ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

на проведение научно-исследовательской работы по теме
«Источники энергии на основе резонансных электроприводов»

Предмет технического предложения

Стороны совместно выполнят НИР по теме «Источники энергии на основе резонансных электроприводов».

Цель НИР

Целью НИР является экспериментальное изучение резонансных условия в электрических колебательных контурах, имеющих заданные характеристики.

Применение

Применение данной технологии планируется в области автономного энергоснабжения и высокоэффективного теплоснабжения. На основе данной технологии, мы сможем проектировать источники электроэнергии, не требующие топлива.

Теория

Известное явление резонанса в электрической цепи переменного тока, при корректном понимании его природы, позволяет повышать эффективность машин и механизмов с приводами переменного тока. Результаты могут удивить, поскольку эффективность системы в целом, как соотношения полезной работы к затратам от первичного источника, может быть выше единицы. Данная тема рассматривается обычно в рамках понятий о "компенсации реактивной мощности" (КРМ), но мы предлагаем принципиально иное понимание, хотя КРМ - устройства с автоматическим подбором емкости под индуктивную нагрузку выпускаются серийно и широко применяются.

Теория известна и не требует пояснений. Сопротивление реального параллельного колебательного контура (т.е контура с потерями) зависит от его добротности. Добротность реальных колебательных контуров, выполненных на дискретных катушках индуктивности и конденсаторах, составляет от нескольких единиц до сотни и более. Добротность различных колебательных систем, построенных на принципе пьезоэлектрических и других эффектов (например, кварцевые резонаторы) может достигать нескольких тысяч. Фактически, добротность - это соотношение энергии, запасаемой в контуре,  к энергии, теряемой на омические (тепловые) потери.

Практический вывод: токи внутри параллельного колебательного контура могут быть намного больше токов в цепи первичного источника. Можно называть эти токи "реактивными" и считать, что они полезной работы не могут делать. Однако, именно эти токи создают поле, а взаимодействие полей обеспечивает вращение ротора.

Это замечательное явление вызывало удивление у первых экспериментаторов с переменным током на заре развития электротехники. Ж.Клод-Ва.Оствальд писал в книге "Электричество и его применения в общедоступном изложении" Типография И.Н.Кушнерев, Москва, 1914 год. стр.463:


Рис.1 Из книги "Электричество и его применения в общедоступном изложении" Типография И.Н.Кушнерев, Москва, 1914 год. стр.463

"Подобно тому, как это происходит в гидравлической модели, явление протекает и в соответствующей электрической цепи: если параллельно соединенные друг с другом самоиндукция и емкость находятся под действием переменной электродвижущей силы, то общий ток, протекающий через эту систему, равен не сумме, а разности токов, проходящих по двум указанным разветвлениям.... включите по амперметру в общую цепь (М) и в каждое из разветвлений (Р и N). Тогда, если Р покажет 100, а N - 80 Ампер, то М обнаружит, что общий ток равен не 180, а только 20 Ампер. Итак, переменный ток понимает "сложение" по-своему, и так как не в наших силах переучивать его по-нашему, приходится нам самим применяться к его обычаям. Начнем понемногу изменять самоиндукцию, вдвигая железный сердечник. Добьемся того, чтобы ток через катушку сделался равным 80-ти Амперам, то есть такой же величины, которую мы наблюдаем одновременно в ветви с конденсатором. Что произойдет при этих обстоятельствах? Вы, конечно, догадываетесь: так как общий ток равен разности токов, проходящих по ветвям, то он будет равен теперь нулю. Совершенно невероятная картина: машина дает ток, равный нулю, но распадающийся на два разветвления, по 80-ти Ампер в каждом. Не правда ли, недурной пример для первого знакомства с переменными токами?"

Любой мотор переменного тока может рассматриваться, как индуктивность. Тогда при настройке в резонанс контура, состоящего из катушек мотора и некоторого конденсатора, механическая мощность на валу мотора создается при минимальных затратах мощности от источника переменного тока. Затраты, разумеется есть, в частности, на  преодоление активного сопротивления цепи (катушек). Для низкочастотных токов требуется большой конденсатор, но при более высокой частоте, резонансный преобразователь может быть компактным и эффективным.

Задачи НИР

Предварительные исследования, проведенные в ООО «Фарадей» в 2006 -2007 году, показали, что мощными приводы (электромоторы) переменного тока,  работающими в режиме резонанса, могут показать эффекты значительного превышения создаваемой мощности над мощностью, необходимой для возбуждения и поддержания электрических колебаний в резонансном контуре. Проблема состоит в том, что конструктивные параметры серийно выпускаемых приводов не позволят развить мощность в резонансных условиях. Цель данного проекта состоит в том, чтобы сконструировать электроприводы переменного тока, рассчитанные именно на резонансный режим работы с высокой добротностью Q, поскольку все выпускаемые приводы конструируются так, чтобы избегать данный "опасный" режим работы. Такие резонансные электроприводы смогут стать основой автономных энергокомплексов, не требующих топлива. В такой комплекс входит обычный электрогенератор, резонансный электропривод, первичный источник для запуска и блок управления.

В задачи НИР входят:

Результаты НИР Основные характеристики экспериментального стенда Определение основных понятий

Резонанс - явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. В электронных устройствах резонанс возникает на определённой частоте, когда индуктивная и ёмкостная составляющие реакции системы уравновешены, что позволяет энергии циркулировать между магнитным полем индуктивного элемента и электрическим полем конденсатора.

Добротность колебательного контура (обозначение Q) -  определяется как отношение реактивной энергии в колебательном контуре  к энергии активных потерь в нем за период колебаний. Обычно составляет десятки – сотни единиц, то есть токи в контуре могут в Q раз превышать токи во внешней цепи и потребление от первичного источника.



Некоторые предварительные эксперименты были проведены Фроловым А.В.


Рис.2

Посмотреть эксперимент можно на видеопрезентации.

Приглашаем Заказчиков для развития проекта.

Фролов Александр Владимирович
Генеральный Директор ООО "ЛНФТ"
+7-910-948-2509
office@faraday.ru




Copyrights 2015 © Alexander V. Frolov +7 (910) 9482509 Skype alexfrolov2509