на проведення науково-дослідної роботи по темі
«Джерела енергії на основі резонансних електроприводів»
Предмет технічної пропозиції
Сторони спільно виконають НДР за темою «Джерела енергії на основі резонансних електроприводів».
Метою НДР є експериментальне вивчення резонансних умови в електричних коливальних контурах, що мають задані характеристики.
Застосування даної технології планується в області автономного енергопостачання і високоефективного теплопостачання. На основі цієї технології, ми зможемо проектувати джерела електроенергії, які не потребують палива.
Відоме явище резонансу в електричному ланцюзі змінного струму, при коректному розумінні його природи, дозволяє підвищувати ефективність машин і механізмів з приводами змінного струму. Результати можуть здивувати, оскільки ефективність системи в цілому, як співвідношення корисної роботи до витрат від первинного джерела, може бути вище одиниці. Дана тема розглядається зазвичай в рамках понять про "компенсації реактивної потужності" (КРМ), але ми пропонуємо принципово інше розуміння, хоча КРМ - пристрої з автоматичним підбором ємності під індуктивне навантаження випускаються серійно і широко застосовуються.
Теорія відома і не потребує пояснень. Опір реального паралельного коливального контуру (тобто контуру з втратами) залежить від його добротності. Добротність реальних коливальних контурів, виконаних на дискретних котушках індуктивності і конденсаторах, становить від кількох одиниць до сотні і більше. Добротність різних коливальних систем, побудованих на принципі п'єзоелектричних і інших ефектів (наприклад, кварцові резонатори) може досягати декількох тисяч. Фактично, добротність - це співвідношення енергії, що запасається в контурі, до енергії, що втрачається на омические (теплові) втрати.
Практичний висновок: струми усередині паралельного коливального контуру можуть бути набагато більше струмів в ланцюзі первинного джерела. Можна називати ці струми "реактивними" і вважати, що вони корисної роботи не можуть робити. Однак, саме ці струми створюють поле, а взаємодія полів забезпечує обертання ротора.
Це чудове явище викликало здивування у перших експериментаторів зі змінним струмом на зорі розвитку електротехніки. Ж.Клод-Ва.Оствальд писав у книзі "Електрика і його застосування в загальнодоступному викладі" Друкарня І.Н.Кушнерев, Москва, 1914 рік. стр.463:
Рис.1 З книги "Електрика і його застосування в загальнодоступному викладі" Друкарня І.Н.Кушнерев, Москва, 1914 рік. стр.463
"Подібно до того, як це відбувається в гідравлічній моделі, явище протікає і у відповідній електричного кола: якщо паралельно з'єднані один з одним самоіндукція і ємність знаходяться під дією змінної електрорушійної сили, то загальний струм, що протікає через цю систему, рівний не сумі, а різниці струмів, що проходять за двома вказаними розгалуженням. включите по амперметрі в загальний ланцюг (М) і в кожне з розгалужень (Р і N). Тоді, якщо Р покаже 100, а N - 80 Ампер, то М виявить, що загальний струм дорівнював не 180, а тільки 20 Ампер. Отже, змінний ток розуміє "складання" по-своєму, і так як не в наших силах переучувати його по-нашому, доводиться нам самим застосовуватися до його звичаїв. Почнемо потроху змінювати самоіндукції, усуваючи залізний сердечник. Доб'ємося того, щоб струм через котушку став рівним 80 ти ампер, тобто такої ж величини, яку ми спостерігаємо одночасно в галузі з конденсатором. Що станеться при цих обставинах? Ви, звичайно, здогадуєтеся: так як загальний струм дорівнює різниці струмів, що проходять по гілках, то він буде дорівнює тепер нулю. Абсолютно неймовірна картина: машина дає струм, рівний нулю, але розпадається на два розгалуження, по 80-ти Ампер в кожному. Чи не правда, непоганий приклад для першого знайомства зі змінними струмами? "
Будь-мотор змінного струму може розглядатися, як індуктивність. Тоді під час налаштування в резонанс контуру, що складається з котушок мотора і деякого конденсатора, механічна потужність на валу двигуна створюється при мінімальних витратах потужності від джерела змінного струму. Витрати, зрозуміло є, зокрема, на подолання активного опору кола (котушок). Для низькочастотних струмів потрібен великий конденсатор, але при більш високій частоті, резонансний перетворювач може бути компактним і ефективним.
До завдань НДР входять:- Конструювання експериментального стенду, що включає резонансний перетворювач енергії, електропривод і з'єднаний з ним електрогенератор, який підключений до електричної навантаженні.
- Дослідження і вимірювання з метою отримання максимального резонансного ефекту, тобто мінімальній потужності споживання і максимальної механічної потужності на валу електроприводу під навантаженням.
- Очікується отримати дані по можливості автономного режиму роботи електроприводу в резонансному режимі (роботі під навантаженням при відключеному зовнішньому джерелі живлення).
- Габарити не більше 700х500х500 мм
- Джерело первинного електроживлення акумулятор напругою 12VDC і ємністю 120AH і 12VDC / 220VAC перетворювач потужністю 10Квт.
- Електромотор номінальної потужності 10 кВт.
Електрогенератор номінальною потужністю 10 кВт.
Резонанс - явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань, яке настає при наближенні частоти зовнішнього впливу до деяких значень (резонансним частотам), що визначаються властивостями системи. В електронних пристроях резонанс виникає на певній частоті, коли індуктивна і емкостная складові реакції системи врівноважені, що дозволяє енергії циркулювати між магнітним полем індуктивного елемента і електричним полем конденсатора.
Добротність коливального контуру (позначення Q) - визначається як відношення реактивної енергії в коливальному контурі до енергії активних втрат в ньому за період коливань. Зазвичай складає десятки - сотні одиниць, тобто струми в контурі можуть в Q раз перевищувати струми у зовнішній ланцюга і споживання від первинного джерела.
Деякі попередні експерименти були проведені Фроловим А.В.
Запрошуємо Замовників для розвитку проекту.