1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель фарадея

После открытия закона электромагнитной индукции путем многочисленных экспериментов Майклу Фарадею удалось изобрести и первый генератор. Простая установка наглядно демонстрировала трансформацию механической энергии в электрическую. Незатейливая конструкция представляла собой медный диск, который вращался между полюсами постоянного магнита.

Ее недостатки заключались в больших потерях и возникновении противотоков. Устройство признали неэффективным, но не забыли. Много лет ученые пытались модернизировать генератор Фарадея.

Один из значимых примеров такого усовершенствования — разработка Николы Теслы. В ней параллельные диски разделялись металлическим ремнем, что уменьшало потери на трение и значительно повышало эффективность прибора.

В 1950-е годы обнаружилась полезность униполярного генератора Фарадея в импульсных силовых установках. Выяснилось, что он умеет аккумулировать энергию длительный период и молниеносно ее выделять. Появились масштабные разновидности конструкций. Одна из них, созданная Майклом Олифантом, прослужила 20 лет и выдавала ток до 2 МА. Ее элементы выставлены как памятник.

Прототипы изобретения прошли долгий путь. И назывались по-разному. До сих пор инженеры, ученые работают и улучшают производительность устройства. В качестве одного из подходов к таким трансформациям они пользуются численным электродинамическим моделированием.

История

Диск Фарадея

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

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

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

магнитдисквнешняя цепьесть ли напряжение?
неподвиженнеподвиженнеподвиженотсутствует
неподвиженвращаетсянеподвиженЕсть
неподвиженнеподвиженвращаетсяЕсть
неподвиженвращаетсявращаетсяне определено
вращаетсянеподвиженнеподвиженотсутствует
вращаетсявращаетсянеподвиженЕсть (!)
вращаетсянеподвиженвращаетсяЕсть
вращаетсявращаетсявращаетсяне определено

Последовательное же объяснение явления униполярной индукции даётся теорией относительности.

Патенты и некоторые практические конструкции

  • Charles E. Ball (US238631; March 1881), en:Sebastian Ziani de Ferranti, en:Charles Batchelor получили самые ранние известные патенты на конструкции униполярных генераторов.
  • Никола Тесла (U.S. Patent 406,968 (англ.) ) разработал конструкцию, в которой вращались на параллельных осях магнитный и проводящий диск.
  • В 1989 году в Австралии дейтсвовал униполярный генератор, вырабатывавший ток 1500 кА при напряжении 800 В.

Физика плазмы, МГД генераторы

Астрофизика

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

Псевдонаучное шарлатанство

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

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

Читать еще:  Mitsubishi lancer 9 обороты двигателя на холостом ходу

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

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

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

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

Первый генератор постоянного тока, или что такое динамо-машина?

В позапрошлом веке, динамо-машиной называли генератор постоянного тока. Со временем промышленные генераторы, были вытеснены генераторами переменного тока, пригодного для преобразования посредством трансформаторов, и очень удобного для передачи тока на большие расстояния с незначительными потерями.

Сегодня под словом «динамо», как правило, подразумевают маленькие велосипедные генераторы (для фар) или ручные генераторы (для туристических фонариков). Что касается промышленных генераторов, то на сегодняшний день все это — генераторы переменного тока. Давайте, однако, вспомним, как развивались и совершенствовались первые «динамо».

Динамо-машина для велосипеда

Первый образец генератора постоянного тока, или униполярного динамо, был предложен в далеком 1832 году Майклом Фарадеем, когда он только открыл явление электромагнитной индукции. Это был так называемый «диск Фарадея» — простейший генератор постоянного тока. Статором в нем служил подковообразный магнит, а в качестве ротора выступал вращаемый вручную медный диск, ось и край которого пребывали в контакте с токосъемными щетками.

Диск Фарадея

Когда диск вращали, то в той части диска, которая пересекала магнитный поток между полюсами магнита статора, наводилась ЭДС, приводящая, в случае если цепь между щетками была замкнута на нагрузку, к появлению радиального тока в диске. Подобные униполярные генераторы по сей день используются там, где требуются большие постоянные токи без выпрямления.

Генератор переменного тока впервые построил француз Ипполит Пикси, это произошло в том же 1832 году. Статор динамо-машины содержал включенные последовательно пару катушек, ротор представлял собой подковообразный постоянный магнит, кроме того в конструкции имелся щеточный коммутатор.

Первый генератор переменного тока

Магнит вращался, пересекал магнитным потоком сердечники катушек, наводил в них гармоническую ЭДС. А автоматический коммутатор служил для выпрямления и получения в нагрузке постоянного пульсирующего тока.

Позже, в 1842 году, Якоби предложит разместить магниты на статоре, а обмотку — на роторе, который также вращался бы через редуктор. Это сделает генератор более компактным.

В 1856 году, для питания серийных дуговых ламп Фредерика Холмса, (эти лампы использовали в прожекторах маяков), самим Фредериком Холмсом была предложена конструкция генератора, похожая на генератор Якоби, но дополненная центробежным регулятором Уатта для поддержания напряжения на лампе постоянным при разном токе нагрузки, что достигалось путем автоматического сдвига щеток.

Читать еще:  Газ соболь троит двигатель

Генератор Холмса

Статор содержал 50 магнитов, а конструкция в общем весила 4 тонны, и развивала мощность чуть больше 7 кВт. Было выпущено примерно 100 таких генераторов под маркой «Альянс».

Между тем, машины с постоянными магнитами отличались одним существенным недостатком, магниты теряли со временем намагниченность и портились от вибрации, в итоге генерируемое машиной напряжение становилось со временем все ниже и ниже. При этом намагниченностью нельзя было управлять, чтобы стабилизировать напряжение.

В качестве решения пришла идея электромагнитного возбуждения. Идея пришла в голову английского изобретателя Генри Уайльда, который в 1864 году запатентовал генератор с возбудителем на постоянном магните, — магнит возбуждения просто монтировался на валу генератора.

Позже настоящую революцию в генераторах совершит немецкий инженер Вернер Сименс, который откроет подлинный динамоэлектрический принцип, и поставит производство новых генераторов постоянного тока на поток.

Принцип самовозбуждения заключается в том, чтобы использовать остаточную намагниченность сердечника ротора для пускового возбуждения, а затем, когда генератор возбудится, использовать в качестве намагничивающего тока ток нагрузки, или включить в работу специальную обмотку возбуждения, питаемую генерируемым током параллельно нагрузке. В результате, положительная обратная связь приведет к увеличению магнитного потока возбуждения генерируемым током.

В числе первых принцип самовозбуждения, или динамоэлектрический принцип, отметит инженер из Дании Сорен Хиорт. Он упомянет в своем патенте от 1854 года возможность использования остаточной намагниченности с целью реализации явления электромагнитной индукции для получения генерации. Однако, опасаясь того, что остаточного магнитного потока будет недостаточно, Хиорт предложит дополнить конструкцию динамо постоянными магнитами. Этот генератор так и не будет воплощен.

Позже, в 1856 году, аналогичную идею выскажет Аньеш Йедлик — член Венгерской академии наук, но ничего так и не запатентует. Только спустя 10 лет Самюэль Варлей, ученик Фарадея, реализует на практике принцип самовозбуждающегося динамо. Его заявка на патент (в 1866 году) содержала описание устройства очень похожего на генератор Якоби, только постоянные магниты уже были заменены обмоткой возбуждения — электромагнитами возбуждения. Перед стартом сердечники намагничивались постоянным током.

Генератор постоянного тока Сименса

В начале 1867 года в Берлинской Академии наук с докладам выступал изобретатель Вернер Сименс. Он представил публике генератор похожий на генератор Варлея, названный «динамо-машиной». Старт машины осуществлялся в режиме двигателя, для того чтобы обмотки возбуждения намагнитились. Затем машина превращалась в генератор.

Это была настоящая революция в понимании и проектировании электрических машин. В Германии начался широкий выпуск динамо-машин Сименса — генераторов постоянного тока с самовозбуждением — первых промышленных динамо-машин.

Конструкция динамо-машин с течением времени менялась: Теофил Грамм, в том же 1867 году, предложил кольцевой якорь, а в 1872 году главный конструктор компании Сименс-Гальске, Гефнер Альтенек, предложит барабанную намотку.

Так генераторы постоянного тока примут свой окончательный облик. В 19 веке, с переходом на переменный ток, гидроэлектростанции и тепловые электростанции станут вырабатывать уже переменный ток на генераторах переменного тока. Но это уже совсем другая история…

Агрегаты данного типа обладают небольшим весом, габаритами, а также небольшой шумностью и стоимостью. Все эти характеристики объясняются тем, что для генераторов двигатели данного типа не делают большой мощности (около киловатта), соответственно и силовая электрическая установка будет небольшой

Читать еще:  Что означает низкое давление масла в двигателе

Особенности системы смазывания и работы двухтактного двигателя, определяют его небольшой ресурс, он вдвое меньше, чем у четырёхтактных собратьев. Специальное масло для двухтактных двигателей необходимо добавлять непосредственно в бензин, а так как срок годности у такой смеси около двух недель, изготовлять её необходимо с учётом этого срока.

Наличие масла в топливной смеси, существенно ухудшает параметры выхлопа и определяет месторасположение (вне помещения) агрегата во время эксплуатации.

Потребление топлива в двигателях данного типа выше , чем у четырёхтактных двигателей на 30-35 процентов. Применение электрогенераторов данного типа обусловлено простотой конструкции, небольшими размерами и малошумностью, что предполагает их использование в качестве переносного источника питания на природе, пикнике и т.д.

Виды двигателей по назначению

Серии: АИР, А, 4А, АМ, 4АМ, 4AMУ, 5А, 5АМ , 5АИ, АД, АДМ.

Серии: MTF, МТН, DMTF(H), DMTKF (H), 4MTKM, 4MTH, 4МТМ, MTKF(H).

Электродвигатели со встроенным электромагнитным тормозом

Серии: АИР, 5АИ ЕТ, ЕТ1, ЕD1, ED2.

Серии: АИМ, АИМЛ, АИМУ, АИМР, ВА, ВАО, 2В, АВ, АВР, 4ВР.

С повышенным скольжением

Серии: АИРС, АС , 5АС , АДМС , 4АС , 4АМС , 5АМС.

Серии: АИC, AIS , IMM , RA , 6A, W22, W20 , MA, MS.

АВВ, WEG, SIEMENS, ABLE, LENZE, BONFIGLIOLI, и др.

3. Как пользоваться моделью.

Для начала работы с моделью нужно взять правой рукой ручку редуктора-генератора и начать вращать ее по часовой стрелке. На красном проводе появляется положительное напряжение, а на черном проводе отрицательное напряжение. При вращении рукоятки в противоположном направлении электрический ток потечет в обратном направлении. То есть, на красном проводе появляется отрицательное напряжение, а на черном проводе положительное напряжение. Полярность напряжения можно определить вольтметром, а направление движения тока можно определить амперметром. Чем больше прикладываемое усилие к рукоятке, тем больше сила тока на электродвигателе.

Приборами амперметром и вольтметром можно определить силу тока и напряжение соответственно и рассчитать два дополнительных параметра: мощность и сопротивление. Вращая рукоятку с разной скоростью, с разной силой и в разном направлении, можно наблюдать разные показания приборов.

От электрического тока начинает вращаться электромотор, а на валу электромотора будут вращаться лопасти вентилятора. При уменьшении скорости вращения ручки вентилятор будет уменьшать скорость вращения и показания приборов тоже будут уменьшаться. Если остановить вращение ручки, то вентилятор тоже остановится, а также показания приборов станут нулевыми.

Недостатки, поломки и проблемы FE

Версии с карбюратором сложны в настройке, вам понадобится толковый специалист

Инжекторные версии этого мотора доставляют много проблем по системе зажигания

После 200 000 км часто залегают маслосъемные кольца и появляется расход смазки

Ремень ГРМ по регламенту меняют каждые 60 000 км, но с обрывом клапана не гнет

Гидрокомпенсаторов нет и каждые 60 — 80 тысяч км требуется регулировка клапанов

Mazda 626 FE 2.0 FS valve 8 замена помпы грм

  • Все тексты написаны мной, имеют авторство Google, занесены в оригинальные тексты Yandex и заверены нотариально. При любом заимствовании мы сразу же пишем официальное письмо на фирменном бланке в поддержку поисковых сетей, вашего хостинга и доменного регистратора.

    Далее подаем в суд. Не испытывайте удачу, у нас более тридцати успешных интернет проектов и уже дюжина выигранных судебных разбирательств.

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector