Электродвигатели нового класса

С тех пор, как в 1821 году Эрстед продемонстрировал возникновение магнитного поля вокруг проводника с током,электротехника начала стремительно развиваться.

Уже через несколько лет были установлены основные законы электротехники,созданы мощные электромагниты,а также первые электродвигатели. Но удивительное дело: электромагниты,создающие большую статическую силу магнитного взаимодействия и потребляющие при этом небольшую мощность,при работе электродвигателя,когда ротор начинал вращаться,теряли свою силу и требовали увеличения напряжения,а следовательно и мощности для того,чтобы электродвигатель мог совершать механическую работу.

Правильное объяснение этому явлению дал русский физик Ленц. Сейчас это явление можно кратко назвать противоЭДС. Суть этого явления в том,что при движении относительно друг друга проводников с током или магнита и проводника с током,в проводнике возникает напряжение,которое всегда направлено встречно питающему обмотку двигателя, поэтому и приходится,для поддержания мощности двигателя,увеличивать напряжение его питания. Получается странная картина: с одной стороны-мощное магнитное поле и огромная сила взаимодействия катушек с ферромагнитными сердечниками друг с другом,при малой потребляемой мощности,а с другой,при относительно медленном движении катушек относительно друг друга уже требуется значительно увеличивать напряжения питания для поддержания силы магнитного взаимодействия. Поэтому возникла мысль, что если удастся найти способ нейтрализовать влияние закона Ленца в электродвигателе,то можно получить огромный выигрыш в получаемой механической мощности,относительно затраченой электрической. В результате проведенных исследований были теоретически найдены и подтверждены опытным путем несколько частных случаев,когда закон Ленца не оказывает своего влияния на процессы,происходящие в электродвигателе,или значительно ослабляется. Это дает возможность создавать электродвигатели,которые способны на единицу затраченной электрической мощности,произвести от двух до десяти и больше единиц механической работы. При этом все остается в полном соответствии с любыми известными законами физики! Я не могу открыто говорить о конструктивных особенностях подобных двигателей,скажу только,что основные варианты мало отличаются от уже известных конструкций. Другие варианты совершенно не похожи на любые известные электродвигатели. Я даже не ожидал,что задача имеет такое множество решений! А взяться за решение подобной задачи меня побудила заметка,что около 50-и лет назад,в СССР,один умелец ездил на автомобиле "Москвич" с электромотором целый день,на энергии обычного автомобильного аккумулятора. Я сразу подумал о том,что его электромотор потреблял значительно меньшую мощность,чем развиваемая механическая и принял за аксиому,что раз было возможно тогда,то возможно и сейчас.
Сравнение электродвигателя без противоЭДС с обычным, по мощности потребления.

Для простоты анализа возьмем любой коллекторный или вентильный двигатель. Он состоит из ротора и статора. Обмотки возбуждения могут быть как на роторе со статором, так и только на одном роторе или статоре (если используются постоянные магниты возбуждения). При подаче напряжения на двигатель, ротор и статор начинают двигаться относительно друг друга, при этом в обмотках якоря или статора (если ротор возбуждается постоянными магнитами), индуцируется ЭДС, направленная всегда против напряжения внешнего источника питания. По мере увеличения числа оборотов ротора (действительной или кажущейся линейной скорости движения проводника относительно магнитного поля возбуждения) ток в обмотках под действием этой ЭДС уменьшается, соответственно уменьшается, и вращающий момент. Для его увеличения приходится повышать напряжение (мощность) питания электродвигателя. В современных электродвигателях практически вся мощность, подводимая для питания, расходуется на преодоление противодействующей ЭДС.

Например, серийный электродвигатель постоянного тока типа 4ПН 200S имеет следующие характеристики: мощность 60 кВт; напряжение 440 В; ток 149 А; частота вращения 3150/3500 об/мин; кпд 90,5%; длина статора 377 мм; диаметр ротора 250 мм, напряжение потерь 41,8 В; напряжение на преодоление индуцированной ЭДС 398,2 В; мощность на преодоление потерь 6228 Вт; вращающий момент (3500 об/мин) 164,6 Нм.

Получается, что если мы избавимся от противоЭДС, то для питания двигателя нужен источник напряжения не 440 вольт, а только 42 вольта, при том же токе 150А. Поэтому потребляемая мощность при полной нагрузке составит 6300 ватт при механической выходной мощности 60 кВт. Регулировка выходной мощности двигателя без противоЭДС может осуществляться изменением напряжения питания или импульсным регулированием.

В результате сравнительного анализа мы видим,что использование электродвигателя без противоЭДС способно в корне изменить всю экономику человечества. Это один из способов навсегда отказаться от использования органического топлива для энергетических и транспортных потребностей человечества. В самом деле,подобные электродвигатели возможно соединить на одном валу с генераторами небольшой мощности и получить самопитаемую систему! Только для запуска требуется аккумулятор. А ведь есть еще и разработки бестопливных генераторов,которые могут использоваться совместно с электродвигателями данного типа. При этом возникает большая экономия,так как требуется генератор гораздо меньшей мощности. Совместное использование БТГ и описанных электродвигателей позволит в ближайшем будущем выпускать абсолютно автономные электромобили,способные двигаться без всякого топлива до тех пор,пока не износятся механически. На таком принципе можно строить большинство известных сегодня транспортных средств. В том числе и самолеты,и даже космические аппараты,ведь есть варианты и электрических полевых устройств,создающих тягу без отбрасывания массы. Это совершенно новая эра в истории человечества и трудно даже предположить последствия применения подобных конструкций.