Электромагнитный двигатель с КПД > 100%: миф или реальность? 100 кпд

Описание модели электромагнитного двигателя с КПД > 100%

Энергоинформ / Точка зрения / Описание модели электромагнитного двигателя с КПД > 100%

Описание модели электромагнитного двигателя с КПД > 100%

Давно уже не секрет, что двигатели с КПД больше 100% считаются невозможными. Их существование противоречит основному закону физики — Закону о сохранении энергии.

Этот закон гласит: Энергия не может появиться ниоткуда и исчезнуть в никуда. Она лишь может преобразовываться из одного вида энергии в другую. Например, из электрической в световую с помощью электрической лампы, или из механической в электрическую с помощью электрогенератора тока и так далее.

Конечно, это справедливо. Любому двигателю нужен источник энергии. Двигателю внутреннего сгорания — бензин, электродвигателю — источник электроэнергии. Например, аккумуляторы. Но бензин не вечен, его нужно постоянно пополнять, да и аккумуляторы требуют периодической подзарядки.

Но, если использовать источник энергии, который бы не нуждался в пополнении, то есть неисчерпаемый источник энергии, двигатель с КПД больше 100% вполне мог бы иметь право на существование.

На первый взгляд существование такого источника в природе невозможно. Однако это только на первый, неподготовленный, взгляд.

Возьмём, к примеру, гидроэлектростанцию. Вода, собранная в огромное водохранилище, падает с большой высоты плотины и вращает гидротурбину, которая в свою очередь вращает электрогенератор. Электрогенератор вырабатывает электроэнергию.

Вода падает под действием гравитации Земли. При этом совершается работа по выработке электроэнергии, хотя гравитация Земли, являясь источником энергии притяжения, не уменьшается. Затем вода под действием излучения Солнца и всё той же гравитации снова возвращается в водохранилище. Солнце, конечно, не вечное, но на пару миллиардов лет его хватит. Ну а гравитация опять совершает работу, вытягивая влагу из атмосферы, и опять не уменьшаясь ни на йоту. По своей сути гидроэлектростанция является гидроэлектрогенератором с КПД больше 100%. Только громоздким и дорогим в обслуживании. Тем не менее работа гидроэлектростанций наглядно показывает то, что создание двигателя с КПД больше 100%, вполне осуществимо.

Ведь не только гравитация может служить источником неисчерпаемой энергии.

«Постоянный магнит ниоткуда не получает энергию, а его магнитное поле не расходуется, когда им что-либо притягиваешь».

Постоянный магнит притянул к себе железный предмет. Тем самым совершил работу. Но его сила при этом совершенно не уменьшилась. Это уникальное свойство постоянного магнита позволяет использовать его в качестве источника неисчерпаемой энергии.

Конечно, создание двигателя на основе постоянного магнита и с КПД больше 100% очень смахивает на создание пресловутого «Вечного двигателя», модели коего заполонили страницы интернета, но это не так. Магнитный двигатель не Вечный, но Даровой. Рано или поздно его детали износятся и потребуют замены, а источник энергии, постоянный магнит, практически вечен.

Правда некоторые «специалисты» утверждают, что постоянный магнит постепенно теряет свою притягивающую силу в результате так называемого старения. Это утверждение неверно, но даже если это и так, он не изнашивается механически и вернуть его в прежнее, рабочее состояние можно всего одним магнитным импульсом. А производители современных постоянных магнитов гарантируют его неизменное состояние в течение не менее 10 лет.

Двигатель, требующий перезарядки один раз в десять лет, и при этом дающий чистую и безопасную энергию, вполне может претендовать на роль спасителя человеческой цивилизации от неизбежного энергетического Армагеддона.

Попытки создания магнитного двигателя с КПД больше 100% делались неоднократно. К сожалению, пока никому не удалось создать чего-либо серьёзного. Хотя потребность в таком двигателе в наше время растёт с небывалой скоростью. А если есть спрос, то предложения обязательно будут.

Одна из моделей такого двигателя и предлагается на суд специалистов в области электротехники и энтузиастов альтернативной энергетики.

В принципе, ничего сложного в модели магнитного двигателя нет. Однако создание модели весьма не просто. Требуются достаточно серьёзное станочное оборудование и высокое качество производства. Модель невозможно сделать одним напильником и на «коленке». Хотя «тульские левши» ещё не перевелись на Руси.

На рисунке схематически изображена конструкция магнитного двигателя с КПД больше 100%.

Постоянные магниты неодим-железо-бор с максимально возможной индукцией магнитного поля.
Немагнитный диэлектрический ротор. Материал ротора — текстолит или стеклотекстолит.
Статор. Или подшипниковые щиты. Материал — алюминий.
Контактные кольца. Материал — медь.
Электромагнитные катушки. Соленоиды, навитые тонким медным проводом.
Контактные щётки. Материал — электрографит.
Диск управления подачи электрического импульса на электромагнитные катушки.
Оптопары на просвет. Датчики управления подачи электрического импульса на электромагнитные катушки.
Шпильки статора, регулирующие зазор между постоянными магнитами и электромагнитными катушками.
Вал ротора. Материал сталь.
Замыкающие магнитопроводы. Кольца из мягкого железа, усиливающие силу постоянных магнитов.

Постоянные магниты расположены в подшипниковых щитах по диаметру с чередующейся полярностью.

Электромагнитные катушки расположены в роторе аналогичным способом.

Принцип работы магнитного двигателя основан на взаимодействии постоянного и электромагнитного полей.

Если по катушке, намотанной медным проводом (соленоидом), пропустить электрический ток, то в нём возникнет магнитное поле, которое станет взаимодействовать с магнитным полем постоянных магнитов. Другими словами, катушка втянется в зазор между постоянными магнитами.

Если ток выключить, катушка выйдет из зазора между постоянными магнитами без сопротивления.

По своей сути магнитный двигатель является синхронным электромагнитным двигателем. Только многополюсным и без использования железа в электромагнитных катушках. Железо, хоть и усиливает магнитную силу электромагнитной катушки, в этом двигателе использоваться не может, поскольку остаточная индукция неодимовых магнитов достигает 1,5Тл и на перемагничивание железных сердечников электромагнитных катушек, которые намагничиваются под действием постоянных магнитов, затрачивается огромное количество энергии.

А катушка без сердечника будет взаимодействовать с постоянным магнитом при любых (даже самых малых) значениях электрического тока. И будет абсолютно инертна к постоянным магнитам, если тока в катушке не будет.

Конечно, конструкция электромагнитного двигателя, в котором применяются катушки медного провода без железного сердечника, не нова. Есть масса вариантов и масса оригинальных конструкций, в которых используется принцип взаимодействия постоянного тока и электромагнитной катушки без сердечника. Но ни одна конструкция не имеет КПД больше 100%. Причина этого не в конструкции двигателя, а в неправильном понимании природы, как постоянного магнита, так и электрического тока.

Дело в том, что до сих пор магнитное поле постоянного магнита считается сплошным и однородным. И электромагнитное поле соленоида также считается однородным и сплошным. К сожалению, это большое заблуждение. Так называемое магнитное поле постоянного магнита в принципе не может быть сплошным, поскольку сам магнит имеет составную структуру из множества спрессованных в одно тело, доменов (элементарных магнитов).

По своей сути, домены — это те же магниты, только очень маленькие. Их размер порядка 4 микрон. А если взять два обычных магнита, положить их на стол одноимёнными полюсами вниз и попытаться сблизить, то нетрудно заметить, что они отталкиваются друг от друга. Также отталкиваются и их магнитные поля. Так как же магнитное поле постоянного магнита может быть сплошным? Однородным — да, но не сплошным.

Магнитное поле постоянного магнита состоит из множества отдельных магнитных полей размером порядка 4 микрон. Их называют силовыми линиями магнитного поля и ещё из школьной программы по физике все знают, как их обнаружить с помощью железных опилок и листа бумаги. На самом деле железные опилки сами становятся доменами и продолжают постоянный магнит. Но, поскольку они не закреплены механически, как в толще постоянного магнита, они расходятся веерообразно, что ещё раз подтверждает утверждение о том, что магнитное поле постоянного магнита не является сплошным.

Но если магнитное поле постоянного магнита состоит из множества магнитных полей, то и электромагнитное поле соленоида тоже не может быть сплошным. Оно также должно состоять из множества отдельных магнитных полей. Однако в катушке медного провода нет доменов. Есть проводник и электрический ток. А электрический ток это поток свободных электронов. Каким образом этот электронный поток может создавать магнитное поле?

Магнитный момент электронов обусловлен собственным вращением электронов. Спином. Если электроны вращаются в одном направлении и в одной плоскости их магнитные моменты суммируются. Поэтому они ведут себя подобно доменам в постоянном магните, выстраиваясь в электронные столбы и создавая отдельное электромагнитное поле. Количество таких электромагнитных полей зависит от напряжения электрического тока приложенного к проводнику.

К сожалению, пока не установлена количественная связь между напряжением и числом магнитных полей. Нельзя сказать, что напряжение в 1 Вольт создаёт одно поле. Над решением этой задачи ещё предстоит поломать голову учёным. Но то, что связь есть, установлено определённо. Определённо установлено и то, что одно магнитное поле постоянного магнита может соединиться только с одним магнитным полем соленоида. Причём наиболее эффективна эта связь будет тогда, когда толщина этих полей совпадёт.

Толщина магнитных полей постоянного магнита порядка 4 микрон. Поэтому площадь магнитного полюса не должна быть большой. Иначе придётся пускать на обмотку соленоида слишком большое напряжение.

Возьмём, например, магнит, у которого площадь полюса равна 1 квадратному сантиметру. Разделим его на 4 микрометра. 1/0,0004=2500.

То есть для эффективной работы катушки с магнитом, у которого площадь магнитного полюса 1 квадратный сантиметр, необходимо подать на эту катушку электрический ток с напряжением 2500 Вольт. При этом сила тока должна быть очень маленькой. Примерно 0,01 Ампера. Точные значения силы тока ещё не установлены, но известно одно, чем меньше сила тока, тем выше КПД. Очевидно, причиной этому является то обстоятельство, что электрическая энергия переносится электронами. Однако один электрон не может перенести большое количество энергии. Чем больше энергии переносит электрон, тем больше потерь от столкновения электронов с атомами в кристаллической решётке проводника электротока. Это как движение снежного кома по склону горы поросшей деревьями. Чем больше снежный ком, тем чаще он сталкивается с деревьями, оставляя часть снега на стволах. Так и электрон, сталкиваясь с атомами, отдаёт им часть своей энергии.

Если же в работе участвует множество слабо возбуждённых электронов, то энергия между ними распределяется поровну и электроны гораздо свободнее проскальзывают между атомами кристаллической решётки проводника. Вот почему по одному и тому же проводнику ток малой силы и высокого напряжения можно передать с гораздо меньшими потерями на сопротивление, чем ток малого напряжения и большой силы.

Таким образом, для эффективного взаимодействия электромагнитной катушки без сердечника с постоянным магнитом, необходимо навить катушку тонким проводом, порядка 0,1 мм и с большим количеством витков, порядка 6 000. И подать на эту катушку электроток большого напряжения. Только при таких условиях двигатель получит возможность иметь КПД больше 100%. Причем, чем меньше сила тока в электромагнитных катушках, тем выше КПД. Более того, электрический ток на катушку можно подавать короткими импульсами. В тот момент, когда катушка приблизилась к постоянному магниту на минимальное расстояние. Это ещё больше повысит эффективность работы двигателя. Но самую большую эффективность двигатель приобретёт в том случае, когда электромагнитные катушки закольцевать с конденсаторами, создав некоторое подобие колебательного контура, широко применяемого в радиоэлектронике для создания электромагнитных волн. Ведь по закону о сохранении энергии электроток не может исчезнуть бесследно. В колебательном контуре он всего лишь перемещается из электромагнитной катушки в конденсатор и обратно, создавая при этом электромагнитные волны. При этом потери электроэнергии минимальные и обусловлены только сопротивлением материала. А на создание электромагнитных волн энергия практически не тратится. По крайней мере, так утверждает учебник по физике. И если использовать это явление на взаимодействие с постоянными магнитами, получим механическую энергию, практически не потратив на это электрическую.

В общем можно констатировать, что секрет двигателя с КПД больше 100% не в конструкции двигателя, а в принципе взаимодействия постоянного магнита и электромагнитной катушки с электрическим током.

Возьмём, к примеру, автомобильный двигатель внутреннего сгорания. Есть автомобили двигатели, которых имеют простейшую конструкцию и потребляют 20 литров топлива на 100 километров пути. При этом обладая мощностью каких-то 70 лошадиных сил. А есть автомобили, двигатели которых увешаны электроникой, потребляющие всего 10 литров топлива на 100 километров пути, но имеющие мощность до 200 лошадиных сил. Хотя принцип действия у обоих автомобилей одинаков. Разница лишь в том, как используется этот принцип действия. Можно просто залить порцию топлива в цилиндр двигателя и как попало поджечь его, а можно подготовить высококачественную топливную смесь, вовремя впрыснуть её в цилиндр и вовремя поджечь.

В электромагнитном двигателе цилиндром служит электромагнитная катушка. А топливом электрический ток. Но для двигателей внутреннего сгорания придуманы различные виды топлива. От дизельного до высокооктанового. И для каждого типа двигателя предназначен свой тип топлива. Двигатель, рассчитанный на работу с высокооктановым бензином, не может работать на дизельном топливе. И даже работая на низкооктановом бензине, он не сможет дать тех технических возможностей, которые от него требуют.

У электрического тока тоже два параметра. Сила тока и напряжение. Электрический ток высокого напряжения можно сравнить с высокооктановым бензином. Пуская на катушку электрический ток высокого напряжения, необходимо следить, чтобы смесь не была слишком обогащённой. То есть сила тока должна быть достаточной, но не превышала необходимой. Иначе излишняя энергия просто вылетит в трубу и значительно уменьшит КПД двигателя.

Конечно, сравнивать электромагнитный двигатель с двигателем внутреннего сгорания не совсем уместно. Повысить мощность двигателя внутреннего сгорания можно, увеличив давление в камере сгорания. С электромагнитным двигателем такой фокус не удастся. Можно увеличить длину импульса в электромагнитной катушке. Мощность, конечно, увеличится, но и КПД упадёт.

Увеличивать мощность электромагнитного двигателя следует лишь путём увеличения количества полюсов. Это словно собачья упряжка. Одно животное, конечно, из себя реальной силы не представляет, но два десятка — это уже что-то весьма серьёзное. Поэтому, в двигателе применяется многополюсная система, все катушки в которой подключены параллельно. В мощных двигателях количество полюсов может исчисляться сотнями.

В небольшой модели двигателя, гораздо эффективнее применять систему в которой электромагнитные катушки расположены в роторе. В данном случае катушка работает одновременно с двумя магнитами. Это в два раза увеличивает эффективность работы катушки даже при том, что импульс на катушки передаётся через щёточный узел.

В больших двигателях с многороторной ситемой гораздо эффективнее применять систему с постоянными магнитами на роторе. Кострукция упрощается, а катушки которые работают только на одну сторону, находятся только на крайних статорах. Катушки же внутренних статоров работают сразу на две стороны.

В природе самым сильным животным является слон. Но он много ест, и вес, который он способен поднять, значительно меньше его собственного веса. Поэтому КПД его работы очень низок.

Маленький муравей ест очень мало. А вес, который он может поднять, превышает его собственный вес в 20 раз. Чтобы получить упряжку с большим КПД нужно запрягать в неё не слона, а кучу муравьёв.

Автор: Владимир Чернышов / [email protected]

www.energoinform.org

КПД СТО — Культурно-Просветительское Движение Содействие Творческому Образованию

Движение 2030 — это просветительский и профориентационный проект направленный на популяризацию активного образа жизни, формирования активной жизненной позиции детей и подростков, осознания личной ответственности за определение своего жизненного пути и места в будущей взрослой жизни.

Мы привлекаем к проекту наиболее активных детей, участвующих в различных мероприятиях (турнирах, фестивалях, олимпиадах и т.п.) в качестве лидеров и достойных примеров в движении по социальной и профессиональной лестнице с фиксацией их результатов в достижениях главных жизненных целей

Что от вас ждет движение?

Нам нужны все, кто хочет жить и трудиться в России. Мы заинтересованы в энергичных и талантливых, тех, кто действительно готов заявить о себе и делать, а не занимать пассивную позицию наблюдателя за проходящей жизнью. Наша жизнь такова, какой мы ее делаем сами! 2030>>

Стать участником движения!

Участником ДВИЖЕНИЕ 2030» может стать любое предприятие, производство, крестьянское хозяйство или индивидуальный предприниматель, который работает на территории России.

Для вступления не нужно платить никаких взносов – достаточно заполнить анкету и отправить ее на нашу почту: [email protected]

Скачать анкету участника →

kpdsto.ru

Как была создана «лампочка» с КПД больше 100%? | Техника и Интернет

Спокойно! В эксперименте, опубликованном в научном журнале Physical Review Letters, закон сохранения энергии никак не нарушался. Да и «лампочкой» там была не привычная лампа накаливания, а устройство, по принципу свечения похожее одновременно на полупроводниковый светодиод и полупроводниковый лазер.

Необычный эффект превышения 100% коэффициента полезного действия получался лишь «при самых низких уровнях мощности излучения и в то же время при относительно высокой температуре прибора».

В лаборатории электроники Массачусетского технологического института, где и проводились данные эксперименты, ученые и студенты построили полупроводниковый источник света. Новый излучатель работает аналогично обычным светодиодам, внешнее электрическое возбуждение порождает в полупроводниковом устройстве пары электрон-дырка, которые и генерируют фотоны, т. е. видимый человеческим глазом свет. Пока ничего сенсационного и сногсшибательного. Но данный источник света показал в некоторых случаях так называемую излучательную эффективность (отношение мощности подводимого электрического тока к мощности излучения света) в 230%! Света выдавалось более чем в два раза больше, чем подводилось электричества! Вот это и стало причиной сенсации в научном и околонаучном мире.

Далее прибор начинал сильно охлаждаться (вот и действие закона сохранения, природу обмануть всё же не удалось) и КПД опять становился менее 100%. И всё же на сегодняшний день это самый эффективный источник конверсии электрического тока в видимое излучение.

Почему это происходит? А вот почему. Излучатель из Массачусетского технологического института, которому и названия-то ещё не придумали, конвертирует в излучение не только электричество от источника питания, но и энергию теплоты окружающей среды. Причём чем выше температура окружающей среды, тем меньше электричества надо для поддержания свечения этой своеобразной «лампочки». И при прямом подсчёте КПД (отношения мощности электричества к мощности излучения) оказывается иногда выше единицы.

Правда, возникает столь странный комбинированный режим работы только при очень низком уровне излучения, а также при малых значениях тока и напряжения. Пока счёт идёт лишь на пиковатты, триллионные доли ватта. В описанном выше эксперименте к полупроводниковому кристаллу была подведена мощность 30 пиковатт, а максимальное излучение, замеренное в ходе эксперимента, составило 69 пиковатт. При этом кристалл охладился почти на 10 градусов по Цельсию.

Так что до внедрения в промышленное исполнение «диоды из MIT», как названо это чудо в научной периодике, ещё пока очень далеко. Особенно в качестве «лампочки Ильича», т. е. источника освещения.

Однако создатели прибора полагают, что его усовершенствование может привести к появлению не столько светодиодных светильников, сочетающих в себе лампочку и кондиционер в одном флаконе, сколько эффективный способ охлаждения больших интегральных схем, составляющих основу всей современной полупроводниковой электроники. Смотрите, какой прикол: включается электричество и каждая работающая микросхема светит себе огоньками и попутно сама же себя охлаждает. Т. е. функция индикатора и кондиционера «в одном флаконе», без затрат электрической энергии, всё равно работает. Ну и, как следствие, снижение затрат на вентиляцию и другие виды охлаждения этой самой сложной электроники.

Рынок больших интегральных схем, которым требуется эффективное охлаждение, уже давно перешагнул за триллион долларов, и неудивительно, что к «диодным экспериментам MIT» уже выстроились в очередь частные инвесторы, просто горячо желающие потратить свои (да и чужие тоже) деньги на продолжение подобных экспериментов.

shkolazhizni.ru

Электромагнитный двигатель с КПД > 100%: миф или реальность?

Конечно, это справедливо. Любому двигателю нужен источник энергии. Двигателю внутреннего сгорания — бензин, электродвигателю — источник электроэнергии, например, аккумуляторы. Но бензин не вечен, его запас нужно постоянно пополнять, да и аккумуляторы требуют периодической подзарядки.

Однако если использовать источник энергии, который бы не нуждался в пополнении, то есть неисчерпаемый источник энергии, двигатель с КПД больше 100% вполне мог бы иметь право на существование.

Возьмем, к примеру, гидроэлектростанцию. Вода, собранная в огромное водохранилище, падает с большой высоты плотины и вращает гидротурбину, которая, в свою очередь, вращает электрогенератор. Электрогенератор вырабатывает электроэнергию.

Вода падает под действием гравитации Земли. При этом совершается работа по выработке электроэнергии, хотя гравитация Земли, являясь источником энергии притяжения, не уменьшается. Затем вода под действием излучения Солнца и все той же гравитации снова возвращается в водохранилище. Солнце, конечно, не вечное, но на пару миллиардов лет его хватит. Ну а гравитация опять совершает работу, вытягивая влагу из атмосферы, и опять не уменьшаясь ни на йоту. По своей сути гидроэлектростанция является гидроэлектрогенератором с КПД больше 100%, только громоздким и дорогим в обслуживании. Тем не менее, работа гидроэлектростанций наглядно показывает то, что создание двигателя с КПД больше 100% вполне осуществимо, ведь не только гравитация может служить источником неисчерпаемой энергии.

Как известно, постоянный магнит ниоткуда не получает энергию, а его магнитное поле не расходуется, когда им что-либо притягиваешь. Если постоянный магнит притянул к себе железный предмет, он тем самым совершил работу, но его сила при этом не уменьшилась. Это уникальное свойство постоянного магнита позволяет использовать его в качестве источника неисчерпаемой энергии.

Конечно, создание двигателя с КПД больше 100% на основе постоянного магнита очень смахивает на создание пресловутого «вечного двигателя», модели коего заполонили страницы интернета, но это не так. Магнитный двигатель не вечный, но даровой. Рано или поздно его детали износятся и потребуют замены. При этом сам источник энергии — постоянный магнит — практически вечен.

Правда, некоторые специалисты утверждают, что постоянный магнит постепенно теряет свою притягивающую силу в результате так называемого старения. Это утверждение неверно, но даже если бы это было так, он не изнашивается механически и вернуть его в прежнее, рабочее состояние можно всего одним магнитным импульсом. А производители современных постоянных магнитов гарантируют их неизменное состояние в течение как минимум 10 лет.

Двигатель, требующий перезарядки один раз в десять лет и при этом дающий чистую и безопасную энергию, вполне может претендовать на роль спасителя человеческой цивилизации от неизбежного энергетического Армагеддона.

Попытки создания магнитного двигателя с КПД больше 100% делались неоднократно. К сожалению, пока никому не удалось создать чего-либо серьезного. Хотя потребность в таком двигателе в наше время растет с небывалой скоростью. А если есть спрос, то предложения обязательно будут.

В принципе, ничего сложного в модели магнитного двигателя нет. Однако создание такой модели весьма не просто. Требуются достаточно серьезное станочное оборудование и высокое качество производства.

На рисунке схематически

На схеме изображена конструкция магнитного двигателя с КПД больше 100%.

Постоянные магниты неодим-железо-бор с максимально возможной индукцией магнитного поля.
Немагнитный, диэлектрический ротор. Материал ротора — текстолит или стеклотекстолит.
Статор. Или подшипниковые щиты. Материал — алюминий.
Контактные кольца. Материал — медь.
Электромагнитные катушки. Соленоиды, навитые тонким медным проводом.
Контактные щетки. Материал электрографит.
Диск управления подачи электрического импульса на электромагнитные катушки.
Оптопары на просвет. Датчики управления подачи электрического импульса на электромагнитные катушки.
Шпильки статора, регулирующие зазор между постоянными магнитами и электромагнитными катушками.
Вал ротора. Материал — сталь.
Замыкающие магнитопроводы. Кольца из мягкого железа, усиливающие силу постоянных магнитов.

Постоянные магниты расположены в подшипниковых щитах по диаметру с чередующейся полярностью. Электромагнитные катушки расположены в роторе аналогичным способом.

Принцип работы магнитного двигателя основан на взаимодействии постоянного и электромагнитного полей.

Если по катушке намотанной медным проводом (соленоидом) пропустить электрический ток, то в нем возникнет магнитное поле, которое станет взаимодействовать с магнитным полем постоянных магнитов. Другими словами, катушка втянется в зазор между постоянными магнитами.

Если ток выключить, катушка выйдет из зазора между постоянными магнитами без сопротивления.

По своей сути магнитный двигатель является синхронным электромагнитным двигателем, только многополюсным, без использования железа в электромагнитных катушках. Железо хоть и усиливает магнитную силу электромагнитной катушки, в этом двигателе использоваться не может, поскольку остаточная индукция неодимовых магнитов достигает 1,5 Тл, и на перемагничивание железных сердечников электромагнитных катушек, которые намагничиваются под действием постоянных магнитов, затрачивается огромное количество энергии.

Конечно, конструкция электромагнитного двигателя, в котором применяются катушки медного провода без железного сердечника, не нова. Есть масса вариантов и масса оригинальных конструкций, в которых используется принцип взаимодействия постоянного тока и электромагнитной катушки без сердечника. Но ни одна конструкция не имеет КПД больше 100%. Причина этого не в конструкции двигателя, а в неправильном понимании природы как постоянного магнита, так и электрического тока.

Дело в том, что до сих пор магнитное поле постоянного магнита считается сплошным и однородным. И электромагнитное поле соленоида также считается однородным и сплошным. К сожалению, это большое заблуждение. Так называемое магнитное поле постоянного магнита в принципе не может быть сплошным, поскольку сам магнит имеет составную структуру из множества спрессованных в одно тело доменов (элементарных магнитов).

По своей сути домены — это те же магниты, только очень маленькие. А если взять два обычных магнита, положить их на стол одноименными полюсами вниз и попытаться сблизить, то нетрудно заметить, что они отталкиваются друг от друга. Так же отталкиваются и их магнитные поля. Так как же магнитное поле постоянного магнита может быть сплошным? Однородным да, но не сплошным.

Магнитное поле постоянного магнита состоит из множества отдельных магнитных полей размером порядка 4 микрон. Их называют силовыми линиями магнитного поля, и еще из школьной программы по физике все знают, как их обнаружить с помощью железных опилок и листа бумаги. На самом деле железные опилки сами становятся доменами и продолжают постоянный магнит. Но поскольку они не закреплены механически, как в толще постоянного магнита, они расходятся веерообразно, что еще раз подтверждает утверждение о том, что магнитное поле постоянного магнита не является сплошным.

Но если магнитное поле постоянного магнита состоит из множества магнитных полей, то и электромагнитное поле соленоида тоже не может быть сплошным. Оно так же должно состоять из множества отдельных магнитных полей. Однако в катушке медного провода нет доменов, есть проводник и электрический ток. А электрический ток — это поток свободных электронов. Каким образом этот электронный поток может создавать магнитное поле?

Магнитный момент электронов обусловлен собственным вращением электронов — спином. Если электроны вращаются в одном направлении и в одной плоскости, их магнитные моменты суммируются. Поэтому они ведут себя подобно доменам в постоянном магните, выстраиваясь в электронные столбы и создавая отдельное электромагнитное поле. Количество таких электромагнитных полей зависит от напряжения электрического тока, приложенного к проводнику.

К сожалению, пока не установлена количественная связь между напряжением и числом магнитных полей. Нельзя сказать, что напряжение в 1 Вольт создает одно поле. Над решением этой задачи еще предстоит поломать голову ученым. Но то, что связь есть, установлено определенно. Определенно установлено и то, что одно магнитное поле постоянного магнита может соединиться только с одним магнитным полем соленоида. Причем наиболее эффективна эта связь будет тогда, когда толщина этих полей совпадет.

Толщина магнитных полей постоянного магнита составляет порядка 4 микрон, поэтому площадь магнитного полюса не должна быть большой, иначе придется пускать на обмотку соленоида слишком большое напряжение.

Возьмем, например, магнит, у которого площадь полюса равна 1 квадратному сантиметру. Разделим его на 4 микрометра. 1/0,0004=2500.

То есть для эффективной работы катушки с магнитом, у которого площадь магнитного полюса 1 квадратный сантиметр, необходимо подать на эту катушку электрический ток с напряжением 2500 Вольт. При этом сила тока должна быть очень маленькой — примерно 0,01 Ампера. Точные значения силы тока еще не установлены, но известно одно: чем меньше сила тока, тем выше КПД. Очевидно, причиной этому является то обстоятельство, что электрическая энергия переносится электронами. Однако один электрон не может перенести большое количество энергии. Чем больше энергии переносит электрон, тем больше потерь от столкновения электронов с атомами в кристаллической решетке проводника электротока.

Если же в работе участвует множество слабо возбужденных электронов, то энергия между ними распределяется поровну и электроны гораздо свободнее проскальзывают между атомами кристаллической решетки проводника. Вот почему по одному и тому же проводнику ток малой силы и высокого напряжения можно передать с гораздо меньшими потерями на сопротивление, чем ток малого напряжения и большой силы.

Таким образом, для эффективного взаимодействия электромагнитной катушки без сердечника с постоянным магнитом необходимо навить катушку тонким проводом (порядка 0,1 мм) с большим количеством витков (около 6 000) и подать на эту катушку электроток большого напряжения. Только при таких условиях двигатель получит возможность иметь КПД больше 100%. Причем чем меньше сила тока в электромагнитных катушках, тем выше КПД. Более того, электрический ток на катушку можно подавать короткими импульсами — в тот момент, когда катушка приблизилась к постоянному магниту на минимальное расстояние. Это еще больше повысит эффективность работы двигателя. Но самую большую эффективность двигатель приобретет в том случае, когда электромагнитные катушки закольцевать с конденсаторами, создав некоторое подобие колебательного контура, широко применяемого в радиоэлектронике для создания электромагнитных волн. Ведь по закону о сохранении энергии электроток не может исчезнуть бесследно. В колебательном контуре он всего лишь перемещается из электромагнитной катушки в конденсатор и обратно, создавая при этом электромагнитные волны. При этом потери электроэнергии минимальные и обусловлены только сопротивлением материала. А на создание электромагнитных волн энергия практически не тратится. По крайней мере, так утверждает учебник по физике. И если использовать это явление на взаимодействие с постоянными магнитами, получим механическую энергию, практически не потратив на это электрическую.

В общем, можно констатировать, что секрет двигателя с КПД больше 100% не в конструкции двигателя, а в принципе взаимодействия постоянного магнита и электромагнитной катушки с электрическим током.

Возьмем, к примеру, автомобильный двигатель внутреннего сгорания. Есть автомобили, двигатели которых имеют простейшую конструкцию и потребляют 20 литров топлива на 100 километров пути, при этом обладая мощностью каких-то 70 лошадиных сил. А есть автомобили, двигатели которых увешаны электроникой, потребляющие всего 10 литров топлива на 100 километров пути, но имеющие мощность до 200 лошадиных сил. Хотя принцип действия у всех автомобилей одинаков. Разница лишь в том, как используется этот принцип действия. Можно просто залить порцию топлива в цилиндр двигателя и как попало поджечь его, а можно подготовить высококачественную топливную смесь, вовремя впрыснуть е в цилиндр и вовремя поджечь.

В электромагнитном двигателе цилиндром служит электромагнитная катушка, а топливом — электрический ток. Но для двигателей внутреннего сгорания придуманы различные виды топлива. От дизельного до высокооктанового. И для каждого типа двигателя предназначен свой тип топлива. Двигатель, рассчитанный на работу с высокооктановым бензином, не может работать на дизельном топливе. И даже работая на низкооктановом бензине, он не сможет дать тех технических возможностей, которые от него требуют.

У электрического тока тоже два параметра — cила тока и напряжение. Электрический ток высокого напряжения можно сравнить с высокооктановым бензином. Пуская на катушку электрический ток высокого напряжения, необходимо следить, чтобы смесь не была слишком обогащенной. То есть сила тока должна быть достаточной, но не превышала необходимой, иначе излишняя энергия просто вылетит в трубу и значительно уменьшит КПД двигателя.

Увеличивать мощность электромагнитного двигателя следует лишь путем увеличения количества полюсов. Это словно собачья упряжка: одно животное, конечно, реальной силы не имеет, но два десятка — это уже что-то весьма серьезное. Поэтому в двигателе применяется многополюсная система, все катушки в которой подключены параллельно. В мощных двигателях количество полюсов может исчисляться сотнями.

В небольшой модели двигателя гораздо эффективнее применять систему, в которой электромагнитные катушки расположены в роторе. В данном случае катушка работает одновременно с двумя магнитами. Это в два раза увеличивает эффективность работы катушки даже при том, что импульс на катушки предается через щеточный узел.

В больших двигателях с многороторной системой гораздо эффективнее применять систему с постоянными магнитами на роторе. Конструкция упрощается, а катушки, которые работают только на одну сторону, находятся только на крайних статорах. Катушки же внутренних статоров работают сразу на две стороны.

В природе самым сильным животным является слон, но он много ест и вес, который он способен поднять, значительно меньше его собственного веса. Поэтому КПД его работы очень низок.

Маленький муравей ест очень мало, а вес, который он может поднять, превышает его собственный вес в 20 раз. Чтобы получить упряжку с большим КПД, нужно запрягать в нее не слона, а кучу муравьев!

Владимир Чернышов

spbenergo.com

Действительно ли КПД конденсационных котлов выше 100%: факты

Здравствуйте! Наша семья заканчивает строительство загородного дома. Собираемся подводить газ. Сейчас пытаемся определиться с отопительным оборудованием, которое нужно заказать. Многие фирмы рекомендуют поставить конденсационный котёл. Менеджеры утверждают, что КПД у них достигает 110% и такие котлы расходуют топлива намного меньше. Знакомый сантехник говорит, что КПД не может превышать 100% по законам физики и такие котлы не дают экономии в наших условиях. Подскажите, кто прав?

Правы оба.

Действительно, с точки зрения физики, КПД не может быть выше 100%. Прав ваш знакомый, но ведь и менеджер не лукавит. Дело в том, что отечественная методика определения коэффициента полезного действия такова, что изначально учитывается не вся тепловая энергия, образующаяся при сгорании топлива. Раньше считалось, что часть тепла априори «вылетит в трубу» вместе с паром, горячим воздухом и прочими продуктами сгорания. Принималась во внимание только первичная энергия, которую можно получить от пламени.

По отечественным нормам эффективность конденсационных котлов действительно превышает физически возможную величину. В ЕЭС методика расчёта давно изменена и, если вы посмотрите документацию на отопительное оборудование для европейского и российского рынков, значения КПД будут разными.

Дополнительные, якобы невозможные с точки зрения закона сохранения энергии, проценты КПД конденсационный котёл получает за счёт использования тепловой энергии конденсации жидкости и отходящих газов

Реальный КПД конденсационных котлов, определяемый по европейским методам расчёта, составляет примерно 95%. Эффективность обычных газовых котлов ниже на 12-17%. Теоретически, конденсационный котёл должен расходовать ощутимо меньше топлива. Однако, ваш знакомый сантехник отчасти прав, не всё так просто.

Мы уже упоминали, что в конденсационных котлах утилизируется энергия отходящих газов. За счёт специальной конструкции теплообменника в нём происходит отбор тепла от воздушной среды и конденсация водяного пара, которая также сопровождается выделением тепла. Кстати, это позволяет сэкономить на дымоходе: его диаметр меньше обычного, ведь объём «выхлопа» существенно ниже. К тому же, температура отходящих газов всего-навсего 30-50ºС, можно использовать даже пластиковые трубы.

Принципиальная схема конденсационного котла. От обычного отличается верхней частью теплообменника. Обратите внимание на то, что газоотводная труба коаксиальная (двойная), присутствует слив образующейся жидкости

Но есть одна особенность: конденсация (а значит и экономия топлива) происходит лишь при условии, что температура теплоносителя не превышает 56ºС. А у нас стандартной рабочей температурой считается 60/80ºС. Если встроить конденсационный котёл в существующую традиционную систему отопления, в конденсационном режиме он будет работать лишь в межсезонье, и экономия вряд ли превысит 3-5% для центральных регионов.

Но в вашем случае можно обеспечить полную отдачу от инновационного оборудования. Для этого необходимо, чтобы система отопления, которую вы установите, была целиком низкотемпературной. Рекомендуемое значение теплоносителя — 35-40ºС. В такие системы наилучшим образом встраиваются тёплые полы, ведь они изначально имеют ограничение по входящему теплу в 40ºС. А вот батареи и радиаторы придётся рассчитать по-иному. Так как температура их будет ниже принятой, для обеспечения требуемой теплоотдачи придётся увеличить площадь. То есть, поставить больше секций.

На вопрос о целесообразности установки в загородном доме конденсационного котла мы однозначно можем ответить: да! Современное оборудование позволит сэкономить до 20% топлива. Но лишь при условии, что вся система будет выполнена в низкотемпературном варианте. А это вопрос «сегодняшних» и «завтрашних» денег. Конденсационные котлы на 10-25% дороже обычных аналогов, необходимо учесть и дополнительные расходы на отопительные приборы больших размеров. Эти деньги нужно будет отдать сейчас. Экономию вы получите ощутимую, но только завтра.

В Европе сегодня более 90% частного жилья оснащается низкотемпературными системами отопления на основе конденсационных котлов. Наши рачительные соседи умеют считать свои денежки. Нас же ещё не клюнул петух, цены на природный газ пока относительно низкие. В странах ЕЭС подобные системы сполна окупаются за год-два, в России пока за четыре-шесть лет.

Видео-обзор кондиционного котла Victrix 26 2 I

stroy-aqua.com

Светодиод с КПД более ста процентов

Массачусетский технологический институт: физики сумели создать светодиод, который имеет электрический КПД… более чем 100 процентов! Вы можете спросить: «Разве это не означает, что он нарушает первое начало термодинамики?» К счастью, нет.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии: «Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

Первое начало термодинамики было сформулировано в середине XIX века в результате работ немецкого учёного Ю. Р. Майера, английского физика Дж. П. Джоуля и немецкого физика Г. Гельмгольца[1]. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника»

Светодиодное устройство производит 69 picowatts в свет, потребляя от внешнего источника 30 picowatts. это эффективность в 230 процентов! На первый взгляд этот факт означает, что он работает по принципу вечного двигателя.

Объясняется все достаточно просто: выпускаемая энергия более чем в два раза энергия фотонов, подается в электроны, что не нарушает закон сохранения энергии, так как она извлекается из из тепловой энергии из окружающей среды. Когда светодиод выдает электроэнергии больше, чем на 100 процентов, она (окружающая среда), начинает остывать. Это самое «воровство» тепловой энергии из окружающей среды и создает образуемый эффект, позволяющий увеличивать количество излучаемых фотонов. Вечный двигатель снова миф!

Немного подробнее: исследователи выбрали светодиод с небольшой шириной запрещенной зоны и стали применять все меньшее и меньшее напряжение. Каждый раз, когда напряжение уменьшалось в два раза, поток электроэнергии сокращался в четыре раза, но мощность светового излучения падала лишь в два раза.Подробное описание своего открытия ученые сделали в журнале «Physical Review Letters» , в котором отметили: » Эксперименты напрямую подтверждают, что преобразование электрических сигналов в оптические — очень эффективное преобразования энергии «

Что же, возьмем на заметку: подобный светодиод — возможная лампочка будущего!

Конечно,69 picowatts света, конечно, очень-очень мало и вы вряд ли сможете прочитать в постели с одним из этих светодиодов. Тем не менее, он может найти применение в странах с низким уровнем силовой электроники, выступая в качестве термодинамической тепловой машины , но с быстрым электрическим управлением.

Электромагнитный двигатель с КПД > 100%: миф или реальность? 100 кпд

Описание модели электромагнитного двигателя с КПД > 100%

Описание модели электромагнитного двигателя с КПД > 100%

КПД СТО — Культурно-Просветительское Движение Содействие Творческому Образованию

Стать участником движения!

Как была создана «лампочка» с КПД больше 100%? | Техника и Интернет

Электромагнитный двигатель с КПД > 100%: миф или реальность?

Действительно ли КПД конденсационных котлов выше 100%: факты

Видео-обзор кондиционного котла Victrix 26 2 I

Светодиод с КПД более ста процентов

Похожие записи: