Электромотора-генератора

Прежде всего, рассмотрим баланс мощности МГ-1 на холостом ходу (рис. 172).

Рис. 172. Первый в мире, российский самовращающийся импульсный электромотор-генератор

Теоретическая структура баланса мощности импульсного электромотора представлена на рис. 173.

Рис. 173. График изменения вращающих моментов, действующих на ротор МГ-1 при запуске его в работу, и при равномерном вращении

В момент начала вращения ротора его пусковой момент преодолевает сопротивления в виде моментов механических и рабочих сопротивлений и в виде инерциального момента (рис. 173). Сумма моментов этих сопротивлений равна (рис. 173). Как только ротор начинает вращаться равномерно, то инерциальный момент становится положительным и не сопротивляется вращению ротора, а способствует его равномерному вращению (рис. 173). Равномерному вращению ротора сопротивляются только рабочая нагрузка, а также механические, и аэродинамические сопротивления - . Осциллограмма импульсов напряжения и тока в момент начала вращения ротора, представленная на рис. 174, убедительно доказывает это.

Рис. 174. Осциллограмма пусковых значений напряжения U и тока I

в обмотке возбуждения ротора без маховика

Амплитуда первого импульса тока более 10А (рис. 174). Она больше средней амплитуды почти в 2 раза и это естественно, так как в этот момент вращению ротора сопротивляются не только механические моменты , но и инерциальный момент (рис. 173). Анализ осциллограммы на рис. 174, показывает, что величины амплитуд импульсов тока становятся одинаковыми, примерно, после 5-го импульса. Это значит, что равномерное вращение ротора начинается после 5-го импульса (рис. 174).

На рис. 173 момент времени, когда инерциальный момент становится положительным , соответствует точке А. Амплитуда первого импульса напряжения - 100В, а амплитуда первого импульса тока (рис. 174) - 10А. Это значит, что мощность первого пускового импульса равна 100х10=1000Вт. Она реализуется на преодоление начального механического и аэродинамического сопротивления, а также инерциального момента и забирается у первичного источника энергии один раз, в момент пуска ротора в работу (рис. 174), и поэтому не учитывается в балансе мощности МГ-1, которая реализуется в течение многих часов его работы.

Поскольку инерциальный момент ротора участвует в процессе его пуска, то надо знать его величину. Для этого надо, прежде всего, определить кинетическую энергию равномерно вращающегося ротора и механическую мощность на его валу при этом вращении.

Связь между кинетической энергией равномерно вращающегося тела и его мощностью следует из работы, совершаемой им при равномерном вращении за одну секунду. Если момент инерции тела обозначить , то

(339)

Таким образом, численная величина кинетической энергии, равномерно вращающегося ротора, равна механической мощности на его валу. Физическую суть, выполненных нами математических преобразований (339), можно описать кратко так. Поскольку ротор вращается равномерно, то для определения механической мощности , реализуемой в его вращении, надо его кинетическую энергию разделить на время . В каждую секунду вращательное движение ротора совершает работу, выражаемую в Джоулях (Дж). Это значит, что его механическая мощность численно равна величине кинетической энергии , делённой на секунду Дж/с=Вт. Она все время присутствует на валу ротора в процессе его вращения с постоянной угловой скоростью . Это присутствие реализуется величиной инерциального момента , направленного в сторону вращения ротора (рис. 173).

Из первого закона динамики Ньютона следует, что при равномерном вращении тела, сумма сил и их моментов относительно оси вращения равна нулю. В результате исключается возможность вычисления каждой составляющей силы или - момента, действующих на равномерно вращающееся тело. Но новые законы механодинамики исправляют этот недостаток динамики Ньютона, который оставался незамеченным всеми его последователями более 300 лет.

В табл. 47 представлены результаты измерения крутящего момента на валу равномерно вращающегося ротора МГ-1 на холостом ходу с помощью моментомера Ж-83.

Таблица 47. Механическая мощность на валу

электромотора-генератора МГ-1

Итак, из первого закона динамики Ньютона, не имеющего математической модели, следует невозможность вычисления моментов, действующих на равномерно вращающийся ротор, а мы измерили момент сопротивления равномерному вращению ротора МГ-1 (табл. 47). Зная его экспериментальную величину 0,130 Нм при 1800 об./мин, определим механическую мощность на валу ротора. Она равна

. (340)

Первый закон динамики Ньютона лишает нас возможности вычислить теоретически механическую мощность на валу ротора МГ-1 при 1800об/мин., а второй закон механодинамики позволяет сделать это. Согласно этому закону механическая мощность на валу равномерно вращающегося тела численно равна кинетической энергии его вращения.

Масса ротора равна . Радиус инерции ротора эквивалентен радиусу инерции полого цилиндра, с толщиной стенки 0,001м. Он равен . В данном эксперименте ротор вращался с частотой . Связь между кинетической энергией равномерно вращающегося ротора и его мощностью следует из работы, совершаемой им при равномерном вращении за одну секунду

. (341)

Этот результат близок к экспериментальному результату (340 и в табл. 48). Так как роль мотора у электромотора – генератора выполняет ротор, а роль генератора – статор, то он генерирует два вида энергии: механическую на валу ротора и электрическую в обмотке статора. Поэтому возникает необходимость знать баланс мощности на входе в МГ-1 и выходе. Для этого роль нагрузки на валу ротора выполнял моментомер Ж-83, а на статоре – электролизёр, подключённый к импульсам ЭДС самоиндукции (ЭДСС). Результаты измерений представлены в таблице 48.

Таблица 48. Баланс мощности электромотора – генератора МГ-1

n, об./м.	На входе, , Вт	ЭДСИ , Вт	Мех. мощность , Вт	Мощность на выходе ,
	24,99	20,94	36,42	57,36

Итак, общая мощность на выходе МГ-1 больше электрической мощности на входе в обмотку возбуждения ротора (табл. 48). Это явное нарушение закона сохранения энергии, на котором базируется вся энергетика человечества более 100 лет.

А теперь поищем источник дополнительной мощности, которую генерирует МГ-1. На рис. 175, а и b представлены осциллограммы снятой на клеммах ротора и статора на холостом ходу, а на рис. 175, с и d – при нагрузке. Нетрудно видеть, что в момент отключения подачи напряжения в обмотку возбуждения ротора (рис. 175, а) в ней возникает импульс ЭДС самоиндукции , уходящий вниз. Это значит, что его полярность противоположна полярности импульса ЭДС индукции ротора.

Рис. 175: а) и b) осциллограммы холостого хода на клеммах МГ-1;

с) и d) осциллограммы на клеммах МГ-1 под нагрузкой;

e) схема ориентации электронов в проводе

На рис. 175, b - осциллограмма импульсов ЭДС самоиндукции в обмотке статора, перешедшая с обмотки ротора . Возникает вопрос: что такое ЭДС самоиндукции? Когда в обмотке ротора (рис. 171, а) присутствует напряжение, то магнитные поля, формирующиеся вокруг проводов витков обмотки ротора, имеют рабочую, достаточно большую напряжённость, которая формирует магнитное поле в сердечнике (рис. 171, а). Как только электрическая цепь подачи напряжения в обмотку ротора разрывается, то электроны в проводах обмотки теряют упорядоченную ориентацию (рис. 175, e), и магнитное поле сердечника начинает исчезать.

Процесс изменения напряжённости исчезающего магнитного поля сердечника ротора наводит в проводах его обмотки ЭДС обратной полярности. Поскольку в этот момент электрическая цепь разорвана, то принято считать, что ЭДС обратной полярности наводится в проводах обмотки самостоятельно (без постороннего источника энергии) и её называют ЭДС самоиндукции (ЭДСС). Обычно она считается вредной и с ней борются различными электротехническими средствами. Мы же решили не бороться с ней, а использовать для полезной работы.

На рис. 175, с показана осциллограмма на клеммах ротора при нагрузке, подключённой к клеммам статора, а на рис. 175, d – осциллограмма на клеммах статора с нагрузкой.

Оказалось, что на холостом ходу длительность импульсов ЭДС самоиндукции статора очень маленькая, а амплитуда напряжения большая (рис. 175, b). При подключении нагрузки в виде электролитической ячейки амплитуда напряжения резко уменьшается, а длительность импульса напряжения увеличивается (рис. 175, d). При этом появляется ток (рис. 175, d). Так как импульс ЭДС самоиндукции , рождается вначале в обмотке ротора в момент разрыва электрической цепи, а потом переходит в обмотку статора, то энергия первичного источника питания не расходуется на его генерацию. В результате импульсы ЭДС самоиндукции (рис. 175, с и d) превращаются в источник дополнительной электрической энергии (табл. 48).

Конечно, этого достаточно для доказательства ошибочности человеческого закона Сохранения энергии (329), но мы решили усилить достоверность этого доказательства и провели дополнительный эксперимент с импульсным электромотором-генератором МГ-1 (рис. 176). Он длился непрерывно 72 часа. За это время напряжение на клеммах аккумуляторов упало в среднем на 0,7В. Это убедительное доказательство наличия рекуперационных свойств у импульсных электромоторов-генераторов (табл. 49).

Таблица 49. Падение напряжения через 72 часа работы

Рис. 176.

Удельная мощность на получение водорода из воды путём её электролиза с помощью, рекуперационного мотора-генератора МГ-1 составила 0,046 Вт/литр водорода. Это в 100 раз меньше удельной мощности, реализуемой на промышленных установках получения водорода из воды.

Заключение

Приведённый анализ баланса мощности МГ-1 показывает его явную энергетическую эффективность. Есть основания полагать, что она наилучшим образом реализуется при питании от индивидуальных источников энергии, таких, например, как аккумулятор. В этом случае импульсы ЭДС самоиндукции в обмотке ротора можно использовать на зарядку аккумулятора, а импульсы ЭДС самоиндукции статора на другие цели, например, на электролиз воды.