Уткин Владимир. Усилитель энергии на основе синхронного двигателя

Усилитель на основе синхронного двигателя

От Владимира Уткина [email protected]

Если взять катушку индуктивности L, обладающую малым индуктивным сопротивлением на частоте ?, то ее подключение к источнику переменного напряжения приведет к появлению в окружающем пространстве переменного магнитного поля. Так устроена простейшая катушка для размагничивания деталей - Рис.1.

Рис.1 Упрощенная схема катушки для размагничивания.

Такая катушка потребляет энергию от источника (сети), энергия идет на создание переменного магнитного поля.

Если в это переменное магнитное поле поместить вращающийся синхронно с ним постоянный магнит, то получим простейший синхронный двигатель, к валу которого можно подключать механическую нагрузку - Рис.2.

Рис.2 Упрощенная схема синхронного двигателя.

Если механическая нагрузка к валу синхронного двигателя не подключается,

то в режиме холостого хода синхронный двигатель энергию от сети почти не потребляет. Это почти зависит от силы магнитного поля вращающихся магнитов.

1. Если магниты слабые, то получается так называемый недовозбужденный режим синхронного двигателя. В этом случае магниты создают слабую ЭДС, не способную компенсировать напряжение источника и по катушке продолжает течь ток от источника.

2. Если магниты достаточно сильные, то они создадут ЭДС, достаточную для компенсации напряжения источника. В этом случае ток от сети почти не течет.

3. Если магниты очень сильные, то возникает режим перевозбуждения, когда ток опережает напряжение. Такой холостой ход используют для компенсации паразитных индуктивностей при передаче энергии. При коротких отключеньях сети такой двигатель

может выполнять функцию генератора.

Остановимся на режиме нормального возбуждения, который обычно используется в синхронных двигателях. Превратим катушку индуктивности в трансформатор, домотав еще одну катушку L₁ -Рис.3.

Рис.3 Упрощенная схема усилителя на основе синхронного двигателя.

В этом случае к выходной катушке трансформатора можно подключить нагрузку R,

что опять приведет к потреблению тока от источника. Из режима нормального возбуждения двигатель перейдет в режим недовозбуждения, когда недостаточна сила магнитов для создания необходимой ЭДС. Что делать?

Сменим магниты на более мощные и вернем двигатель в режим нормального возбуждения, когда он почти не потребляет энергии от источника. Что получим?

Получим двигатель, подключенный к источнику, энергию которого почти не потребляет, но питает подключенную к нему электрическую нагрузку.

Перспектива заманчивая. Но, менять каждый раз магниты под нагрузку малопривлекательное занятие.

Вспомним, что конструкция синхронных двигателей может быть самой разнообразной.

Поскольку сила магнитов в представленном усилителе должна зависеть от величины электрической нагрузки, то будет интересна конструкция двигателя с катушкой возбуждения вместо постоянных магнитов - Рис.4.

Рис.4 Трехфазный синхронный двигатель с катушкой возбуждения вместо постоянных магнитов.

В этом случае, изменяя силу тока в катушке возбуждения, можно менять величину магнитного поля. В обычной ситуации ток у катушки устанавливается заранее и соответствует режиму нормального возбуждения.

В конструкции таких двигателей есть также два контактных кольца и две щетки: для подвода питания катушки возбуждения.

Для создания усилителя на статор нужно домотать выходные обмотки - Рис.5.

Рис.5 Схема трехфазного усилителя с выходными обмотками и катушкой возбуждения.

Для проведения экспериментов можно собрать следующую установку - Рис.6.

Рис.6 Упрощенная схема установки для проведения экспериментов.

Суть экспериментов

Синхронный двигатель на холостом ходу вводится в режим нормального возбуждения (по минимуму потребляемой мощности от сети), путем подбора тока возбуждения. Затем подключается нагрузка, и двигатель выходит из режима нормального возбуждения, начиная потреблять энергию от сети.

Далее начинается самое интересное. Увеличением силы тока возбуждения необходимо вернуть синхронный двигатель в режим нормального возбуждения, добиваясь минимального потребления от сети. При этом мощность в нагрузке должна сохраняться.

Каков будет результат?

В конце заметим, что если удастся изготовить классический трансформатор (не потребляющий ток без нагрузки) из пары катушек L и L₁ для частоты ?, то энергию магнитов можно не тратить на компенсацию первоначального тока в катушке L - Рис.3.

Комментарии: 30, последний от 26/08/2021. © Copyright Уткин Владимир (u.v@bk.ru) Размещен: 10/07/2019, изменен: 11/07/2019. 6k. Статистика. Статья: Естествознание, Изобретательство Иллюстрации/приложения: 6 шт. Скачать FB2		Оценка: *7.003** Ваша оценка:
Аннотация: Приводится краткое описание лженаучного, с точки зрения современной науки, усилителя энергии на основе синхронного двигателя. Есть иллюстрации. Интересно для широкого круга читателей.

Уткин Владимир : другие произведения.

Усилитель энергии на основе синхронного двигателя