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:

"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:

• Конструирование экспериментального стенда, включающего резонансный преобразователь энергии, электропривод и соединенный с ним электрогенератор, который подключен к электрической нагрузке.
• Исследования и измерения в целях получения максимального резонансного эффекта, то есть минимальной мощности потребления и максимальной механической мощности на валу электропривода под нагрузкой.

• Ожидается получить данные по возможности автономного режима работы электропривода в резонансном режиме (работе под нагрузкой при отключенном внешнем источнике питания).

• Габариты не более 700х500х500 мм
• Источник первичного электропитания аккумулятор напряжением 12VDC и емкостью 120AH и 12VDC/220VAC преобразователь мощностью 10Квт.
• Электромотор номинальной мощности 10квт.

Электрогенератор номинальной мощностью 10квт.

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.

Посмотреть эксперимент можно на видеопрезентации.

Приглашаем Заказчиков для развития проекта.

Фролов Александр Владимирович
Генеральный Директор ООО "ЛНФТ"
+7-920-7944448
office@faraday.ru