Александр Фролов - Новые источники энергии
По принципам работы, Колер высказывался в общих чертах, говоря, что магнетизм, в данном случае, имеет колебательную природу, с частотами около 180 КГц.
Современные исследования по данной теме продолжаются, хотя без значительного успеха в области коммерциализации.
На фото рис. 187 показана версия одного из современных «Magnetstromapparat». Фото с сайта www.peswiki.com
Рис. 187. Современная версия генератора КолераБольшое распространение в области твердотельных источников энергии получила схема Томаса Бердена (Tom Bearden), хотя он, в своих патентах, ссылается на работы более ранних авторов.
Схема называется МЭГ (MEG – motionless electromagnetic generator), и представляет собой трансформатор, в котором поле внутри сердечника обеспечивают постоянные магниты. Управляющие катушки создают переключение пути магнитного потока, таким образом, в области генераторных катушек наводится электродвижущая сила.
На рис. 188 (фото с сайта Томаса Бердена) показан образец МЭГ и заявлено, что он имеет эффективность 100 к 1. Заявка фантастическая! Другие авторы получали эффективность таких схем от 120 % до 800 %.
Рис. 188 МЭГ Томаса БерденаПринцип описан в патенте США № 6,362,618. Схема работы данной конструкции показана на рис. 189.
Рис. 189. Схема работы генератора МЭГСигналы, подаваемые на управляющие (активаторные) катушки должны быть не только противофазны, но также иметь длительность паузы более длительности импульса (Приложение 1, патент US 6,362,718, рис. 190). При такой схеме управления, обратный импульс самоиндукции от одной управляющей катушки не будет мешать работе второй управляющей катушки. Схема управления может быть реализована на современных микросхемах, с малым током потребления.
Рис. 190. Управляющие сигналы в схеме БерденаУправляющие катушки должны создавать поле, уменьшающее поле постоянного магнита. Необходимо проверить правильность подключения выводов катушек, чтобы при наличии тока в них создавалось поле, встречное полю постоянного магнита.
Величина магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом, должна быть менее уровня насыщения сердечника, иначе, управление потоком невозможно.
Мощность, рассеиваемая в катушках управления, а также в схеме управления, может быть минимизирована при правильном режиме работы. В патенте US 6,362,718 указано, что в «данном аппарате путь магнитного потока постоянного магнита переключается способом, который не требует преодоления мощности магнитных полей. Управляющие цепи используют небольшую мощность для того, чтобы создать процесс самоинициируемого переключения пути магнитного потока постоянного магнита».
Такой самоиницируемый режим достигается за счет попеременного включения управляющих катушек и минимального тока в них, которого должно быть достаточно для создания колебательных процессов в доменах ферромагнетика, но управляющее поле не должно быть настолько большим, чтобы суммарное магнитное поле изменило направление. Другими словами, управляющие катушки создают поле в «узкой области» сердечника, без больших затрат мощности, но таким образом, что, во всей ветви магнитопровода, значительно изменяется магнитное сопротивление, поэтому магнитный поток постоянного магнита выбирает одно из направлений, в котором магнитное сопротивление меньше.
Рекомендуемый материал сердечника для создания такого режима работы – аморфные ферросплавы (нанокристаллин).
Длительность управляющего импульса должна быть достаточно большая, чтобы успеть создать изменение суммарного магнитного поля, но, как указано в патенте US 6,362,718 излишняя «длительность включения тока в управляющей катушке» создает ненужные потери энергии. Максимальная рабочая частота любого ферромагнитного материала известна по его техническим данным, но эти данные обычно приведены для синусоидального режима работы. Для определения работоспособности конкретного сердечника в изучаемой схеме трансформатора на заданной частоте (при заданной длительности управляющего импульса) необходимо исследовать его быстродействие с помощью датчика Холла. Домены сердечника имеют определенную инерциальность и изменение их ориентации требует некоторого времени, поэтому потребуется цикл исследований для каждого материала сердечника. С учетом всех этих важных аспектов, рекомендуется начинать работу с низкочастотными сигналами, а затем, повышать рабочую частоту до проявления инерциальности сердечника.Рекомендации по обмотке катушек: для частот порядка 100КГц катушки могут иметь десятки витков, например в патенте US 6,362,718 управляющие катушки имеют 40 витков каждая и обмотки выхода – по 126 витков. При этом, на входе подается 100V ток 0.12 А, и на выходе получается 106V при токе 0.5A. Определение резонансного числа витков, в данной конструкции, критически важно.
