатный), задать вопрос в режиме онлайн или связаться со специалистом через Skype — globalpatent

Видеоуроки от GlobalPatent.

Вы придумали что-то новое, нужное миру? У Вас возникла гениальная идея? Оформите патент на изобретение!

 

Мы рады сотрудничеству с Вами!

Изобретатель не осмелится сказать «вечный двигатель»

Генератор «Перепитея» Тана Хейнса, кажется, превращает магнитное трение в магнитное усиление, заставляя двигатель ускоряться в контуре положительной обратной связи.

Тейн Хайнс знает послужной список изобретателей, которые заявляют, что совершили прорыв в методах производства электроэнергии, особенно когда они заявляют, что нарушают второй закон термодинамики. Время от времени ученый (обычно неподготовленный) приходит с машиной, которая якобы создает больше энергии, чем вложено.Каждый раз настоящие ученые осуждали идеи.

Вот почему 46-летний Хайнс, бросивший колледж из Оттавы, работающий над своим проектом с 1985 года, очень осторожен. Он первым признает, что не знает, как работает его машина с точки зрения физики. Он просто надеется, что кто-то другой поймет.

На прошлой неделе Хайнс продемонстрировал свою машину профессору Массачусетского технологического института Маркусу Зану, эксперту в области электромагнитных и электронных систем.Это оказалось достаточно интересным, чтобы поставить в тупик и профессора. Но Зан считает, что эту идею стоит изучить дополнительно. «Это необычное явление, которое я бы не предсказал заранее», — сказал Зан The Toronto Star. «Но я видел это. Это реально».

В аппарате Хайнса он объясняет, что магнитное трение каким-то образом превращается в магнитный импульс. Работая с электродвигателем, он прикрепил приводной вал к стальному ротору с небольшими круглыми магнитами, выстилающими его внешние края. В этой схеме простого генератора ротор вращался бы так, чтобы магниты проходили через катушку из проволоки прямо перед ними, генерируя электрическую энергию.

Затем Хайнс провел эксперимент: он перегрузил генератор, чтобы получить ток, который обычно заставляет катушку с проволокой создавать сильное электромагнитное поле. Обычно такое электромагнитное поле создает эффект, называемый «обратная ЭДС» из-за так называемого закона Ленца. Эффект должен оттолкнуть вращающиеся магниты на роторе и замедлить их до полной остановки двигателя в соответствии с законом сохранения.

Но вместо остановки ротор начал ускоряться. Хайнс вспоминает, что в первый раз, когда это произошло, магниты начали отлетать и ударяться о стены, когда он нырнул в укрытие.

Магнитное трение не отталкивало магниты и катушку с проволокой. Вместо этого, как объясняет Хейнс, стальной ротор и приводной вал отводили магнитное сопротивление от катушки обратно в электродвигатель. Фактически, обратная ЭДС усиливала магнитные поля, используемые двигателем для выработки электроэнергии и ускорения.

Чем быстрее двигатель разгоняется, тем сильнее электромагнитное поле, которое он создает на катушке с проволокой, что, в свою очередь, заставляет двигатель работать еще быстрее.Казалось, что Хайнс создал положительную обратную связь. Чтобы подтвердить теорию, Хайнс заменил часть приводного вала пластиковой трубкой, которая не проводила бы магнитное поле. Ускорения не было.

«Я могу сказать с полной уверенностью, что наша система нарушает закон сохранения энергии», — говорит он. Он называет свою систему «Перепитея», что по-гречески означает действие, оказывающее противоположный эффект от задуманного. Но он предоставит другим решать, можно ли описать эту технику как «вечный двигатель».«

В 2005 году Хайнс основал компанию под названием Potential Difference Inc. для разработки и продажи своего изобретения. Он также работал с исследователями из Университета Оттавы над его разработкой и продемонстрировал машину нескольким учреждениям, включая Университет Вирджинии, Университет штата Мичиган, Университет Торонто и Университет Куинса.

Хайнс также собирал деньги на свое изобретение, обращаясь к таким людям, как бывший вице-президент США Эл Гор, основатель Virgin Group Ричард Брэнсон, председатель Tesla Motors Илон Маск и проект Google «ReCharge IT».Из-за своей одержимости своей машиной он потерпел неудачу в браке и потерял опеку над двумя своими детьми и в настоящее время безработный. Он не верит, что его идея является научным прорывом в каком-либо виде — он просто думает, что она заслуживает исследования. Зан из Массачусетского технологического института соглашается.

«На мой взгляд, это неожиданно и ново, и стоит изучить все возможные преимущества, как только вы убедитесь, что это реальный эффект», — говорит Зан. «В домах людей и по всему миру установлено бесконечное количество индукционных машин.Если бы вы могли сделать их более эффективными в совокупности, это могло бы иметь большое значение ».

Источник: Звезда Торонто через Gizmodo

Ссылка : Изобретатель не осмелится сказать «вечный двигатель» (7 февраля 2008 г.) получено 15 августа 2021 г. с https: // физ.org / news / 2008-02-Inventor-Doesnt-perpetual-motion-machine.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Магнитная энергия | AltEnergyMag

Невозможно ли создать вечный магнитный генератор? Возможно, но на эту теорию было выдано несколько патентов, и поскольку стоимость энергии продолжает расти, все больше ученых будут искать способы сделать работающий практичный вечный магнитный генератор.

Магнитная энергия

Лен Кальдероне

Что, если вы выйдете из дома и сядете в машину будущего, похожую на пончик? Вы нажимаете кнопку, и автомобиль поднимается над землей примерно на фут. Небольшое подруливающее устройство перемещает транспортное средство вперед по мере того, как оно следует за электромагнитной полосой, встроенной в дорогу, при этом электромагнетизм отталкивает автомобиль от дороги.

Очевидно, что это всего лишь концептуальный автомобиль, представленный Volkswagen в Китае в рамках проекта «Народный автомобиль». Автомобиль VW Hover Car был представлен на Пекинском автосалоне 2012 года.

Сегодня существуют электродвигатели с электромагнитным и постоянным магнитом, которые осуществимы и используются. Большой спор заключается в том, существует ли такая вещь, как магнитный двигатель (генератор) постоянной энергии.

Электромагнитная энергия — это энергия, которая исходит от электромагнитного излучения, такого как радиоволны и волны видимого света, которое вызывает как электрические, так и магнитные поля.Компонент, который мы называем постоянным магнитом, представляет собой кусок магнитного материала, который после намагничивания или «заряжения» внешним магнитным полем сохраняет полезный большой магнитный момент после того, как намагничивающая сила снимается. Таким образом, постоянный магнит сам становится источником магнитного поля, которое может взаимодействовать с другими намагничиваемыми материалами или с электрическими токами.

Самая простая форма магнитной энергии — это фонарик Фарадея, который мы все видели. Вы встряхиваете фонарик взад и вперед, и это действие создает энергию для питания лампочки.Принцип достаточно простой. Магнит проходит взад и вперед через катушку с проволокой и создает электрический ток, который затем сохраняется в конденсаторе. Когда фонарик включен, конденсатор подает накопленную энергию в лампочку так же, как фонарь с батарейным питанием.

По сути, эта система состоит из пяти частей. Магнит — это то, что генерирует мощность, проходя через катушку с проволокой. Чем сильнее магнит, тем больше мощности вырабатывается при каждом встряхивании. Размер катушки с проволокой (количество витков) также определяет, сколько энергии вырабатывается при каждом проходе магнита.Конденсатор накапливает энергию, которую вы генерируете при встряхивании фонарика. Чем выше качество и больший размер конденсатора, тем больше световой поток. Кроме того, есть светодиодная лампа с пониженным энергопотреблением и долговечностью. Наконец, есть переключатель включения / выключения.

Возникает вопрос: «Можно ли создать вечный двигатель с помощью аналогичного процесса?» Вечный двигатель в замкнутой системе нарушает первый закон термодинамики. Машины, которые производят работу и энергию без ввода энергии, противоречат закону сохранения энергии.Согласно законам термодинамики энергия не может быть просто создана или уничтожена. Следовательно, настоящий вечный двигатель может никогда не оказаться жизнеспособным, но его можно будет создать близкую замену. В то время как энергия необходима для кратковременного запуска вечного двигателя, что-то простое, например, ручная рукоятка, может быть катализатором в устройстве, которое производит достаточно энергии, чтобы поддерживать себя и обеспечивать дополнительную мощность.

В этом типе двигателя используется конструкция с постоянными магнитами, в которой роторы удерживают постоянные магниты, расположенные вокруг вала.Эти магниты должны быть синхронизированы с магнитами статора; а для создания хорошей мощности нужны редкоземельные элементы. Без разумного запаса материала постоянных магнитов постоянные магниты не были бы очень постоянными. Проблема в том, что большая часть редкоземельных материалов, необходимых для изготовления надежных магнитов с длительным сроком службы, поступает из Китая.

Ниже приведен пример двигателя с постоянным магнитом и асинхронного двигателя с электромагнитным полем.

В асинхронном двигателе с электромагнитным полем вокруг статора создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной (возникающей одновременно) скоростью.Это вращающееся магнитное поле проходит через воздушный зазор и разрезает проводники ротора, которые были неподвижны. Из-за относительной скорости между неподвижными проводниками ротора и вращающимся магнитным полем в проводниках ротора индуцируется электромагнитное поле. Поскольку проводники ротора закорочены, через него начинает течь ток. И поскольку эти токонесущие проводники ротора помещаются в магнитное поле, создаваемое статором, они испытывают механическую силу, которая перемещает ротор в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле.

Двигатель с постоянными магнитами — это разновидность электродвигателя. В основном все типы двигателей работают, когда у них есть статор и ротор. Многие электродвигатели используют электромагнит для ротора. В двигателе с постоянными магнитами ротор содержит постоянный магнит, а не электромагнит.

Двигатель с постоянными магнитами способен создавать более высокий крутящий момент по сравнению с асинхронным двигателем. Кроме того, двигатель с постоянными магнитами может использоваться для производства энергии, а не для механического движения, особенно в ветроэнергетических устройствах.

Магниты в двигателе с постоянными магнитами сделаны в основном из неодима и поэтому являются чрезвычайно мощными и прочными постоянными магнитами. Для выработки электроэнергии ветер включает турбину, которая затем включает магниты генератора и вырабатывает электрический ток. В результате при преобразовании кинетической формы энергии ветра в электрический ток фактически теряется гораздо меньше энергии.

XEMC Darwind производит ветряные турбины высшего класса мощностью в несколько мегаватт на основе технологии генераторов на постоянных магнитах с прямым приводом.

Есть еще одно применение магнитов для создания эффективной энергии. Магнитогидродинамическое производство энергии основано на законе электромагнитной индукции Фарадея. То есть, когда проводящая жидкость, такая как плазма, протекает через магнитное поле, ионы будут двигаться в направлении, перпендикулярном как магнитному полю, так и направлению потока, и тогда возникнет электродвижущая сила. MHD — самая эффективная солнечная электрическая технология на сегодняшний день.

Слово Magneto Hydro Dynamic (MHD) происходит от слова Magneto, что означает магнитное поле, Hydro, что означает жидкость, и Dynamics, что означает движение.

Изображенный здесь МГД генерирует электричество непосредственно из тела очень горячего движущегося ионизированного газа без каких-либо механических движущихся частей. Солнечная энергия, сконцентрированная зеркалами и линзами, создает перегретые газы. Из-за более высокой температуры генерируемая солнечная МГД более эффективна, чем другие типы солнечных тепловых технологий, которые работают при гораздо более низкой температуре.

Магнитогидродинамика использует сверхпроводящие магниты для извлечения электричества из перегретого движущегося ионизированного газа.Благодаря технологии МГД использование сверхпроводящих постоянных магнитов чрезвычайно большого размера повышает эффективность.

Первоначально генераторы с постоянными магнитами производят электричество путем присоединения ручного кривошипа или турбины, которые запускают его движение. Ручной кривошип будет использоваться бытовыми генераторами, в то время как турбина нужна генераторам, которые управляют гидроэлектростанциями. Магниты, находящиеся внутри генератора, создают магнитное поле, которое запускает электричество, действующее в проводнике, каждый раз, когда он проходит.Последовательное движение проводника создает устойчивый поток электричества.

Тем не менее, как для электромагнитных двигателей, так и для двигателей с постоянными магнитами, для запуска двигателя необходим внешний источник. Идея вечного магнитного двигателя существует уже давно, но пока этот источник энергии не является жизнеспособным.

Идея магнитных вечных двигателей достаточно проста для понимания. Магнитные вечные двигатели приводятся в движение магнитами, которые заставляют пластины вращаться, и это движение приводит в движение генератор.Он может производить энергию или электроэнергию без необходимости в каком-либо внешнем источнике топлива. Электромагнитное поле, создаваемое расположением магнитов, является основой мощности, и после запуска генератора вы получаете всю необходимую электроэнергию абсолютно бесплатно. Генераторы, которые вы обычно найдете в доме, требуют источника топлива, чтобы они могли производить электричество.

Принцип работы магнитного вечного двигателя заключается в том, что роторы приводятся в движение точно расположенными магнитами, а вращение роторов приводит в действие магнитный генератор так же, как ветрогенератор получает энергию от вращающегося ротора.Все эти моторы хоть и называются вечными, но это не так. В какой-то момент все изнашивается, и в конечном итоге на магнитах заканчивается энергия. По сути, вечный двигатель — это двигатель, который работает в течение длительного периода времени.

Энергия двигателя с постоянным магнитом генерирует энергию из магнитных полей внутри магнитов. Эти поля можно использовать для инициирования силы, которая, в свою очередь, создает движение. Затем это движение можно использовать для создания энергии.

Генератор с магнитным приводом — это еще одно название постоянного магнитного генератора.Двигатели принимают силу, создаваемую полями внутри магнитов, и преобразуют эту силу в электрическую энергию.

Если вы возьмете достаточно магнитов и расположите их должным образом, они будут отталкиваться друг от друга. Расположив эти магниты в форме круга, вы теоретически создаете колесо, которое будет вращаться, поскольку магнитные поля толкают колесо. Вращающееся движение колеса — это то, как двигатель вырабатывает энергию. Поскольку энергия в магнитах длится много лет, колесо может вращаться и продолжать вращаться без необходимости когда-либо останавливаться, поэтому движение прялки создает энергию на многие годы.Это то, что делает генератор с магнитным приводом вечным генератором.

Джонсон двигатель с вечным магнитом патент номер 4151431

Невозможно? Возможно, но на эту теорию было выдано несколько патентов, и поскольку стоимость энергии продолжает расти, все больше ученых будут искать способы сделать работающий практичный вечный магнитный генератор.

Для дополнительной информации:

http: // www.levitationfun.com/mfield.pdf

http://www.smma.org/mmpa_pmg-88.pdf

http://askmar.com/Magnets/Modern%20Permanent%20Magnet%20Applications.pdf

http://freeenergynews.com/Directory/Howard_Johnson_Motor/1979Paper/

О Лен

Лен начал работать в аудиовизуальной индустрии в 1975 году и написал статьи для нескольких публикаций. Он также пишет редакционные статьи для местной газеты. Сейчас он на пенсии.

Эта статья содержит изложения личного мнения и комментарии, сделанные добросовестно в интересах общественности. Вы должны подтвердить все заявления у производителя, чтобы убедиться в их правильности.

Содержание и мнения в этой статье принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения AltEnergyMag

Комментарии (0)

Эта запись не имеет комментариев.Будьте первым, кто оставит комментарий ниже.


Опубликовать комментарий

Вы должны войти в систему, прежде чем сможете оставлять комментарии. Авторизуйтесь сейчас.

Рекомендуемый продукт

Iron Edison Литий-железный аккумулятор

Литий-железная солнечная батарея Iron Edison полностью совместима с популярными инверторами на батарейках и размещена в прочном стальном корпусе со встроенной системой управления батареями.Стандартные мощности варьируются от 2 до 42 кВтч, а для коммерческих приложений, таких как уменьшение пиковых нагрузок и ИБП, доступны специальные модели большой мощности и высокого напряжения. Батарея спроектирована и собрана в штаб-квартире компании недалеко от Денвера, штат Колорадо. Литий-железный аккумулятор Iron Edison — идеальная замена свинцово-кислотному аккумулятору с более длительным сроком службы, меньшими размерами и не требующей обслуживания работой. Жилые применения включают резервные солнечные батареи, энергосистему без энергосистемы и автономное хранение энергии.Коммерческие приложения включают в себя резервное питание от высоковольтных батарей, автономное электроснабжение и снижение пиковых нагрузок. Если у вас есть вопросы, звоните нам по телефону 720-432-6433. Мы будем рады помочь!

вечный двигатель — 300MPG.org


Я часто задаю вопрос об электромобилях примерно такого рода: «Не могли бы вы просто подключить генератор переменного тока, чтобы подзарядить автомобиль во время движения?» Иногда в вопросе указывается, что к колесам прикреплен генератор или что вы не можете постоянно вести машину, но можете, по крайней мере, значительно расширить его диапазон.

Короткий ответ — «Нет».

Чтобы получить более подробный ответ, мы всегда должны думать о том, откуда берется энергия и куда она уходит.

Согласно законам термодинамики, энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, она переходит из одной формы в другую. Это также имеет тенденцию становиться менее полезным. Например, движение по инерции на машине, которая уже движется с большой скоростью, — довольно хороший способ передвижения людей. Когда мы нажимаем на тормоз, инерция движущейся массы преобразуется в тепло за счет трения.Энергия была преобразована из кинетической энергии (движения) в тепловую. Однако нагрев тормозов не очень полезен для движения автомобиля. Энергия была преобразована из практической или полезной формы энергии в менее полезную. Из-за этого нам постоянно нужен новый источник энергии. В автомобиле это обычно в виде химической энергии в виде газа или дизельного топлива.

В электромобиле основная батарея хранит энергию для системы. На самом деле это не источник энергии — это электростанция, от которой поступает электричество.(Это может быть угольная энергия, ядерная энергия, солнечная энергия, ветер или другие источники.) Батарея обеспечивает энергию для вращения электродвигателя. Этот электродвигатель продвигает автомобиль по дороге.

Что происходит, когда мы добавляем генератор или генератор?
Генератор вырабатывает электрическую энергию из механической энергии. Источником этой энергии может быть движущаяся вода (плотины гидроэлектростанций), уголь (электростанция, работающая на ископаемом топливе) или бензиновый двигатель автомобиля. Их всех объединяет то, что генератору требуется ВХОДНОЕ ПИТАНИЕ для создания ВЫХОДНОГО ПИТАНИЯ.Все генераторы создают сопротивление или тормозят то, что им движет. Генератор использует процесс создания электромагнитного поля. Чем больше магнитное поле, тем больше вырабатывается электрического тока, и генератор сильнее сопротивляется механическому источнику энергии.

Если вы когда-либо использовали автономный бензиновый генератор, вы знаете, как двигатель замедляется, когда вы включаете и включаете большую электрическую нагрузку. Чем больше электроэнергии необходимо произвести, тем тяжелее должен работать двигатель и тем больше бензина он сжигает.

А теперь представьте, что у нас есть генератор в электромобиле.
Электродвигатель (питаемый от аккумулятора) толкает машину по дороге. Генератор (подключенный к двигателю или к колесам), работающий для подзарядки батареи, создает нагрузку на двигатель, заставляя его работать более интенсивно и потреблять еще больше электроэнергии. Независимо от того, сколько электроэнергии будет производить генератор, для электродвигателя, приводящего в движение автомобиль, потребуется еще БОЛЬШЕ электроэнергии. Добавление сопротивления генератора могло только замедлить машину.По сути, это похоже на попытку ехать с включенным стояночным тормозом.

В других примерах люди иногда спрашивают о установке ветряной турбины на крышу автомобиля для выработки энергии во время движения. Как и в случае с генератором переменного тока, вы не можете получить больше мощности, чем то, что вы вкладываете. Для любой энергии ветра, которую производит турбина, сопротивление ветра затрудняет движение по дороге, и вы можете только потерять энергия. Это немного похоже на попытку летать, взяв себя за пояс.

Но что, если мы ХОТИМ замедлить машину !?

Ага! Теперь вы думаете! Если бы электрический генератор работал ТОЛЬКО тогда, когда вы все равно хотели замедлить машину, это имеет смысл! Преобразуйте кинетическую энергию автомобиля в электрическую для зарядки аккумулятора, таким образом получая некоторую энергию И замедляя автомобиль.Идеально, если вы хотите остановиться!

Но становится еще лучше!
Многие электродвигатели на самом деле ОЧЕНЬ ХОРОШО работают как электрогенераторы. Поскольку мы хотим генерировать энергию только тогда, когда мы НЕ пытаемся использовать электродвигатель для движения автомобиля, электродвигатель может выполнять двойную функцию как двигатель, так и генератор! Этот процесс используется почти во всех современных гибридных автомобилях и электромобилях и известен как «рекуперативное торможение». Использование двигателя в качестве генератора исключает занимаемое пространство, вес и механические потери отдельного генератора.

Кроме того, большинство современных автомобилей имеют передний привод. Когда автомобиль тормозит, вес смещается вперед, и большая часть торможения осуществляется ПЕРЕДНИМИ тормозами. Использование электродвигателя на передних колесах для выработки электроэнергии при торможении не только эффективно, но и снижает износ тормозных колодок. Наша Toyota Prius 2004 года проехала более 150 000 миль, но все еще на своем первом комплекте тормозных колодок!

Итак, вот оно. Хотя вы не можете управлять электромобилем, если он постоянно работает, вы МОЖЕТЕ вернуть немного энергии, когда захотите замедлить ход.

Существуют и другие способы подключения транспортных средств на большие расстояния, но все они требуют ВНЕШНЕГО источника питания. Один из примеров — солнечные батареи. Солнце, падающее на фотоэлектрические панели, является источником энергии для системы. Солнечные панели на электромобилях широко используются на инженерных соревнованиях в колледжах, но в настоящее время не подходят для большинства дорожных транспортных средств. (Они могут хорошо работать с квадратными, более медленными транспортными средствами, такими как тележки для гольфа, понтонные лодки и припаркованные транспортные средства для отдыха.) На данный момент солнечные батареи лучше всего устанавливать в доме или гараже для зарядки электромобилей.См. Один из таких примеров в нашем Solar Garage.

В реальном мире нет вечного двигателя. Поддержание автомобиля в тонусе, правильное давление в шинах и другое регулярное обслуживание могут помочь сохранить его работоспособность, но он никогда не станет автомобилем с бесконечным запасом хода без какого-либо другого внешнего источника энергии.

PS: История вечного двигателя довольно интересная. Поищите в Википедии вечные двигатели, чтобы хорошо провести время!

Патенты и патентные заявки на устройства с вечным двигателем (класс 415/916)

Номер публикации: 20110270682

Abstract: Метод, включенный в данный документ, представляет собой механизм узла устройства сервера связи с беспроводной солнечной панелью и ветряной турбиной с альтернативной энергией со встроенным массивом серверов связи, беспроводной энергией и механизмом связи с защитой, совместным использованием, хранением, доступом, аутентификацией, управлением батареями, сертификацией, обработка вложений и механизмы слежения.Этот метод и механизм используются через сетевые серверы, солнечные панели и беспроводные электронные устройства (онлайн и офлайн), а также мобильные (беспроводные) коммуникационные устройства, встроенные в один водонепроницаемый, контролируемый температурой и контролируемый аппаратный комплекс с функцией самоопределения. Метод и механизм также работают как часть банковской системы киловатт-часов и теплового пассивного механизма контроля солнечной энергии для жилых помещений.

Тип: Приложение

Зарегистрирован: 28 апреля 2010 г.

Дата публикации: 3 ноября 2011 г.

Изобретатель: Давид Валин

Вечный двигатель

Steorn.Батарея в комплекте

Я не получил приглашения на грандиозную презентацию Steorn своей технологии Orbo, но в тот момент, когда двери были открыты для публики в Дублине сегодня, появился читатель ZDNet UK и начал передавать фотографии и комментарии обратно на базу. Хотя они предпочитают оставаться анонимными, я много раз переписывался по электронной почте и разговаривал по телефону, поэтому выражаю им глубокую благодарность.

Вот что они сказали:

«Самым большим сюрпризом является то, что он на удивление обычен — ничего особенно необычного в нем нет, он похож на обычный электродвигатель.Похоже, у них есть какое-то устройство с маховиком, так что для его поддержания не потребуется много времени.

Если вы посмотрите на изображение в разобранном виде, у них есть кольцевой магнит, который может быть частью подшипников. Пара мелочей не складывается — почему основание так плохо просматривается, когда многое другое прозрачно?

Самое удивительное, насколько это стандартно. Там нет ничего, что заставляло бы меня сказать «это интересно». Если он все еще работает через 12 часов, то возможно.Кажется, там нет ничего странного, но нет никаких объяснений электроники, никаких измерений. Вовсе нет.

Нет ничего, что можно было бы измерить ватт на входе и на выходе, и никаких объяснений. Похоже на двигатель с батарейным питанием «.

Совпадает с моим впечатлением от фотографий. У Steorn есть видеоролик о запуске на своем сайте, где генеральный директор Шон Маккарти утверждает, что аккумулятор заряжается от устройства и что соотношение мощности 3: 1.

Но без какого-либо измерителя на устройстве — самой простой вещи, которую можно включить — и без подробных данных о фактических требованиях к питанию, невозможно сказать, что происходит.Батарея, кстати, является аккумуляторной D-ячейкой самой большой емкости на рынке, и, безусловно, вполне вероятно, что она могла бы работать на установке как обычный двигатель в течение длительного времени. Если то, что говорит Стеорн, правда, то эта штука может вечно работать от крошечной батарейки ААА — или даже от суперконденсатора размером с боб.

Трудно объяснить, почему не были приняты такие простые меры, которые, хотя сами по себе неубедительны, но, безусловно, были бы более впечатляющими, не были приняты. Все, что я могу сказать по установке, это то, что это вполне может быть очень эффективный двигатель, питающийся от очень емкой батареи.

Примечательна еще одна деталь — использование тороидальных катушек. Они очень эффективны при использовании в качестве трансформаторов или дросселей, потому что они улавливают практически все магнитное поле от катушек внутри тороида. Обычные электромагниты и приемные катушки расположены так, что весь магнитный поток появляется на одном конце, чтобы наиболее эффективно вводить его в устройство или выводить из него. Тороиды сохраняют весь поток внутри. Обычно это последнее, что вы используете для двигателя или генератора; но без дополнительной информации от Steorn невозможно определить важность их использования.

На сайте также есть видео от различных инженеров, которых недавно пригласили для проверки испытательного стенда в штаб-квартире Steorn, которое сводится к следующему: «Похоже, выходит больше энергии, чем идет внутрь». Все хорошо и грандиозно, но, как говорится, «похоже» работает, и «людям нужно увидеть это собственными глазами». Это рекламный видеоролик, в котором нет упоминания о том, проверяли ли какие-либо инженеры установку и решили, что она малоэффективна.

Еще одно важное объявление — это база данных Steorn Knowledge Development Base, которая представляет собой программу для разработчиков, участие в которой стоит 419 евро и которая предоставляет своим членам доступ к информации и лицензию на использование технологии в личных некоммерческих целях.Взамен Steorn, похоже, получает все права на все, что разработано, навсегда и бесплатно — с такими пунктами, как этот: «Настоящим вы предоставляете STEORN и любому физическому или юридическому лицу сейчас или в будущем, использующим Защищенные права по Лицензии разработчика технологии ORBO или Коммерческая лицензия ORBO Technology, неисключительная, бесплатная, бессрочная, безотзывная, всемирная лицензия (и исключительно для STEORN, право на сублицензию) в соответствии с вашими Модификациями для использования ваших Модификаций в соответствии с Разделом 2 выше.»

Не будучи юристом, я не хотел бы говорить, что на самом деле это дает разработчикам, но на первый взгляд это кажется чем-то, что заслуживает хороших наблюдений со стороны экспертов по интеллектуальной собственности, прежде чем бросить свою дошу в начале февраля.

А пока мы ждем того, чего всегда ждали — независимого анализа и тиражирования технических заявлений.

Электродвигатель

— Энциклопедия Нового Света

Вращающееся магнитное поле как сумма магнитных векторов от трех фазных катушек

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в кинетическую.Обратная задача — преобразование кинетической энергии в электрическую — выполняется генератором или динамо-машиной. Во многих случаях два устройства различаются только своим применением и незначительными деталями конструкции, а некоторые приложения используют одно устройство для выполнения обеих ролей. Например, тяговые двигатели, используемые на локомотивах, часто выполняют обе задачи, если локомотив оборудован динамическими тормозами.

Большинство электродвигателей работают за счет электромагнетизма, но также существуют двигатели, основанные на других электромеханических явлениях, таких как электростатические силы и пьезоэлектрический эффект.Фундаментальный принцип, на котором основаны электромагнитные двигатели, заключается в том, что на любой токоведущий провод, находящийся внутри магнитного поля, действует механическая сила. Сила описывается законом силы Лоренца и перпендикулярна как проводу, так и магнитному полю.

Большинство магнитных двигателей являются вращающимися, но существуют и линейные двигатели. В роторном двигателе вращающаяся часть (обычно внутри) называется ротором, а неподвижная часть — статором. Ротор вращается, потому что провода и магнитное поле расположены так, что вокруг оси ротора создается крутящий момент.Двигатель содержит электромагниты, намотанные на раму. Хотя эту раму часто называют арматурой, этот термин часто используют ошибочно. Правильно, якорь — это та часть двигателя, на которую подается входное напряжение. В зависимости от конструкции машины якорь может служить как ротор, так и статор.