В патенте US 6,362,718 Берден предложил варианты конструкции, показанные на рис. 191, хотя принципы управления потоком остаются общими.
Рис. 191. Варианты конструкции МЭГ
Аналогичное решение, кроме магнитных моторов, предлагает компания Steorn, проекты которой мы ранее рассмотрели. Их стационарный генератор включает в себя тороидальную катушку, через которую проходит магнитный поток постоянного магнита. При подаче управляющего сигнала, сердечник переходит в насыщение, что заставляет магнитный поток изменить путь прохождения через генераторную обмотку.
Интересный проект группы болгарских исследователей, показан на сайте www.teosfera.narod.ru/indexbgmeg.html. Их решение имеет особенность в организации обходного магнитопровода постоянного магнита, рис. 192 и рис. 1 93. Без обходного пути распространения магнитного потока, управление требует значительно больших расходов мощности. При наличии двух вариантов распространения, магнитный поток легко переключается, при создании соответствующего управляющего сигнала. В болгарском МЭГ, управляющие катушки расположены в центральной части сердечника, рядом с магнитом. Сечение обходного магнитопровода меньше сечения основного, поэтому, при отсутствии тока в управляющих катушках, магнитный поток постоянного магнита, в основном, замыкается через основной магнитопровод, проходя область генераторных катушек.
Рис. 192. Болгарский МЭГПри появлении тока в управляющих катушках, создается магнитное насыщение в центральной части магнитопровода, что заставляет магнитный поток замыкаться через обходной путь. Интересная особенность: рабочая частота в данной конструкции составляет 10–20 Герц. Эта низкая частота импульсов объяснима, так как после переключения магнитного потока, материал железного сердечника достаточно медленно размагничивается. Само изменение намагниченности, при переключении направления магнитного потока, происходит скачком, а размагничивание – плавно. Этот плавный релаксационный период размагничивания материала сердечника необходим для индукционного эффекта, он и создает электродвижущую силу в генераторной катушке. Если этот фактор не учитывать, то можно получить в МЭГ скачки резкой смены направления магнитного поля, но индукционного эффекта, и мощности, в цепи нагрузки не будет. Изобретатели в Болгарии принимают заказы на изготовление автономных генераторов, но нам пока не известны положительные отзывы от их клиентов-покупателей. Серийного производства еще не создано.
Рис. 193. Фото одной из болгарских конструкцийРассмотрим другие фото и схемы. Большинство авторов не получили ожидаемый эффект, поскольку не решили задачу снижения затрат в цепи управления. Важную роль играет материал сердечника в том месте магнитопровода, где находятся катушки управления. Этот материал должен легко входить в насыщение при минимальных затратах мощности.
Еще раз напомню, что сама идея управления мощным магнитным потоком при помощи слабого управляющего сигнала, был известна еще с начала XX века, а «магнитный транзистор» заново изобрели в конце 1940-х. Режимы работы этих устройств очень тщательно подбираются, но в процессе работы устройство не требует регулировки при изменении нагрузки, а также оно недорогое по себестоимости. На рис. 194 показана изготовленная мной конструкция генератора МЭГ. Магнит на данном фото не виден, поскольку он расположен в центральной части кольца, между двумя Ш-образными сердечниками. Катушка на ферритовом кольце является управляющей, а более мощная генераторная катушка намотана на U-образном сердечнике. Настройка схемы начинается с ручного включения тока в катушку управления, при этом сила притяжения U-образного сердечника к Ш-образному сердечнику должна заметно меняться. Целесообразно поставить два U-образных сердечника симметрично.
Рис. 194. МЭГ ФроловаСхема работает хорошо, но на низких частотах. В данном случае, я не получил планируемого автономного режима.
На рис. 195 показан более сложный принцип переключения потоков, хотя данная конструкция МЭГ неизвестного автора удобна для исследований тем, что использует стандартные Ш-образные трансформаторные сердечники.