Двигатели постоянного тока

Электродвигатели различных типоразмеров. Ротор от маленького мотора постоянного тока 3В. Этот двигатель имеет 3 катушки, и коммутатор можно увидеть на ближнем конце.

Один из первых электромагнитных роторных двигателей был изобретен Майклом Фарадеем в 1821 году и состоял из свободно висящего провода, погруженного в бассейн с ртутью. Постоянный магнит был помещен в середину ртутной ванны. Когда через провод пропускался ток, он вращался вокруг магнита, показывая, что ток порождал круговое магнитное поле вокруг провода. Этот мотор часто демонстрируется на школьных уроках физики, но иногда вместо токсичной ртути используется рассол (соленая вода).Это простейшая форма класса электродвигателей, называемых униполярными двигателями. Более поздняя доработка — Колесо Барлоу.

В другой ранней конструкции электродвигателя использовался поршень возвратно-поступательного действия внутри переключаемого соленоида; концептуально его можно рассматривать как электромагнитную версию двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Томас Давенпорт построил небольшой электродвигатель постоянного тока в 1834 году, используя его для управления игрушечным поездом по круговой дороге. Он получил на нее патент в 1837 году.

Современный двигатель постоянного тока был изобретен случайно в 1873 году, когда Зеноб Грамм соединил вращающуюся динамо-машину со вторым аналогичным устройством, приведя его в действие как двигатель.Машина Грамма была первым промышленно полезным электродвигателем; более ранние изобретения использовались в качестве игрушек или лабораторных диковинок.

Классический двигатель постоянного тока имеет вращающийся якорь в виде электромагнита. Поворотный переключатель, называемый коммутатором, меняет направление электрического тока дважды за цикл, чтобы он протекал через якорь, так что полюса электромагнита толкаются и притягиваются к постоянным магнитам на внешней стороне двигателя. Когда полюса электромагнита якоря проходят через полюса постоянных магнитов, коммутатор меняет полярность электромагнита якоря.В этот момент переключения полярности импульс поддерживает классический двигатель в нужном направлении. (См. Диаграммы ниже.)

  • Вращение двигателя постоянного тока
  • Простой электродвигатель постоянного тока. Когда катушка запитана, вокруг якоря создается магнитное поле. Левая сторона якоря отодвигается от левого магнита и тянется вправо, вызывая вращение.

  • Якорь продолжает вращаться.

  • Когда якорь выравнивается по горизонтали, коммутатор меняет направление тока через катушку на противоположное, меняя местами магнитное поле.Затем процесс повторяется.

Электродвигатель постоянного тока с возбуждением от возбуждения

Постоянные магниты на внешней стороне (статоре) двигателя постоянного тока могут быть заменены электромагнитами. Изменяя ток возбуждения, можно изменять соотношение скорость / крутящий момент двигателя. Обычно обмотка возбуждения размещается последовательно (последовательная обмотка) с обмоткой якоря для получения низкоскоростного двигателя с высоким крутящим моментом, параллельно (шунтирующая обмотка) с якорем, чтобы получить высокоскоростной двигатель с низким крутящим моментом, или имеют обмотку частично параллельно, а частично последовательно (составная обмотка) для баланса, который обеспечивает стабильную скорость в диапазоне нагрузок. Раздельное возбуждение также является обычным, с фиксированным напряжением поля, скорость регулируется изменением напряжения якоря. Дальнейшее уменьшение тока возбуждения возможно для получения еще более высокой скорости, но, соответственно, более низкого крутящего момента, что называется режимом «слабого поля».

Теория

Если вал двигателя постоянного тока вращается под действием внешней силы, двигатель будет действовать как генератор и создавать электродвижущую силу (ЭДС). Это напряжение также генерируется при нормальной работе двигателя.Вращение двигателя создает напряжение, известное как противо-ЭДС (CEMF) или противо-ЭДС, поскольку оно противодействует приложенному напряжению на двигателе. Следовательно, падение напряжения на двигателе состоит из падения напряжения из-за этой CEMF и паразитного падения напряжения, возникающего из-за внутреннего сопротивления обмоток якоря.

Поскольку CEMF пропорциональна скорости двигателя, при первом запуске или полном останове электродвигателя CEMF отсутствует. Следовательно, ток через якорь намного выше.Этот высокий ток создаст сильное магнитное поле, которое запустит вращение двигателя. По мере вращения двигателя CEMF увеличивается до тех пор, пока не станет равным приложенному напряжению за вычетом паразитного падения напряжения. В этот момент через двигатель будет протекать меньший ток.

Регулировка скорости

Обычно скорость вращения двигателя постоянного тока пропорциональна приложенному к нему напряжению, а крутящий момент пропорционален току. Регулировка скорости может быть достигнута с помощью регулируемых выводов аккумуляторной батареи, переменного напряжения питания, резисторов или электронного управления.Направление двигателя постоянного тока с обмоткой возбуждения можно изменить, поменяв местами подключения возбуждения или якоря, но не то и другое вместе. Обычно это делается с помощью специального набора контакторов (контакторов направления).

Эффективное напряжение можно изменять, вставляя последовательный резистор или используя переключающее устройство с электронным управлением, состоящее из тиристоров, транзисторов или, ранее, ртутных дуговых выпрямителей. В цепи, известной как прерыватель, среднее напряжение, приложенное к двигателю, изменяется путем очень быстрого переключения напряжения питания.Поскольку отношение «включено» к «выключено» изменяется для изменения среднего приложенного напряжения, скорость двигателя изменяется. Процент времени включения, умноженный на напряжение питания, дает среднее напряжение, приложенное к двигателю.

Поскольку двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой развивает максимальный крутящий момент на низкой скорости, он часто используется в тяговых устройствах, таких как электровозы и трамваи. Другое применение — стартеры для бензиновых и небольших дизельных двигателей. Серийные двигатели никогда не должны использоваться в приложениях, где привод может выйти из строя (например, ременные передачи).По мере ускорения двигателя ток якоря (и, следовательно, возбуждения) уменьшается. Уменьшение поля заставляет двигатель ускоряться (см. «Слабое поле» в последнем разделе), пока он не разрушит себя. Это также может быть проблемой для железнодорожных двигателей в случае потери сцепления, поскольку, если быстро не взять под контроль двигатели, они могут развивать скорость намного выше, чем при нормальных обстоятельствах. Это может вызвать проблемы не только для самих двигателей и шестерен, но и из-за разницы скоростей между рельсами и колесами, это может также вызвать серьезные повреждения рельсов и ступеней колес, поскольку они быстро нагреваются и охлаждаются.Ослабление поля используется в некоторых электронных элементах управления для увеличения максимальной скорости электромобиля. В простейшей форме используется контактор и резистор ослабления поля, электронное управление контролирует ток двигателя и подключает резистор ослабления поля в цепь, когда ток двигателя уменьшается ниже заданного значения (это будет, когда двигатель работает на полной расчетной скорости). Как только резистор включен в цепь, двигатель увеличит скорость выше своей нормальной скорости при номинальном напряжении. Когда ток двигателя увеличивается, система управления отключает резистор и становится доступным крутящий момент на низкой скорости.

Одним из интересных методов управления скоростью двигателя постоянного тока является управление Уорда-Леонарда. Это метод управления двигателем постоянного тока (обычно с шунтирующей или составной обмоткой) и был разработан как метод обеспечения двигателя с регулируемой скоростью от источника переменного тока (переменного тока), хотя он не лишен своих преимуществ в схемах постоянного тока. Источник переменного тока используется для привода двигателя переменного тока, обычно асинхронного двигателя, который приводит в действие генератор постоянного тока или динамо-машину. Выход постоянного тока из якоря напрямую подключен к якорю двигателя постоянного тока (обычно идентичной конструкции).Шунтирующие обмотки возбуждения обеих машин постоянного тока возбуждаются через переменный резистор от якоря генератора. Этот переменный резистор обеспечивает исключительно хорошее управление скоростью от состояния покоя до полной скорости и постоянный крутящий момент. Этим методом управления был метод de facto с момента его разработки до момента его замены на твердотельные тиристорные системы. Он нашел применение практически в любой среде, где требовался хороший контроль скорости, от пассажирских лифтов до больших намоточных устройств шахты и даже промышленного технологического оборудования и электрических кранов.Его основным недостатком было то, что для реализации схемы требовалось три машины (пять в очень больших установках, поскольку машины постоянного тока часто дублировались и управлялись тандемным переменным резистором). Во многих случаях установка мотор-генератор часто оставалась постоянно работающей, чтобы избежать задержек, которые в противном случае были бы вызваны ее запуском по мере необходимости. Есть множество устаревших установок Ward-Leonard, которые все еще используются.

Универсальные двигатели

Вариантом электродвигателя постоянного тока с обмоткой является универсальный электродвигатель . Название происходит от того факта, что он может использовать переменный ток или постоянный ток, хотя на практике они почти всегда используются с источниками переменного тока. Принцип заключается в том, что в двигателе постоянного тока с обмоткой поля ток как в поле, так и в якоре (и, следовательно, результирующие магнитные поля) будут чередоваться (обратная полярность) в одно и то же время, и, следовательно, генерируемая механическая сила всегда в одном и том же направлении. . На практике двигатель должен быть специально разработан для работы с переменным током (необходимо учитывать импеданс, а также пульсирующую силу), и получаемый в результате двигатель обычно менее эффективен, чем эквивалентный чистый двигатель DC .При работе на нормальных частотах линии электропередачи максимальная мощность универсальных двигателей ограничена, а двигатели мощностью более одного киловатта встречаются редко. Но универсальные двигатели также составляют основу традиционного железнодорожного тягового двигателя. В этом приложении для поддержания высокого электрического КПД они работали от очень низкочастотных источников переменного тока с частотой 25 Гц и 16 2 / 3 Гц. Поскольку это универсальные двигатели, локомотивы, использующие эту конструкцию, также обычно могли работать от третьего рельса с питанием от постоянного тока.

Преимущество универсального двигателя заключается в том, что источники питания переменного тока могут использоваться на двигателях, которые имеют типичные характеристики двигателей постоянного тока, в частности, высокий пусковой момент и очень компактную конструкцию, если используются высокие скорости вращения. Отрицательный аспект — проблемы с обслуживанием и коротким сроком службы, вызванные коммутатором. В результате такие двигатели обычно используются в устройствах переменного тока, таких как миксеры для пищевых продуктов и электроинструменты, которые используются только с перерывами. Непрерывное управление скоростью универсального двигателя, работающего от переменного тока, очень легко достигается с помощью тиристорной схемы, в то время как ступенчатое регулирование скорости может быть выполнено с помощью нескольких отводов на катушке возбуждения.Бытовые блендеры, рекламирующие множество скоростей, часто сочетают в себе катушку возбуждения с несколькими ответвлениями и диод, который может быть вставлен последовательно с двигателем (в результате чего двигатель работает на полуволновом постоянном токе с 0,707 среднеквадратичного напряжения линии питания переменного тока).

В отличие от двигателей переменного тока, универсальные двигатели могут легко превышать один оборот за цикл сетевого тока. Это делает их полезными для таких приборов, как блендеры, пылесосы и фены, где требуется высокая скорость работы. Моторы многих пылесосов и триммеров для сорняков превышают 10 000 об / мин, Dremel и другие подобные миниатюрные шлифовальные машины часто превышают 30 000 об / мин.Теоретический универсальный двигатель, которому разрешено работать без механической нагрузки, будет превышать скорость, что может привести к его повреждению. В реальной жизни, однако, различное трение подшипников, «парусность» якоря и нагрузка любого встроенного охлаждающего вентилятора — все это предотвращает превышение скорости.

Из-за очень низкой стоимости полупроводниковых выпрямителей в некоторых приложениях, где раньше использовался универсальный двигатель, теперь используется чистый двигатель постоянного тока, обычно с полем постоянного магнита. Это особенно верно, если полупроводниковая схема также используется для регулирования скорости.

Преимущества универсального двигателя и распределения переменного тока сделали установку низкочастотной системы распределения тягового тока экономичной для некоторых железнодорожных установок. На достаточно низких частотах характеристики двигателя примерно такие же, как если бы двигатель работал от постоянного тока.

Двигатели переменного тока (переменного тока)

В 1882 году Никола Тесла определил принцип вращающегося магнитного поля и впервые применил вращающееся силовое поле для работы машин.Он использовал этот принцип для разработки уникального двухфазного асинхронного двигателя в 1883 году. В 1885 году Галилео Феррарис независимо исследовал эту концепцию. В 1888 году Феррарис опубликовал свое исследование в докладе Королевской академии наук в Турине.

Внедрение двигателя Теслы с 1888 г. и далее положило начало так называемой Второй промышленной революции, сделав возможным эффективное производство и распределение электроэнергии на большие расстояния с использованием системы передачи переменного тока, также изобретенной Тесла (1888 г.).До изобретения вращающегося магнитного поля двигатели работали, непрерывно пропуская проводник через постоянное магнитное поле (как в униполярных двигателях).

Тесла предположил, что коммутаторы из машины могут быть удалены, и устройство может работать во вращающемся силовом поле. Его учитель профессор Пошель заявил, что это было бы похоже на создание вечного двигателя. [1] Tesla позже получит патент США 0416194 (PDF), Electric Motor (декабрь 1889 г.), который напоминает двигатель, изображенный на многих фотографиях Теслы.Этим классическим электромагнитным двигателем переменного тока был асинхронный двигатель .

Энергия статора Энергия ротора Всего поставлено энергии Развиваемая мощность
10 90 100 900
50 50 100 2500

В асинхронном двигателе , поле и якорь в идеале имели равные напряженности поля, а сердечники поля и якоря были одинакового размера.Полная энергия, потребляемая для работы устройства, равнялась сумме энергии, затраченной на якорь и катушку возбуждения. [2] Мощность, развиваемая при работе устройства, равна произведению энергии, затраченной в катушках якоря и возбуждения. [3]

Михаил Осипович Доливо-Добровольский позже изобрел трехфазный «клеть-ротор» в 1890 году. Успешная коммерческая многофазная система генерации и передачи на большие расстояния была спроектирована Алмерианом Декером в Mill Creek No.1 [4] в Редлендс, Калифорния. [5]

Детали и типы

Типичный двигатель переменного тока состоит из двух частей:

  1. Внешний неподвижный статор с катушками, на которые подается переменный ток для создания вращающегося магнитного поля, и;
  2. Внутренний ротор, прикрепленный к выходному валу, которому крутящий момент создается вращающимся полем.

В зависимости от типа используемого ротора существует два основных типа двигателей переменного тока:

  • Синхронный двигатель, который вращается точно с частотой питающей сети или долей частоты питающей сети, и;
  • Асинхронный двигатель, который вращается немного медленнее и обычно (хотя и не всегда) имеет форму двигателя с короткозамкнутым ротором.

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока мощностью 1 л.с. (746 Вт) и 25 Вт с небольшими двигателями от проигрывателя компакт-дисков, игрушек и привода считывателя компакт-дисков и DVD-дисков.

Там, где имеется многофазный источник питания, обычно используется трехфазный (или многофазный) асинхронный двигатель переменного тока, особенно для двигателей большей мощности. Разность фаз между тремя фазами многофазного источника питания создает вращающееся электромагнитное поле в двигателе.

Благодаря электромагнитной индукции вращающееся магнитное поле индуцирует ток в проводниках в роторе, который, в свою очередь, создает уравновешивающее магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться в направлении вращения поля.Ротор всегда должен вращаться медленнее, чем вращающееся магнитное поле, создаваемое многофазным источником питания; в противном случае в роторе не будет создаваться уравновешивающее поле.

Асинхронные двигатели являются рабочими лошадками промышленности, и двигатели мощностью до 500 кВт (670 лошадиных сил) производятся в строго стандартизированных размерах корпуса, что делает их практически полностью взаимозаменяемыми между производителями (хотя стандартные размеры в Европе и Северной Америке различаются). Очень большие синхронные двигатели могут иметь выходную мощность в десятки тысяч кВт для трубопроводных компрессоров, приводов в аэродинамической трубе и наземных преобразовательных систем.

В асинхронных двигателях используются два типа роторов.

Роторы с короткозамкнутым ротором: В большинстве двигателей переменного тока используется ротор с короткозамкнутым ротором, который можно найти практически во всех бытовых и легких промышленных двигателях переменного тока. Беличья клетка получила свое название от своей формы — кольца на обоих концах ротора, с перемычками, соединяющими кольца по длине ротора. Обычно это литой алюминий или медь, залитые между железными пластинами ротора, и обычно видны только концевые кольца.Подавляющее большинство токов ротора будет проходить через стержни, а не через ламинаты с более высоким сопротивлением и обычно покрытые лаком. Очень низкие напряжения при очень высоких токах типичны для шин и концевых колец; В высокоэффективных двигателях часто используется литая медь, чтобы уменьшить сопротивление ротора.

В работе двигатель с короткозамкнутым ротором можно рассматривать как трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой — когда ротор не вращается синхронно с магнитным полем, индуцируются большие токи ротора; большие токи ротора намагничивают ротор и взаимодействуют с магнитными полями статора, чтобы синхронизировать ротор с полем статора.Двигатель с короткозамкнутым ротором без нагрузки при синхронной скорости будет потреблять электроэнергию только для поддержания скорости ротора с учетом потерь на трение и сопротивление; по мере увеличения механической нагрузки будет увеличиваться и электрическая нагрузка — электрическая нагрузка по своей природе связана с механической нагрузкой. Это похоже на трансформатор, где электрическая нагрузка первичной обмотки связана с электрической нагрузкой вторичной обмотки.

Вот почему, например, двигатель вентилятора с короткозамкнутым ротором может приглушать свет в доме при запуске, но не приглушает свет, когда его вентиляторный ремень (и, следовательно, механическая нагрузка) снимается.Кроме того, остановившийся двигатель с короткозамкнутым ротором (перегруженный или с заклинившим валом) будет потреблять ток, ограниченный только сопротивлением цепи, при попытке запуска. Если что-то еще не ограничивает ток (или не отключает его полностью), вероятным результатом является перегрев и разрушение изоляции обмотки.

Практически каждая стиральная машина, посудомоечная машина, отдельный вентилятор, проигрыватель и т. Д. Использует какой-либо вариант двигателя с короткозамкнутым ротором.

Ротор с обмоткой: Альтернативная конструкция, называемая ротором с обмоткой, используется, когда требуется регулировка скорости.В этом случае ротор имеет такое же количество полюсов, что и статор, а обмотки выполнены из проволоки, соединенной с контактными кольцами на валу. Угольные щетки подключают контактные кольца к внешнему контроллеру, например, к переменному резистору, который позволяет изменять скорость скольжения двигателя. В некоторых мощных приводах с регулируемой скоростью вращения ротора энергия скольжения улавливается, выпрямляется и возвращается в источник питания через инвертор.

По сравнению с роторами с короткозамкнутым ротором, двигатели с фазным ротором дороги и требуют обслуживания контактных колец и щеток, но они были стандартной формой для регулирования скорости до появления компактных силовых электронных устройств.Транзисторные инверторы с частотно-регулируемым приводом теперь можно использовать для управления скоростью, а двигатели с фазным ротором становятся все реже. (Транзисторные инверторные приводы также позволяют использовать более эффективные трехфазные двигатели, когда доступен только однофазный сетевой ток, но это никогда не используется в бытовых приборах, потому что это может вызвать электрические помехи и из-за высоких требований к мощности.)

Используются несколько способов запуска многофазного двигателя. Там, где допустимы большой пусковой ток и высокий пусковой момент, двигатель можно запустить через линию, подав полное линейное напряжение на клеммы (Direct-on-line, DOL).Если необходимо ограничить пусковой пусковой ток (если мощность двигателя больше, чем у источника питания при коротком замыкании), используется пуск с пониженным напряжением с использованием последовательных катушек индуктивности, автотрансформатора, тиристоров или других устройств. Иногда используется метод пуска со звезды на треугольник, когда катушки двигателя сначала соединяются звездой для ускорения нагрузки, а затем переключаются на треугольник, когда нагрузка достигает скорости. Этот метод более распространен в Европе, чем в Северной Америке.Транзисторные приводы могут напрямую изменять приложенное напряжение в зависимости от пусковых характеристик двигателя и нагрузки.

Этот тип двигателя становится все более распространенным в тяговых приложениях, таких как локомотивы, где он известен как асинхронный тяговый двигатель.

Скорость в этом типе двигателя традиционно изменялась за счет наличия дополнительных наборов катушек или полюсов в двигателе, которые можно включать и выключать для изменения скорости вращения магнитного поля. Однако развитие силовой электроники означает, что частота источника питания теперь также может быть изменена, чтобы обеспечить более плавное управление скоростью двигателя.

Трехфазные синхронные двигатели переменного тока

Если соединения с обмотками ротора трехфазного двигателя сняты на контактных кольцах и пропустить отдельный ток возбуждения для создания непрерывного магнитного поля (или если ротор состоит из постоянного магнита), результат называется синхронным. двигатель, потому что ротор будет вращаться синхронно с вращающимся магнитным полем, создаваемым многофазным источником питания.

Синхронный двигатель также может использоваться как генератор переменного тока.

В настоящее время синхронные двигатели часто приводятся в действие транзисторными частотно-регулируемыми приводами. Это значительно облегчает запуск массивного ротора большого синхронного двигателя. Они также могут запускаться как асинхронные двигатели с использованием обмотки с короткозамкнутым ротором, которая имеет общий ротор: как только двигатель достигает синхронной скорости, ток в обмотке с короткозамкнутым ротором не индуцируется, поэтому он мало влияет на синхронную работу двигателя. , помимо стабилизации скорости двигателя при изменении нагрузки.

Синхронные двигатели иногда используются в качестве тяговых двигателей.

Двухфазные серводвигатели переменного тока

Типичный двухфазный серводвигатель переменного тока имеет короткозамкнутый ротор и поле, состоящее из двух обмоток: 1) главной обмотки постоянного напряжения (AC) и 2) обмотки управляющего напряжения (AC) в квадратуре с основная обмотка так, чтобы создавать вращающееся магнитное поле. Электрическое сопротивление ротора намеренно повышено, чтобы кривая скорость-крутящий момент была достаточно линейной.Двухфазные серводвигатели по своей сути являются высокоскоростными устройствами с низким крутящим моментом, которые в значительной степени приспособлены для управления нагрузкой.

Однофазные асинхронные двигатели переменного тока

Трехфазные двигатели по своей природе создают вращающееся магнитное поле. Однако, когда доступна только однофазная мощность, вращающееся магнитное поле должно создаваться другими способами. Обычно используются несколько методов.

Обычным однофазным двигателем является двигатель с экранированными полюсами, который используется в устройствах, требующих низкого крутящего момента, таких как электрические вентиляторы или другие небольшие бытовые приборы.В этом двигателе небольшие одновитковые медные «затеняющие катушки» создают движущееся магнитное поле. Часть каждого полюса окружена медной катушкой или лентой; индуцированный ток в перемычке противодействует изменению потока через катушку (закон Ленца), так что максимальная напряженность поля перемещается через поверхность полюса в каждом цикле, создавая необходимое вращающееся магнитное поле.

Другой распространенный однофазный двигатель переменного тока — это асинхронный двигатель с расщепленной фазой , который обычно используется в основных бытовых приборах, таких как стиральные машины и сушилки для одежды.По сравнению с двигателями с экранированными полюсами эти двигатели обычно могут обеспечивать гораздо больший пусковой крутящий момент за счет использования специальной пусковой обмотки в сочетании с центробежным переключателем.

В электродвигателях с расщепленной фазой пусковая обмотка спроектирована с более высоким сопротивлением, чем рабочая обмотка. Это создает цепь LR, которая немного сдвигает фазу тока в пусковой обмотке. Когда двигатель запускается, пусковая обмотка подключается к источнику питания через набор подпружиненных контактов, на которые нажимает еще не вращающийся центробежный переключатель.

Фаза магнитного поля в этой пусковой обмотке сдвинута по сравнению с фазой сетевого питания, что позволяет создать движущееся магнитное поле, которое запускает двигатель. Когда двигатель достигает скорости, близкой к расчетной, срабатывает центробежный выключатель, размыкая контакты и отсоединяя пусковую обмотку от источника питания. Тогда двигатель работает только на ходовой обмотке. Пусковую обмотку необходимо отключить, так как это приведет к увеличению потерь в двигателе.

В пусковом двигателе с конденсатором , пусковой конденсатор вставлен последовательно с пусковой обмоткой, создавая LC-цепь, которая способна к гораздо большему фазовому сдвигу (и, следовательно, гораздо большему пусковому крутящему моменту). Конденсатор, естественно, увеличивает стоимость таких двигателей.

Другой вариант — двигатель с постоянным разделенным конденсатором (PSC) (также известный как конденсаторный двигатель запуска и работы). Этот двигатель работает аналогично двигателю с конденсаторным пуском, описанному выше, но здесь нет переключателя центробежного пуска, а вторая обмотка постоянно подключена к источнику питания.Двигатели PSC часто используются в кондиционерах, вентиляторах и воздуходувках, а также в других случаях, когда требуется регулируемая скорость.

Отталкивающие двигатели представляют собой однофазные двигатели переменного тока с фазным ротором, аналогичные универсальным двигателям. В отталкивающем двигателе щетки якоря закорочены вместе, а не соединены последовательно с полем. Было произведено несколько типов отталкивающих двигателей, но наиболее часто использовался асинхронный двигатель с отталкивающим запуском и индукционным приводом (RS-IR).Двигатель RS-IR оснащен центробежным переключателем, который замыкает все сегменты коммутатора, так что двигатель работает как асинхронный после разгона до полной скорости. Двигатели RS-IR используются для обеспечения высокого пускового момента на ампер в условиях низких рабочих температур и плохого регулирования напряжения источника. По состоянию на 2006 год продано немного отталкивающих двигателей любого типа.

Однофазные синхронные двигатели переменного тока

Небольшие однофазные двигатели переменного тока также могут быть сконструированы с намагниченными роторами (или несколькими вариантами этой идеи).Роторы в этих двигателях не требуют индуцированного тока, поэтому они не скользят назад против частоты сети. Вместо этого они вращаются синхронно с частотой сети. Из-за высокой точности скорости такие двигатели обычно используются для питания механических часов, проигрывателей виниловых дисков и ленточных накопителей; раньше они также широко использовались в приборах точного времени, таких как ленточные самописцы или механизмы привода телескопа. Синхронный двигатель с расщепленными полюсами — это одна из версий.

Моментные двигатели

Моментный двигатель — это особый вид асинхронного двигателя, который может работать неограниченное время при остановке (с заблокированным от вращения ротором) без повреждений.В этом режиме двигатель будет прикладывать постоянный крутящий момент к нагрузке (отсюда и название). Обычное применение моментного двигателя — это двигатели подающей и приемной катушек в ленточном накопителе. В этом приложении, приводимые в действие низким напряжением, характеристики этих двигателей позволяют приложить относительно постоянное легкое натяжение к ленте, независимо от того, протягивает ли ведущая лента мимо головок ленты. Управляемые более высоким напряжением (и, следовательно, обеспечивающие более высокий крутящий момент), моментные двигатели также могут работать в режиме быстрой перемотки вперед и назад, не требуя каких-либо дополнительных механизмов, таких как шестерни или муфты.В компьютерном мире моментные двигатели используются с рулевыми колесами с обратной связью по усилию.

Шаговые двигатели

По конструкции тесно связаны с трехфазными синхронными двигателями переменного тока шаговые двигатели, в которых внутренний ротор, содержащий постоянные магниты или большой железный сердечник с выступающими полюсами, управляется набором внешних магнитов, которые переключаются электронно. Шаговый двигатель также можно рассматривать как нечто среднее между электродвигателем постоянного тока и соленоидом. Поскольку каждая катушка поочередно получает питание, ротор выравнивается с магнитным полем, создаваемым обмоткой возбуждения под напряжением.В отличие от синхронного двигателя, в его применении двигатель не может вращаться непрерывно; вместо этого он «шагает» из одного положения в другое, поскольку обмотки возбуждения последовательно включаются и отключаются. В зависимости от последовательности ротор может вращаться вперед или назад.

Двигатель с постоянными магнитами

Двигатель с постоянными магнитами аналогичен обычному двигателю постоянного тока, за исключением того факта, что обмотка возбуждения заменена постоянными магнитами. Таким образом, двигатель будет действовать как двигатель постоянного тока с постоянным возбуждением (двигатель постоянного тока с независимым возбуждением).

Эти двигатели обычно имеют небольшую мощность, до нескольких лошадиных сил. Они используются в небольших приборах, транспортных средствах с батарейным питанием, в медицинских целях, в другом медицинском оборудовании, таком как рентгеновские аппараты. Эти двигатели также используются в игрушках и в автомобилях в качестве вспомогательных двигателей для регулировки сиденья, электрических стеклоподъемников, люка в крыше, регулировки зеркал, электродвигателей нагнетателя, вентиляторов охлаждения двигателя и т.п.

Последняя разработка — двигатели ПСМ для электромобилей.- Высокая эффективность — Минимальный запирающий момент и крутящий момент неровности поверхности — Небольшая занимаемая площадь, компактные размеры — Низкий вес источник [3]

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Многие ограничения классического коллекторного двигателя постоянного тока связаны с необходимостью прижимания щеток к коммутатору. Это создает трение. На более высоких скоростях щеткам становится все труднее поддерживать контакт. Щетки могут отскакивать от неровностей поверхности коллектора, создавая искры.Это ограничивает максимальную скорость машины. Плотность тока на единицу площади щеток ограничивает мощность двигателя. Неидеальный электрический контакт также вызывает электрические помехи. Щетки со временем изнашиваются и требуют замены, а сам коллектор подлежит износу и техническому обслуживанию. Сборка коммутатора на большой машине — дорогостоящий элемент, требующий точной сборки многих деталей.

Эти проблемы устранены в бесщеточном двигателе. В этом двигателе механический «вращающийся переключатель» или узел коммутатора / щеточного устройства заменен внешним электронным переключателем, синхронизированным с положением ротора.Бесщеточные двигатели обычно имеют КПД 85-90 процентов, тогда как двигатели постоянного тока с щеткой обычно имеют КПД 75-80 процентов.

На полпути между обычными двигателями постоянного тока и шаговыми двигателями находится область бесщеточных двигателей постоянного тока. Построенные аналогично шаговым двигателям, они часто используют внешний ротор с постоянным магнитом , три фазы управляющих катушек, одно или несколько устройств на эффекте Холла для определения положения ротора и соответствующую приводную электронику. В специализированном классе контроллеров бесщеточных двигателей постоянного тока для определения положения и скорости используется обратная связь по ЭДС через основные фазовые соединения вместо датчиков Холла.Эти двигатели широко используются в электрических радиоуправляемых транспортных средствах и упоминаются моделистами как двигатели outrunner (поскольку магниты находятся снаружи).

Бесщеточные двигатели постоянного тока обычно используются там, где требуется точное управление скоростью, в дисководах компьютеров или в видеомагнитофонах, шпинделях в приводах компакт-дисков, компакт-дисков (и т. Д.), А также в механизмах офисных изделий, таких как вентиляторы, лазерные принтеры и копировальные аппараты. . У них есть несколько преимуществ перед обычными моторами:

  • По сравнению с вентиляторами переменного тока, использующими двигатели с экранированными полюсами, они очень эффективны и работают намного холоднее, чем эквивалентные двигатели переменного тока.Такой холодный режим работы приводит к значительному увеличению срока службы подшипников вентилятора.
  • Без изнашиваемого коммутатора срок службы бесщеточного двигателя постоянного тока может быть значительно больше по сравнению с двигателем постоянного тока, использующим щетки и коммутатор. Коммутация также имеет тенденцию вызывать большое количество электрических и радиочастотных помех; без коммутатора или щеток бесщеточный двигатель может использоваться в электрически чувствительных устройствах, таких как звуковое оборудование или компьютеры.
  • Те же устройства на эффекте Холла, которые обеспечивают коммутацию, также могут обеспечивать удобный сигнал тахометра для приложений с замкнутым контуром (сервоуправлением).В вентиляторах сигнал тахометра может использоваться для получения сигнала «вентилятор исправен».
  • Двигатель можно легко синхронизировать с внутренними или внешними часами, что позволяет точно регулировать скорость.
  • Бесщеточные двигатели не имеют шансов искрообразования, в отличие от щеточных двигателей, что делает их более подходящими для сред с летучими химическими веществами и топливом.

Современные бесщеточные двигатели постоянного тока имеют мощность от долей ватта до многих киловатт. В электромобилях используются более мощные бесщеточные двигатели мощностью до 100 кВт.Они также находят значительное применение в высокопроизводительных электрических моделях самолетов.

Двигатели постоянного тока без сердечника

Ничто в конструкции любого из описанных выше двигателей не требует, чтобы железные (стальные) части ротора действительно вращались; крутящий момент действует только на обмотки электромагнитов. Этим фактом пользуется бесщеточный электродвигатель постоянного тока , специализированная форма щеточного электродвигателя постоянного тока. Эти двигатели, оптимизированные для быстрого разгона, имеют ротор без железного сердечника.Ротор может иметь форму заполненного обмоткой цилиндра внутри магнитов статора, корзины, окружающей магниты статора, или плоского блина (возможно, сформированного на печатной монтажной плате), проходящего между верхним и нижним магнитами статора. Обмотки обычно стабилизируются путем пропитки эпоксидной смолой.

Поскольку ротор намного легче по весу (массе), чем обычный ротор, сформированный из медных обмоток на стальных пластинах, ротор может ускоряться намного быстрее, часто достигая механической постоянной времени менее 1 мс.Это особенно верно, если в обмотках используется алюминий, а не более тяжелая медь. Но поскольку в роторе нет металлической массы, которая могла бы служить радиатором, даже небольшие двигатели без сердечника часто должны охлаждаться принудительным воздухом.

Эти двигатели обычно использовались для привода приводов магнитных лент и до сих пор широко используются в высокопроизводительных системах с сервоуправлением.

Двигатели линейные

Линейный двигатель — это, по сути, электродвигатель, который был «раскручен» так, что вместо создания крутящего момента (вращения) он создает линейную силу по всей своей длине, создавая бегущее электромагнитное поле.

Линейные двигатели чаще всего представляют собой асинхронные двигатели или шаговые двигатели. Вы можете найти линейный двигатель в поезде на магнитной подвеске (Transrapid), где поезд «летит» над землей.

Электродвигатель с двойным питанием

Электродвигатели с двойным питанием или Электромашины с двойным питанием включают в себя два набора многофазных обмоток с независимым питанием, которые активно участвуют в процессе преобразования энергии (т. скорость от субсинхронной до сверхсинхронной.В результате электродвигатели с двойной подачей питания представляют собой синхронные машины с эффективным диапазоном скоростей с постоянным крутящим моментом, который в два раза превышает синхронную скорость для данной частоты возбуждения. Это вдвое больше диапазона скоростей с постоянным крутящим моментом, чем у электрических машин с одиночным питанием, в которых используется одна активная обмотка. Теоретически этот атрибут имеет привлекательные последствия по стоимости, размеру и эффективности по сравнению с электрическими машинами с однополярным питанием, но двигатели с двойным питанием трудно реализовать на практике.

Электромашины с двойным питанием и бесщеточным ротором с двойным питанием и так называемые бесщеточные электрические машины с двойным питанием — единственные примеры синхронных электрических машин с двойным питанием.

Электродвигатель с однополярным питанием

Электродвигатели с однополярным питанием или электрические машины с однополярным питанием включают в себя набор с одной многофазной обмоткой, которые активно участвуют в процессе преобразования энергии (т. Е. С однополярным питанием). Электромашины с однополярным питанием работают либо по индукционным (т.е. асинхронным), либо по синхронным принципам. Комплект активной обмотки может управляться электроникой для оптимальной производительности. Индукционные машины демонстрируют пусковой момент и могут работать как автономные машины, но синхронные машины должны иметь вспомогательные средства для запуска и практической работы, такие как электронный контроллер.

Асинхронные двигатели (т. Е. С короткозамкнутым ротором или с фазным ротором), синхронные двигатели (т. Е. Двигатели с возбуждением от поля, двигатели с постоянными магнитами или бесщеточные двигатели постоянного тока, реактивные двигатели и т. Д.), Которые обсуждаются на этой странице, являются примеры двигателей с однополярным питанием. Безусловно, двигатели с однополярным питанием — это преимущественно устанавливаемые двигатели.

Двигатель с двумя механическими портами

Электродвигатели с двумя механическими портами (или электродвигатели DMP) считаются новой концепцией электродвигателей.Точнее, электродвигатели DMP — это на самом деле два электродвигателя (или генератора), занимающие один и тот же корпус. Каждый двигатель работает по традиционным принципам электродвигателя. Электрические порты, которые могут включать в себя электронную опору электродвигателей, связаны с одним электрическим портом, в то время как два механических порта (вала) доступны снаружи. Теоретически ожидается, что физическая интеграция двух двигателей в один увеличит удельную мощность за счет эффективного использования неиспользуемого в противном случае магнитного сердечника.Механика интеграции, например, для двух механических валов, может быть довольно экзотической.

Наномотор с нанотрубками

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали подшипники вращения на основе многослойных углеродных нанотрубок. Прикрепив золотую пластину (размером порядка 100 нм) к внешней оболочке подвешенной многослойной углеродной нанотрубки (например, вложенных углеродных цилиндров), они могут электростатически вращать внешнюю оболочку относительно внутреннего ядра.Эти подшипники очень прочные; Устройства колебались тысячи раз без признаков износа. Работа была сделана на месте в SEM. Эти наноэлектромеханические системы (НЭМС) являются следующим шагом в миниатюризации, которая в будущем может найти свое применение в коммерческих целях.

На этом рендере можно увидеть процесс и технологию.

Пускатели двигателя

Противо-ЭДС помогает сопротивлению якоря ограничивать ток через якорь. При первом подаче питания на двигатель якорь не вращается.В этот момент противоэдс равна нулю, и единственным фактором, ограничивающим ток якоря, является сопротивление якоря. Обычно сопротивление якоря двигателя меньше одного Ом; поэтому ток через якорь при подаче питания будет очень большим. Этот ток может вызвать чрезмерное падение напряжения, что повлияет на другое оборудование в цепи. Или просто отключите устройства защиты от перегрузки.

  • Следовательно, возникает необходимость в дополнительном сопротивлении, включенном последовательно с якорем, для ограничения тока до тех пор, пока вращение двигателя не сможет создать противоэдс.По мере увеличения скорости вращения двигателя сопротивление постепенно снижается.

Трехточечный пускатель

Входящая мощность обозначается как L1 и L2. Компоненты, обозначенные пунктирными линиями, образуют трехточечный стартер. Как следует из названия, есть только три соединения с пускателем. Подключения к якорю обозначены как A1 и A2. Концы катушки возбуждения (возбуждения) обозначены как F1. и F2. Для управления скоростью полевой реостат соединен последовательно с шунтирующим полем.Одна сторона линии соединена с рычагом стартера (на схеме обозначена стрелкой). Рычаг подпружинен, поэтому он вернется в положение «Выкл.», Которое не удерживается ни в каком другом положении.

  • На первом этапе плеча полное линейное напряжение прикладывается к полю шунта. Поскольку полевой реостат обычно устанавливается на минимальное сопротивление, скорость двигателя не будет чрезмерной; кроме того, двигатель будет развивать большой пусковой крутящий момент.
  • Стартер также соединяет электромагнит последовательно с шунтирующим полем.Он будет удерживать рычаг в положении, когда рычаг соприкасается с магнитом.
  • Между тем это напряжение подается на шунтирующее поле, а пусковое сопротивление ограничивает прохождение тока к якорю.
  • По мере того, как двигатель набирает скорость, нарастает противоэдс, рычаг медленно перемещается в положение короткого замыкания.

Стартер четырехпозиционный

Четырехточечный стартер устраняет недостаток трехточечного стартера. В дополнение к тем же трем точкам, которые использовались с трехточечным стартером, другая сторона линии, L1, является четвертой точкой, подведенной к стартеру.Когда рычаг перемещается из положения «Выкл.», Катушка удерживающего магнита подключается к линии. Удерживающий магнит и пусковые резисторы работают так же, как и в трехпозиционном пускателе.

  • Возможность случайного размыкания цепи возбуждения весьма мала. Четырехточечный пускатель обеспечивает защиту двигателя от обесточивания. В случае сбоя питания двигатель отключается от сети.

См. Также

Компоненты:

  • Центробежный переключатель
  • Коммутатор (электрический)
  • Контактное кольцо

Ученые и инженеры:

Приложения:

  • Пила настольная
  • Электромобиль
  • Коррекция коэффициента мощности

Другое:

  • Электротехника
  • Электрический элемент
  • Электрогенератор
  • Список тем по электронике
  • Список технологий
  • Теорема о максимальной мощности
  • Мотор-генератор
  • Контроллер мотора
  • Способ движения
  • Электроэнергия однофазная
  • Хронология развития двигателей и двигателей

Примечания

  1. ↑ Tesla’s Early Years PBS.org .
  2. ↑ Патент США 0416194, «Электродвигатель», декабрь 1889 г.
  3. ↑ Патент США 0416194, «Электродвигатель», декабрь 1889 г.
  4. ↑ [1] electrichistory.com .
  5. ↑ [2] redlandsweb.com .

Список литературы

  • Бедфорд, Б. Д., Р. Г. Хофт и др. 1964. Принципы инверторных цепей. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0471061344. (Для управления скоростью двигателя с регулируемой частотой используются схемы инвертора)
  • Чиассон, Джон Н.2005. Моделирование и высокопроизводительное управление электрическими машинами. , Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley-IEEE Press. ISBN 047168449X.
  • Fink, Donald G .; Бити, Х. Уэйн (1978). Стандартный справочник для инженеров-электриков, одиннадцатое издание. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 007020974X.
  • Фицджеральд, А. Э., Чарльз Кингсли младший, Стивен Д. Уманс. 2002. Электрические машины. Колумбус, Огайо: McGraw-Hill Science / Engineering / Math. ISBN 0073660094.
  • Хьюстон, Эдвин Дж.; Артур Кеннелли, (1902) Последние типы динамо-электрических машин. , авторское право — American Technical Book Company 1897, Нью-Йорк, Нью-Йорк: P.F. Кольер и сыновья. ASIN: B000874XH6
  • Купхальдт, Тони Р. Уроки электрических цепей — Том II. 2000-2006. Глава 13 ДВИГАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. дата обращения 11 апреля 2006 г.
  • Пелли, Б. Р. (1971). Тиристорные преобразователи с фазовым управлением и циклоконвертеры. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. ISBN 0471677906
  • Шейнфилд Д.Дж. (2001). Промышленная электроника для инженеров, химиков и техников. Норвич, Нью-Йорк: Издательство Уильяма Эндрю. ISBN 0815514670.
  • Smith, A.O. Электродвигатели переменного и постоянного тока. [4]. accessdate 11-04-2006

Внешние ссылки

Все ссылки получены 18 сентября 2017 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Вечная дискуссия | Колорадо юрист

Июль 2020 Марк Леви


Как патентный поверенный, ко мне иногда обращаются клиенты с идеей устройства и / или метода для достижения вечного двигателя. Устройства вечного движения предназначены для создания постоянного движения без источника энергии. Ожидается, что они будут бежать вечно. Например, я видел предлагаемую систему для неограниченного срока эксплуатации электромобиля без заряда батареи, симбиотическую систему электродвигатель / генератор, которая никогда не выйдет из строя, и ядерный генератор, который, по мнению изобретателя, прослужит столько же, сколько и его электропроводящий провода можно поддерживать при абсолютном нуле и нулевом сопротивлении.

Это, конечно, нарушение Первого закона термодинамики, который гласит, что энергия не может быть создана, но может быть только преобразована из одной формы в другую. Правда, Эйнштейн модифицировал Первый закон, доказав, что энергия может быть преобразована из массы, но, насколько известно физикам, ни масса, ни энергия не могут быть созданы ab initio.

Когда клиенты, которые кажутся нормальными во всех остальных отношениях, описывают свои вечные двигатели с целью получения патента, они неизменно оживляются, начинают защищаться и, конечно, притяжательно.Любопытно, что это само по себе не является необычным явлением в офисе патентного поверенного. Определенная степень паранойи действительно полезна для изобретателя, поскольку изобретатель не может получить патент, если изобретательская идея была раскрыта более чем за год до подачи заявки на патент. Я часто говорю, что мои клиенты бывают одного из двух: параноика и очень параноика. Но изобретатель, пренебрегающий фундаментальными законами физики, может иметь больше опасений, чем кража идей.

Двигатель Сатлиффа

Хотя Бюро по патентам и товарным знакам США обязано отклонять заявки на патенты, нарушающие законы природы, иногда патентные эксперты допускают ошибки.В XVIII и XIX веках изобретатели пытались работать с простыми механизмами — рычагами, грузами, противовесами, колесами, маятниками, магнитами и жидкостями — чтобы выполнять больше работы, чем обычно можно было бы выполнить с помощью энергии, подаваемой в систему.

Рассмотрим патент США № 257,103, выданный 25 апреля 1882 г. Джону Сатлиффу-старшему на «Мотор». (См. Рисунок 1.) Резервуар для воды B имеет поворотный трубчатый рычаг A. Длинное полое плечо рычага A заканчивается колбой или полым сосудом C. Другое, более короткое плечо рычага, D соединяется с помощью шатуна E.Шток E имеет зубчатое колесо F, взаимодействующее с шестерней G, установленной на валу H, который должен приводиться в движение. Поворотная коробка K соединена как с шатуном, E, так и с точкой поворота (без маркировки). На верхней поверхности ящика K расположен тяжелый шар L, который свободно катится из стороны в сторону. Нижняя сторона коробки K прикреплена к сильфону M, от которого гибкая трубка N ведет к полому валу трубчатого рычага A.

Во время работы колба или сосуд C наполнен воздухом и, естественно, плавает в баке для воды B.Это опускает более короткое плечо рычага D. Зубчатое колесо F и шестерня G вращаются, в то время как правая сторона коробки, K, опускается, поэтому шарик L катится в правую сторону коробки. , K, увеличивая вес на этой правой стороне коробки, K. Когда один конец коробки, K, опускается, левая сторона коробки, прикрепленная к сильфону, M, поднимается, в результате чего весь воздух снимается с колбы C и трубки рычага A, в результате чего колба C тонет. При этом конец D рычага A поднимается, и колесо F, которое сделало половину оборота, когда рычаг A и лампочка C были подняты, теперь совершит свой оборот.Коробка K снова наклоняется, шар L, лежащий на ней, катится влево, сжимая сильфон M и нагнетая воздух в баллон C и трубчатый рычаг A, заставляя его подниматься, и так далее. Таким образом, лампочка C продолжает подниматься и опускаться; мяч L продолжает совершать возвратно-поступательное движение между крайними точками коробки K; сильфон M продолжает расширяться и сжиматься; зубчатое колесо F продолжает вращаться; а вал H продолжает вращаться в одном направлении. Все это предположительно продолжается в течение неопределенного времени, без дополнительной подачи энергии в систему.

Излишне говорить, что настоящий рабочий двигатель никогда не был построен на основе этой конструкции.

Небесный крючок Дина

К 20 веку изобретатели перешли от механических устройств к теориям сохранения или создания энергии, основанным на электричестве и даже ядерной энергии. 19 мая 1959 года Бюро по патентам и товарным знакам США снова выдало патент № 2 886 976 на вечный двигатель. (См. Иллюстрацию 2.) Изобретателем был Норман Л. Дин, а название патента было «Система для преобразования вращательного движения в однонаправленное движение.«С помощью сложной системы шестерен, сцеплений, противовесов и, о да, электромагнитов, Дин убедил эксперта Патентного ведомства, что его небесный крюк можно запатентовать.

Проще говоря, изобретение Дина включало:

— колебательное движение свободно подвешенной инерционной массы или множества таких масс. . . создается вращением массы или масс вокруг оси или осей и ограничением степеней свободы движения указанной свободно подвешенной массы или масс, и при котором колебательное движение системы производит непрерывную серию однонаправленных импульсов, которые могут быть передается на подходящее нагрузочное устройство или может воздействовать на несущую часть самой системы, не реагируя, однако, на частоту или амплитуду упомянутого колебательного движения или иным образом не влияя на нее.

Патент

Дина не свидетельствует о том, что вечные двигатели работают, но о том, что при наличии достаточного количества электромеханических средств даже патентных экспертов, обученных в технических областях, можно обмануть.

Доказательство в прототипе

Лучший способ справиться с изобретателем, убежденным в том, что его вечный двигатель будет работать, — это запросить у патентного поверенного рабочий прототип. Следующий шаг — чтобы поверенный не удивился, если изобретатель не вернется.

Марк Леви — зарегистрированный патентный поверенный и адвокат по интеллектуальной собственности Block45Legal, LLC в Денвере. В течение ряда лет он писал юмористические эссе для публичного радио-шоу «Радио выходного дня», и теперь его эссе доступны в двух книгах в мягкой обложке, доступных на Amazon: Trophy Envy и They’re Only Words.


Изучите этот выпуск

Договорное право

Майк Кросс

Закон о недвижимости

Автор: Адам Ф.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *