Двигатель на статическом электричестве – Электростатический двигатель, пьезодвигатель — Мир науки,техники,медицины и образования © первая научно-техническая коммерческая социальная сеть

Электростатика, Электростатический двигатель, БТГ — LENR.SU

В данной статье изложены перспективы использования статического электричества напрямую, без попыток преобразования его в «горячее электричество». Мы считаем данное направление весьма перспективным направлением альтернативной энергетики. Начнем с небольшого и обзора и быстро перейдем к сути.

Природа Электричества

На протяжение долгого времени человеку была известна только одна сила, способствующая притяжению предметов и действительно, с этой силой мог познакомится каждый, достаточно поднять предмет, а затем отпустить и предмет неминуемо упадёт на землю. Эта сила получила название гравитация. Далее выяснили, что сила, с которой тела притягиваются зависит от массы взаимодействующих тел. Именно от массы, а не от веса тела или от его размеров, два одинаковых по размеру предмета могут иметь разную массу — например, деревянный и стальной шары, имеют одинаковый геометрический размер, но их вес будет разным.  Вес – следствие взаимодействия массы Земли и массы шара. Масса – это количество вещества в объёме. Но вот около двух с половиной тысяч лет назад (по данным официальной истории), греческий философ и исследователь природы Фалес Милетский заметил, что появилась новая сила, способная действовать противоположно силе гравитации, и даже преодолевать её.

Было обнаружено, что сухой янтарь, завёрнутый в шерстяную ткань приобретал свойства притягивать лёгкие предметы, мелкие кусочки ткани или ворс. Далее выяснилось, что янтарь не только должен быть завёрнут в шерсть, но и некоторое время перемещаться по её поверхности, например, в кармане шерстяной одежды при ходьбе, но ещё лучшим был результат, когда янтарь специально тёрли о шерсть. На вопрос о том, почему такое происходит только с янтарём и шерстью, а с другими предметами нет, первые исследователи не могли дать ответ, но дали “имя” этому явлению. Греческое слово “электрон”, означало “янтарь”, поэтому и эту новую силу назвали “ЭЛЕКТРИЧЕСТВО”.
С появлением новых видов материалов электрические свойства стали проявляться и у них, например, многие виды пластиков и пластмасс подобно янтарю притягивают лёгкие предметы, но обязательным условием для проявления этих эффектов осталось трения материала о ткань или другую материю. Многие знакомы с эффектом притягивания пластмассовой расчёской клочков бумаги, пыли или мелких предметов, после того, как провести такой расчёской по сухому волосу. Так же эффектом притяжения предметов обладает и стекло после натирания его поверхности шёлковой тканью.

В ходе последующих опытов выяснилось, что хоть разные материалы притягивают мелкие предметы, но при этом действуют на разном принципе, а именно проявляют свойства избытка или недостатка электрического заряда на своей поверхности. И тут следует пояснить что такое этот самый “заряд”.

«Заряд»

Введение понятия “электрический заряд” потребовалось в связи с тем, что в ходе экспериментов были выявлены отличия в электрических свойствах у разных материалов. Разберём школьный опыт, в котором участвуют два разных материала – пластмассовая (эбонит) и стеклянная палочки, при этом пластмассовую палочку будем натирать с помощью шерсти (аналог янтаря), а стеклянную шёлком.

 

Произведём трение материалов о соответствующие ткани как показано на рисунке.
Далее для проведения опыта понадобятся два штатива с подвешенными на них лёгкими цилиндрами (рисунок 6)

И так, разберём два принципиально разных случая на рисунке шесть, в ходе проведения опыта будем касаться наэлектризованными палочками цилиндры на подвесах. До проведения опыта в нормальных условиях цилиндры висят перпендикулярно к поверхности Земли и нити параллельны друг другу.
Случай “а” (наэлектризованные цилиндры отталкиваются), будет тогда, когда цилиндры заряжаются от одинакового материала т.е. либо оба цилиндра от стеклянной палочки, либо оба цилиндра от эбонитовой палочки.

А вот в случае “б”, один из цилиндров заряжен от стеклянной палочки, а другой от эбонитовой (цилиндры или палочки в ходе опытов можно менять местами).
Из данного не сложного опыта можно сделать очень важный выводы:
1) случай “а” – заряд предметов от одного материала приводит к отталкиванию и это явление получило название — “одноимённый заряд”.
2) случай “б” – заряд предметов от разных материалов приводит к их притяжению и это явление получило название — ”разноимённый заряд”. (тут следует сразу оговорить случай, когда разные материалы могут проявлять одинаковые электрические свойства, тогда наэлектризованный цилиндры будут также отталкиваться).
3) если бы электричество было только одного сорта, то взаимодействие зарядов всегда было бы одинаково: наэлектризованные предметы либо только притягивались друг к другу, либо только отталкивались.

Итак, есть два одинаково проявляющих себя явления (притягивают лёгкие предметы), но по-разному взаимодействующих друг с другом, из этого следует наличие двух различных способов электризации, которые условно разделили на два “сорта” – положительное и отрицательное. При этом условились, что стеклянная палочка проявляет свойство положительного заряда (стали обозначать знаком “+”), а эбонитовая палочка проявляет свойство отрицательного заряда (стали обозначать знаком “-”).
Далее с появлением новых инструментов, человек выяснил наличие у веществ окружающего его мира, мельчайших компонентов — “кирпичиков” из которых они собраны, сначала молекул, а затем и атомов веществ. Сложилось научное понимание о строение атома и в ходе его разрушения были обнаружены частицы материи, которые и были ответственны за электрический заряд, они получили имя – “электрон”.

Электроны – это частицы с отрицательным зарядом, которые согласно планетарной модели атома располагаются вокруг ядра атома. Ядро атома в свою очередь состоит из протонов и нейтронов. Протон же имеет положительный заряд, и он почти в две тысячи раз тяжелее электрона по массе, но не смотря на разность масс, электрический заряд протона равен по силе электрическому заряду электрона. Нейтрон же по современным представлениям физиков электрическим зарядом не обладает. Можно весьма условно, для облегчения понимания процесса, представить атом в виде солнечной системы, где солнце – ядро атома, а планеты на орбитах – это электроны, вращающиеся вокруг ядра. На самом деле это сложные структуры, сформированные из полей, не имеющие чётких границ.

Положительный и отрицательный заряды

Итак, условно выделяем две интересующие нас частицы ответственный за электрический заряд – протон и электрон. Так вот, если в ходе каких-либо физических процессов (в нашем опыте натирание палочек о поверхности тканей), некоторые атомы с поверхности материала потеряли электроны, то в целом у них начинает преобладать электрический заряд их протонов, он положителен, то и такой материал приобретает положительный заряд (стеклянная палочка). В противоположном случае, если атом приобрёл дополнительный электрон, то у него проявляется заряд электрона и материал в целом приобретает отрицательный заряд (эбонитовая палочка). Притяжение же предметов, связанно с фундаментальным законом природы – равновесием, поэтому притягивая предметы, наэлектризованный материал стремится либо отдать лишний электрон, либо наоборот его притянуть. В любом из этих случаев, обмен электронами можно осуществить при наименьшем расстоянии, поэтому предметы и притягиваются к наэлектризованным материалам.

И тут следует сделать один важный акцент на то, что основным движущимся носителем заряда является электрон. Именно ДВИЖУЩИМСЯ. Протон же не может двигаться, так как находится в составе атома, который “вплетён” в состав молекулы твёрдого вещества, и сдвинуть его возможно только нарушив целостность материала. В жидкостях и газах протоны могут иметь некоторую подвижность, но тоже ограниченную скоростью перемещения молекул этих веществ, а значит на базе протонов в твёрдых средах не очень удобно организовывать последовательную цепь из зарядов для передачи энергии, а следовательно и полезной работы в твёрдых составах они не могут совершить, а вот электрон в силу своей подвижности, как раз и подходит нам для совершения работы, к тому же при своём организованном перемещение, электроны способны создавать во внешней среде (внешняя среда полевая структура) завихрение поля, которое мы регистрируем как магнитное поле. И наука сейчас хорошо знакома с таким применением электронов для совершения преобразования электрической энергии в механическую, по средствам взаимодействия притягивающихся либо отталкивающихся магнитных полей. Такие устройства получили название электромагнитные двигатели и широко распространены. Но не следует забывать, что
магнитное поле – это следствие перемещения электронов, вторичное проявление электричества
, а значит в данных электромеханических машинах используется не сама сила взаимодействия зарядов, а лишь поле, связанное с вынужденным перемещением зарядов по длинному проводнику.

Электростатический двигатель. Перспективы создания.

Данное понимание физических первопричин взаимодействия материи с избытком электронов и материи с недостатком электронов влечёт за собой возможность создания принципиально новых электромеханических устройств, в которых не будет образования замкнутых цепей с гальванической связью, приводящих в современных электромагнитных механизмах к разогреву проводников их соленоидов, а значит будут устранены потери электроэнергии на нагрев, а так же отсутствие упорядоченного движения зарядов приведёт к отсутствию потерь электроэнергии на образование магнитного поля, а значит отсутствия негативных моментов известных из практики эксплуатации современных трансформаторов и электромагнитных двигателей. Значительно уменьшится вес самого механического устройства в виду отсутствия надобности материала для намотки катушки индуктивности и её сердечника.

Такое устройство будет использовать электрическое поле зарядов, а сила их взаимодействия будет нарастать с количеством зарядов, вовлечённых в этот процесс, это новая область в электротехнике и материаловедении.


Сейчас мы можем наблюдать как наэлектризованная эбонитовая палочка притягивает клочки бумаги незначительного веса и создаётся обманчивое впечатление, что сила эта мала и не способна сдвинуть с места какие-либо значительные по массе предметы, но не стоит забывать, что трением эбонитовой палочки о шерсть мы нарушили электрический баланс ничтожного числа атомов с поверхности материала.

Между тем физики уже давно посчитали какой силой притяжения будут обладать стеклянная и эбонитовая палочка, приведу цитату из давно уже забытой книги Рудольфа Свореня «Электроника шаг за шагом, 1986г:

Если стеклянную и пластмассовую палочки расположить на расстоянии метра, то под действием гравитационных сил они будут притягиваться одна к другой, как любые две массы. Но сила этого притяжения будет в милллирды миллиардов раз меньше, чем сила самого чахлого комарика.

А вот если наэлектризовать эти палочки-карандаши, уменьшить на один процент число электронов в стекле и увеличить на тот же один процент число электронов в пластмассе — обратите внимание — всего на один процент — то палочки будут притягиваться с такой силой,  что смогут сдвинуть железнодорожный состав размером из миллиарда миллиардов гружёных вагонов!

Источник:

цитата взята из раздела книги Т-20 (теория 20)

обложка книги

год издания

 

Так же нужно помнить о том, что сам атом обязан своей целостностью именно силам электрического взаимодействия электрона и протона и какая колоссальная энергия получается при разрушении этих связей – атомный взрыв.
В рамках данной статьи мы рассмотрели силу электрического взаимодействия, основанную исключительно на способности материала отдавать либо принимать электроны известную нам из курса классической физики.

Роль позитрона в создании ЭСД

Но окружающий мир гораздо сложнее и интереснее, и зачастую классическая физика забывает о ещё одном законе природы – дуализме. Дуализм проявляется во всём – мужское и женское начало, день – ночь, тепло – холод, свет – тьма и.т.д.. Поэтому в рамках закона дуализма, существует ещё одна подвижная частица, ответственная за электрический заряд. Имя этой частицы “

позитрон”. Но не тот позитрон, который классическая наука классифицировала как антиматерию. В природе всё гармонично, и там, где передача энергии не возможна или ведёт к большим потерям по средствам электрона, природа использует позитрон. В силу того, что мы освоили и пользуемся для передачи энергии именно электрон, мы не можем увидеть присутствия позитрона, а он и не обнаруживает себя, так как его участия не требуется. Но стоит нам сделать устройство не по канонам классической электротехники, как тут же на роль передатчика энергии выступает позитрон. Устройство перестаёт нагреваться, наоборот температура его падает в процессе работы ниже температуры окружающей среды, электрический ток начинает обладать новыми свойствами, и уже становится не опасен для человека даже при значительных потенциалах. Такой ток может свободно проходить по оголённым проводам в условиях погружения их в воду, не вызывая замыкания через водную среду. Движения позитронов не вызывает появления магнитного поля вокруг проводника, да и выбирает позитрон для своего движения проводник с бОльшим омическим сопротивлением.
Свободные электрон и позитрон стремятся организовать электрически нейтральный диполь, при этом притяжение их значительно сильнее, чем притяжение между рассмотренными выше в статье атомами материалов с избытком и недостатком электронов. При этом эти электрически нейтральные диполи легко разъединяются обратно на электрон и позитрон с минимальными затратами энергии, ярким примером служит процесс в спиральном волновом резонаторе, который изобрёл Никола Тесла (не путать с LC резонаторами, которые сейчас массово делают тесла строители для получения эффектных разрядов с трансформатора тесла). Введение в конструкцию двигателя, основанного на взаимодействии зарядов второго носителя электрического заряда – позитрона, позволит значительно повысить его мощность.

Автор статьи Сергей STALKER.

Один из вариантов прототипа ЭСД

Электростатический двигатель, пьезодвигатель — Мир науки,техники,медицины и образования © первая научно-техническая коммерческая социальная сеть

Конструкторы считают, что у электростатического двигателя, несомненно, большое практическое будущее. Они мечтают собрать малогабаритный быстроходный «плоский» двигатель для вертолета, работающий от энергии грозового облака. Бесшумный и экономичный электростатический моторчик — неплохое дополнение к будущим разработкам моделей компрессоров, вентиляционных устройств и лентопротяжных механизмов магнитофонов.

Модель такого двигателя сконструировали и собрали на Мелитопольской станции юных техников под руководством преподавателя Н.С.Трахтенберга.

 

 

Рис 1

 

Модель двигателя состоит из двух узлов: блока питания и самого двигателя.(Рис 1) Блок питания должен обеспечивать ток 3-4 мА при напряжении 10-15 кВ. Для получения высокого напряжения можно использовать без существенных переделок блок строчной развертки от любого старого телевизора. Однако лучше собрать автономный полупроводниковый высоковольтный преобразователь напряжения.

Этот прибор работает от двух батареек для карманного фонаря КБС 0.5 (3336Л), соединенных последовательно. Трансформатор Тр1 и транзистор Т1 образуют генератор незатухающих колебаний в диапазоне звуковых частот. На обмотке III трансформатора Тр1 индуктируется переменный ток напряжением 7-10кВ, а обмотки I и IV подключены к нитям накала (катодам) высоковольтных кенотронов Л1 и Л2 типа 1Ц1С, работающих в выпрямителе, собранном по схеме удвоения напряжения.

Трансформатор преобразователя — самодельный. Его обмотки выполняются на сердечнике, составленном из двух ферритовых полуколец от отклоняющей системы телевизора.

Сначала из гетинакса или оргстекла выпилите 12-14 щечек так, чтобы в их отверстия проходили половинки ферритового сердечника. Равномерно распределите их на двух полукольцах и закрепите клеем.

В одном промежутке между щечками разместите обмотку I, которая состоит из 40+40 витков провода ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0.35-0.6 мм. В двух соседних секциях уложите по 7 витков такого же провода для обмоток II и IV. Остальные секции полуколец заполните проводом ПЭЛ или ПЭВ 0.08-0.1. В каждой секции по 1800-2000 витков, а всего обмотка III должна иметь 15000-20000 витков. Перед выполнением обмоток ферритовое кольцо тщательно заизолируйте прокладкой из хлорвиниловой или полистироловой пленки. Концы катушек закрепите в отверстиях щечек. После выполнения обмоток ферритовые полукольца склейте клеем БФ-2, а катушки пропитайте полистироловым клеем или органическим стеклом, растворенным в дихлорэтане.

 

 

Рис.2

 

 

Конденсаторы С1-С3 емкостью 390 пф типа ПОВ рассчитаны на рабочее напряжение не менее 15 кВ. Сопротивление резистора R1 подбирается экспериментально при регулировке схемы.

Мощный низкочастотный транзистор Т1 типа П209-П210 укрепите на металлическом радиаторе из алюминия или меди и разместите подальше от кенотронов. Все детали блока питания монтируются на панели произвольных размеров из оргстекла или гетинакса. Сверху панель закрывается кожухом с отверстиями.(Схему другого высоковольтного генератора можно выбрать здесь).

Конструкция электростатического двигателя показана на рисунке 2. Статор вырежьте из пластины гетинакса толщиной 10-12 мм. Диаметр его внутреннего отверстия 100 мм. По периметру статора на равных расстояниях друг от друга запрессовано 16 электродов из латуни. К этим электродам подводиться напряжение от преобразователя.

Все четные электроды соединяются между собой одним проводником и подключаются к одному выводу выпрямителя, а нечетные соединяются другим проводником и подключаются к другому выводу.

Ротор выточите оз органического стекла. Он имеет форму диска диаметром 80 мм и толщиной 3-4 мм. В центре диска запрессован миниатюрный шариковый подшипник. Ротор двигателя тщательно отбалансируйте, чтобы он находился в равновесии. Ось ротора крепиться к кронштейну из гетинакса, который в свою очередь, соединяется со статором.

Латунные электроды статора отогните в одну сторону. Между концами электродов и ротором необходим зазаор 0.5-0.7 мм.

Когда на электроды подается высокое напряжение, между ними возникает электрическое поле. Это поле поляризует диэлектрик, из которого состоит ротор. Поляризация диэлектрика способствует стеканию электрических зарядов с электродов на ротор. заряды приходят в движение под действием сил поля и создают крутящий момент.

По мере поворота ротора оказываются у электрода с противоположной полярностью. Сила, удерживающая заряд на ободе ротора, становиться минимальной. Это способствует переходу заряда на электрод противоположной полярности, и в цепи появляется электрический ток. на участке цепи между электродами заряды «транспортируются» вращающимся ротором. Скорость вращения двигателя стабильна и зависит от числа электродов и величины напряжения, подаваемого на них.

Мощность электростатического двигателя можно значительно повысить, если наклеить на обод ротора узкие полоски алюминиевой фольги, расстояние между которыми должно быть не менее, чем расстояние между концами электродов.

 

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ .

СергейСергеевич, высокий, стройный, загорелый, под пятьдесят, кандидат технических наук, заслуженный изобретатель РСФСР, автор 60 изобретений, буднично открывает портфель, вынимает несколько деталей размером с миску, легко соединяет их и втыкает штепсельную вилку в розетку сети. Так и подмывает побиться с ним об заклад, что самоделка не заработает. Очень уж она неказиста и нехитра с виду. Посмотрите, как устроен один из двигателей, а их у изобретателя с десяток (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Устройство нового двигателя: статор, выпрямитель и роторы — диэлектрический и металлический. Статор — это пластиковый цилиндр с электродами (проволоками) внутри, на которые поочередно поданы высокие потенциалы разного знака (красный и синий цвета).

 

 

Обычный цилиндр из капролона высотой 54 мм. На его внутренней поверхности диаметром 146 мм вдоль оси равномерно и по отдельности уложено 36 бронзовых проволок диаметром по 0,8 мм. На половину из них от выпрямителя подается высокий потенциал положительного знака, а на другую половину отрицательного. В полость цилиндра вставляется опять-таки капролоновая болванка без каких-либо электродов высотой 40 мм, диаметром 140 мм и массой 200 г. Впрочем, можно воспользоваться и алюминиевой звездочкой с 36 лучами. Вот и все премудрости.

Если вы знакомы с электротехникой, то на ум приходит ближайший аналог электростатический двигатель (рис. 2). Там тоже на статор подается высокое напряжение, но его надо подать и на ротор. А, кроме того, естественно, нужны щетки, чтобы при провороте ротора его полудиски перезарядились и снова оттолкнулись от пластинок статора.

 

 

Рис. 2. В обычном электростатическом двигателе полудиски ротора Р1 и Р2 отталкиваются от неподвижных пластинок статора C1 и С2. Щетки меняют заряды на полудиках ротора, и направление момента вращения остается неизменным.

 

 

На исключительно важной роли щеток, пожалуй, следует остановиться особо. Ведь, по существу, нам известны электромашины только переменного тока (или заряда). Машины постоянного тока (или заряда) получают из первых, дополняя их выпрямителями, механическими или электрическими. Это и понятно: немыслимо длительное время толкать ротор в одну и ту же сторону силами одного и того же тока (или заряда) либо машина должна стать неприемлемо большой, либо ток (заряд) должен быть чудовищно велик. Итак, бесщеточных машин просто быть не может, и эта истина уже многие десятки лет считается раз и навсегда доказанной. Сотни теоретиков, тысячи изобретателей сами убедились в ее правоте и убедили электриков всех последующих поколений…

Самый простой вентилятор: его ротор вращается между электродами с постоянным напряжением.

Но «чудо» все же происходит. В капролоновом цилиндре-статоре со скрипом и легким шелестом начинает набирать обороты капролоновая болванка ротор, который через несколько секунд превращается в бешено вращающийся овал. Между ротором и электродами статора проскакивают искорки, от моторчика попахивает озоном, как при грозе. Если погасить свет, кольцеобразный зазор таинственно мерцает, тихонько потрескивают электрические разряды.

Вал двигателя можно, хотя и с трудом, затормозить пальцами, ведь крутящий момент не превышает 40 — 80 Гсм. Остановленный ротор на ощупь холоден, да это и не удивительно: разные модификации двигателя потребляют мощности 4 — 6 Вт при очень малых токах (0,2 — 0,6 мА), но зато при высоких напряжениях (1 — 8 кВ).

«Ротор может вращаться в любую сторону», — говорит изобретатель. Он задерживает вал и прокручивает его в обратном направлении. Болванка снова, чуть поскрипывая, набирает бешеные обороты, 25 — 40 в секунду. Затем Сергей Сергеевич демонстрирует нам и другие машинки, созданные им совместно с Н. Тимченко. Мы соглашаемся, что дело не меняется от того, сделан ротор из диэлектрика или из металла. Только в первом случае цилиндры могут быть гладкими, а во втором обязательно лучевыми, звездообразными, словно велосипедное колесо со спицами, но без обода. Кстати, если ротор звездочка, то некоторая ориентация ее лучей способствует предпочтительному вращению в одну сторону, но противоположное перемещение по-прежнему не запрещается. Разряды с электродов статора обычно стекают навстречу движущимся точкам ротора.

Чем же поражают эти двигатели? Ну, во-первых, отсутствием щеток. Стало быть, при эксплуатации не надо беспокоиться об их истирании, изломе, износе, о потерях за счет кругового огня на коллекторе. Во-вторых, своей предельной простотой: вал с подпятниками, да статор с электродами. В-третьих, быстротой вращения ротора, причем в любую сторону куда пожелаете. Вполне возможно, что число оборотов удастся повысить еще больше, поскольку здесь нет вращающегося поля, как в машинах переменного тока, ограничений на такое увеличение не предвидится.

Теперь оставим фактическую сторону вопроса: как работает двигатель (к исследованию которого подключились десятки специалистов и уже собрали солидный экспериментальный материал). Пора ступить на зыбкую тропу гипотез: почему же он, собственно, работает? И профессионалы, и любители от науки высказали немало догадок о причинах вращения роторов. Если отбросить предположения, в которых непонятное явление описывается гораздо более непонятными воздействиями «черных дыр», пульсациями гравитационного поля, неоднородностями физического вакуума, то останется 5 — 6 добротных инженерных мнений. Вкратце о них можно сказать следующее.

По одному из предположений, сила вращения объясняется эффектом, обнаруженным Г. Герцем в 1881 году и подробно описанным его соотечественником Г. Квинке через 15 лет. Этот эффект уже неплохо изучили ученые Москвы и Минска, занятые магнитогидродинамическими машинами, жидкостными электронасосами.

 

 

 

 

Его суть сводится к спонтанному вращению диэлектрического образца в электрическом поле из-за того, что жидкая, так называемая электрореологическая, среда поляризуется, а потом смещается кулоновскими силами поля, увлекая за собой ротор. Но расчеты показывают: эти силы тяги куда меньше тех, что развивает необычный мотор. К тому же эффект Герца Квинке проявляется при много больших напряжениях (10 — 20 кВ). И еще: если на образец нанести тонкое металлическое покрытие, эффект исчезнет, а у Литовченко отлично крутятся алюминиевые звездочки. Наконец, здесь нет и речи о какой-либо специальной жидкости.

Точно так же отпадает вторая гипотеза об электрическом ветре, якобы стекающем с ротора и тянущем его реактивными силами. Ведь заряды стекают с электродов статора навстречу движению ротора, а с ротора по ходу движения. И в том, и другом случаях они должны тормозить ротор. Опять же у потоков плазмы столь малое количество движения, что оно не может быть причиной вращения, для которого, как показали измерения, создаются силы примерно 10 Г.

Еще уязвимее третье объяснение принципа действия нового мотора. Сторонники этого мнения вспоминают об опытах Отто фон Герике, вошедшего в историю своими магдебургскими полушариями (две четверки лошадей не могли разъять отвакуумированные полусферы, прижатые друг к другу атмосферным давлением). Так вот, в 1660 году Герике наэлектризовал ладонью серный шар с голову ребенка. Пушинки притягивались, а, коснувшись шара, отталкивались. Об электрическом танце бумажек знал И. Ньютон. Сегодня хорошо известно, что в электрическом поле тела поляризуются и притягиваются к заряду, источнику поля. Коснувшись, они заряжаются одноименно и потому отталкиваются.

Поначалу и сам изобретатель пытался использовать электростатическую индукцию «в лоб». Металлический шарик, бумажная лента, текстолитовая палочка метались туда-сюда между пластинами конденсатора (рис.3), В одной из ранних статей («Явление непосредственного преобразования электрической энергии в механическую». Техника средств связи, вып. 7, 1978) описано, что от колебательного движения действительно удалось перейти к вращательному.

 

 

Рис. 3. Электрический метроном: между пластинами плоского конденсатора шарик поляризуется, притягивается к ближайшей из них, заряжается и отталкивается, касается другой, перезаряжается и снова отталкивается и т. д. Здесь можно посмотреть видеоролик эксперимента.

 

 

Но как это могло случиться? — вот в чем вопрос. Казалось, что проскоки обеспечиваются инерцией и упругостью ротора. Но если бы ротор смещался за счет притяжения к статору наведенных зарядов, то, поколебавшись и затратив на трение первичный импульс, он, в конце концов, занял бы устойчивое положение, электрод против электрода, попав в потенциальную яму. Но этого нет, ротор раскручивается, стало быть, действуют какие то другие силы. Вот их то и надо найти.

Еще одну, четвертую, гипотезу можно назвать «разряд как щетка». Наведенный заряд после приближения к электроду статора якобы стекает с ротора, а тот, уже нейтральный, по инерции прокручивается дальше. Следующий, очередной электрод вновь наводит на роторе заряды и притягивает их к себе вместе с ним. Они опять стекают, ротор проскакивает и т. д.

Бесспорно, столь «умно» ведя себя, разряд действительно сыграет роль электрощетки, дергая ротор в одну сторону. Если бы это было на самом деле, изобретение такого разрядного выпрямителя принесло бы в технике немало пользы. Что-то не видно причин предпочтительной односторонней зарядки-разрядки, да и распределение зарядов на статоре и роторе должно быть строго равномерным.

С другой стороны, полупериодный разрядный выпрямитель кажется правдоподобным. Ведь сочетание напряжений, токов и зазоров в новом двигателе как раз соответствует зоне зажигания самостоятельного разряда в воздухе (так называемая кривая Пашена). Мало того, работа двигателя явно зависит от погоды: давления, влажности, температуры. Это ли не свидетельство «разрядной» причины вращения, подтверждение коммутаторной роли тлеющего разряда?

Но не менее убедительно считать, что разряды просто маскируют истинные причины смещения ротора. Мало того, разрядные токи ухудшают экономичность работы двигателя: в одной из моделей механическая мощность на валу равна 0,16 Вт, а от высоковольтного источника потребляется 4,8 Вт. Несложно видеть, что КПД не превышает 3,4%. Конечно, для массового двигателя эта цифра мизерна. Вот бы убрать разряды с электродов статора! Если ротор будет крутиться по-прежнему, значит, гипотеза «разряд как щетка» отпадает. К тому же КПД неминуемо вырастет!

Пятое предположение появляется на базе следующих данных. Измерения, проделанные Литовченко, показали, что установившиеся обороты двигателя зависят от квадрата напряжения на электродах. Растет напряжение вдвое, обороты возрастают в 4 раза. Мало того, и вращающий момент на валу также пропорционален квадрату напряжения. Вывод очевиден: величины зарядов на статоре и роторе прямо зависят от напряжения. А следовательно, силы вращения зависят от произведения зарядов, то есть причина появления этих сил явно кулоновская. Попросту говоря, именно притяжение зарядов на электродах статора и зарядов, как-то наведенных на роторе, обеспечивает раскрутку. Теперь надо бы отыскать причину уменьшения этих сил после того, как луч ротора минует электрод статора. Но причина эта уже известна давно. Заряды на электродах статора вовсе не постоянны во времени, они беспрерывно пульсируют, ибо меняются электрические параметры цепи высокого напряжения!

Каждый луч ротора меняет емкость зазора между соседними электродами. Значит, в цепи статора потечет ток, подзаряжающий электроды. Частота пульсации тока зависит от емкости и индуктивности контура, а также жестко связана с оборотами ротора. Когда фазы электрических и механических колебаний окажутся смещенными на 20-300, подтягивание ротора станет сильнее торможения и он ускорится.

Если это все верно, то есть напряжение на электродах статора меняется циклично с зазором, то Литовченко изобрел автоколебательную электромеханическую систему, состоящую из ротора и электрической цепи статора. Примерно такой преобразователь изображен на рисунке 4. Источник энергии — выпрямитель или заряженный конденсатор (проверено на опыте). Возбуждаются колебания тока в статоре за счет «наведения зарядов на лучах ротора. Луч ротора втягивается в зазор, емкость статорного контура растет, заряд статорных электродов увеличивается, сила притяжения ротора статором становится больше.

Наконец луч ротора проскакивает электрод статора, силы между ними ослабевают, потому что заряд спадает по величине. Ротор раскручивается все быстрее, пока трение в осях не уравновесит момент вращения. Несложно видеть, что в статорной цепи устанавливаются мало затухающие колебания тока, зависящие в основном от напряжения, числа электродов, инерции ротора и трения в осях. Все это можно измерить экспериментальным путем, примерно этим и заняты заинтересованные специалисты.

 

 

Рис. 4. Автоколебательный электромеханический преобразователь с самовозбуждением за счет электростатического наведения: а)расчетная модель, б)колебания тока в статоре, в)механическое вращение ротора с частотой w, г) фазовая плоскость «ток — заряд конденсатора».

 

 

 

Общая математическая теория автоколебаний разработана детально, но аналитические решения нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка удаются нечасто. Автоколебательные преобразователи применяются весьма широко это анкерные часовые механизмы, радиотехнические ламповые генераторы колебаний. В некоторой степени новый двигатель можно уподобить параметрическому генератору, построенному в 1932 году Л.И. Мандельштамом и Н.Д. Папалекси. И тут и там меняются емкости контура, правда, по разным причинам. Энергия забирается либо от механического привода, либо от высоковольтного источника. Очевидна аналогия нового двигателя и с механизмами, использующими вынужденные колебания, только вместо навязывания заданной частоты электрическим источником она подбирается сама собой вместе с механической частотой вращения ротора.

 

 

 

 

Любопытно, что в данных опытах столбики масла или подкрашенного воздуха колеблются около электродов, стало быть, в статорной цепи токи пульсируют. Нетрудно заметить, в последних рассуждениях о принципе работы двигателя мы исходили из того, что ротор металлический, звездообразный. Если же ротор диэлектрическая болванка, то картина хотя и становится несколько сложнее, но не теряет своей наглядности. При вращении сплошной ротор сильно деформируется, стало быть, зазоры меняются, а вместе с ними и емкость. Механизм действия остается тем же, но частоты автоколебаний выше, а фазы и амплитуды меньше. Разделять диэлектрический ротор на части нет нужды, он сам вибрирует, деформируется и гнется. Кстати, вот почему при работе двигателя слышны щелчки, скрипы и удары от зацеплений.

Итак, похоже, что изобретен бесколлекторный автоколебательный преобразователь электрической и механической энергии. В нем оригинально меняется емкость колебательного контура, за счет электростатической индукции. Удачно подобраны форма и материал роторов эмпирическим путем выполнено необходимое условие самовозбуждения: ведь жесткий массивный ротор неизбежно остановится, попав в равновесное положение.

Плохо то, что у конструкции низкий КПД, но это, как говорится, дело наживное всегда отыщутся способы повышения экономичности работы. Даже если устранить разряды, потери на трение в осях ротора и электрические потери в статорном контуре останутся. Обороты двигателя довольно стабильны, но давать нагрузку на вал опасно: из-за мягкой нагрузочной характеристики резонансного типа (резонанс напряжений) обороты резко изменяются. Вот почему силовые электродвигатели могут и не получиться, хотя в принципе ничто не мешает ввести быстродействующее регулирование напряжения на статоре. Возможно, что новые преобразователи найдут себе место в слаботочной технике в виде генераторов колебаний, регуляторов, стабилизаторов электрической частоты, задатчиков механических оборотов.

Но не забудьте все это лишь предположения. Поиски продолжаются. Придя домой после работы, Литовченко запирается в ванной комнате, где что-то паяет, вытачивает и клеит. Его засыпали письмами энтузиасты. К исследованиям подключились десятки научных лабораторий. И вот последние новости из Калуги: если на статор подать не постоянное, а переменное напряжение, двигатель работает лучше!

Подача переменного напряжения на электроды статора чрезвычайно расширит круг потребителей нового двигателя, потому что теперь оказываются излишними выпрямители. Упрощение и удешевление и без того недорогой конструкции значительное, а физика процесса от этого вряд ли меняется. Действительно, в промышленности переменным считается напряжение, величина которого пульсирует 50 раз в секунду. Для нас эта частота представляется огромной, но для электронов, создающих электрические токи, она почти незаметна. Поэтому столь медленно меняющиеся электрические поля все равно принято считать статическими, точнее квазистатическими. Вот почему в поисках объяснения принципа работы двигатель по-прежнему остается в классе машин электростатических, а лучшеквази электростатических.

В электротехнике что-то не видно электрических машин столь же простой конструкции. Самые массовые двигатели, на плечах которых поистине держится вся промышленность мира, асинхронные. В них ротор предельно прост, его без особой натяжки можно назвать металлической болванкой. А электростатические машинки проще! Это ли не событие? Поскольку в них вообще нет никаких обмоток, отпадает надобность в электроизоляции проводников самой трудоемкой работе при изготовлении электродвигателей любого типа.

Второй довод: кулоновские силы неизмеримо больше магнитных, но это преимущество обычно не используется из-за трудностей удержания зарядов на проводниках. Пробой изоляционных промежутков сводит на нет все достоинства электростатических машин. Досадно, но располагаемые нами материалы не позволяют широко использовать силы Кулона, и мы вынуждены обходиться куда меньшими силами Ампера Лоренца.

Отсюда как раз проистекает третий довод в пользу нового электромотора: электротехника неминуемо сместится в сторону пополнения электростатическими конструкциями, радикально изменив свой облик в ближайшие десятилетия. С помощью электростатических полей инженеры уже научились окрашивать, прясть, изготавливать искусственный ворс, улавливать пыль дымовых газов, но это лишь первые весточки грядущий весны под названием «электротехнология».

Познавательно

Два параллельных металлических стержня, между ними
металлический цилиндр… Казалось бы, этот набор деталей лишен всякого смысла,
но если приложить к стержням постоянное напряжение, цилиндр начнет вращаться. В
учебниках физики этот эффект пока не описан — калужский изобретатель Сергей
Сергеевич Литовченко обнаружил его совсем недавно.

 

Более трех веков назад изобретатель воздушного насоса, немецкий ученый Отто фон Герике поставил необычный по тем временам эксперимент.
Он наэлектризовал трением большой шар из серы и выпустил в комнате пушинку. Пушинка села на шар и тут же взлетела, к изумлению присутствующих. Сегодня каждому школьнику ясно, что шар притянул незаряженную пушинку, передал ей часть своего заряда и два заряда — пушинки и шара— заставили пушинку взлететь. Тогда, триста с лишним лет назад, Герике впервые доказал, что между заряженными телами существуют силы притяжения и отталкивания.

Как использовать эти силы? Вопрос актуальный — среди множества современных устройств, приборов электростатических относительно мало.
Литовченко удалось подметить в эксперименте Герике то, что до сих пор ускользало от взглядов ученых: пушинка и шар — колебательная система! Если бы Герике поставил рядом два шара и зарядил бы их электричеством разных знаков, пушинка стала бы равномерно колебаться между ними. Колебания можно использовать и для измерения времени, в механике, в электронных устройствах. Наконец, колебательное движение можно преобразовать в поступательное и во вращение. 

 Конечно, шар и пушинка были лишь первым толчком — для своего эксперимента Литовченко использовал две металлические пластины, к которым подключил источник высокого напряжения, и легкий металлический шарик. Как и полагал экспериментатор, шарик начал равномерно колебаться между пластинами. Затем шарик заменили металлической пластиной. Она завибрировала словно камертон.

Литовченко собирался дополнить конструкцию храповым механизмом и ротором, чтобы превратить вибрации во вращение, но…
Что заставило его поместить ротор между пластинами, трудно сказать. Может быть, чистое любопытство, может быть, интуиция изобретателя; так или иначе, ротор начал вращаться.

Двигатель продолжал работать и после того, как пластины заменили на стержни. Значит, дело было не в форме проводников. А в чем?

В обычном электромагнитном двигателе все ясно: магнитные поля статора и ротора направлены встречно. Статор жестко закреплен, и сила взаимодействия полей заставляет ротор проворачиваться. Коллектор, установленный на роторе, своевременно переключает его обмотки, чтобы магнитные поля всегда находились в противодействии.

В двигателе Литовченко магнитных полей нет. Да и откуда им взяться, если по стержням не течет ток? Ведь, как известно, магнитное поле вызывают движущиеся электроны. Но если
нет тока, и двигатель не потребляет электроэнергии, то как он работает?

Литовченко подключил последовательно с источником напряжения измеритель тока. Ток все же был. Маленький, в миллионные доли ампера, но был! «Ненормальный» электродвигатель подчинялся «нормальному» закону сохранения энергии, гласящему, что энергия не может взяться ниоткуда. Связь тока с вращением ротора подтвердили дальнейшие эксперименты: когда стержни отодвигали от ротора, ток исчезал, прекращалось и вращение.

Как преобразуется ток во вращение двигателя? Пока можем предложить лишь гипотезу.

Наверное, многие видели вечером или ночью светящийся, негромко шипящий разряд вокруг изоляторов высоковольтной линии электропередачи. Это коронный разряд, или, как его еще называют, корона. Физическая суть этого разряда заключается в том, что высокое напряжение ионизирует молекулы воздуха, превращает их в проводники электрических зарядов. Как считают большинство физиков, корона может переносить заряды со стержней двигателя на ротор, электризовать его, как электризовал пушинку шар в эксперименте Герике. Улететь подобно пушинке ротор не может — он закреплен. Вот и остается ему поворачиваться, стремясь убрать свой наэлектризованный бок от стержня-электрода. Но, как мы сказали, это всего лишь гипотеза.
 

Работа с высоким напряжением небезопасна. Литовченко однажды посоветовали заземлить ротор. Но заземлить его — значит отвести заряды. По «коронной» гипотезе, заземленный ротор вращаться не может. И все же Литовченко попробовал заземлить ротор. Скорость вращения… возросла.

Против гипотезы и тот факт, что между стержнями охотно вращаются не только металлические, но и пластмассовые роторы самой разнообразной формы и даже деревянные катушки из-под ниток!

Литовченко испытал уже десяток двигателей разной мощности, разных размеров. Все они работают не только от постоянного тока, но и от переменного, хотя «переменная» корона, как считают физики, может лишь слегка раскачивать ротор.
 

В общем, принцип работы двигателя неясен, но уже сегодня этот простой, необычно дешевый электромотор можно использовать на практике.

Сдастся эффект, обнаруженный Литовченко, физикам или часть его загадок останется на долю наших сегодняшних читателей — покажет время.

А. МАТВЕЕВ 1983г.

 

Смотрите также: Генераторы высокого напряжения

Электростатические двигатели своими руками

 


Для умелых рук

Конструкторы считают, что у электростатического двигателя, несомненно, большое практическое будущее. Они мечтают собрать малогабаритный быстроходный «плоский» двигатель для вертолета, работающий от энергии грозового облака. Бесшумный и экономичный электростатический моторчик — неплохое дополнение к будущим разработкам моделей компрессоров, вентиляционных устройств и лентопротяжных механизмов магнитофонов.

 

Модель такого двигателя сконструировали и собрали на Мелитопольской станции юных техников под руководством преподавателя Н.С.Трахтенберга.

 

Рис 1

Модель двигателя состоит из двух узлов: блока питания и самого двигателя.(Рис 1) Блок питания должен обеспечивать ток 3-4 мА при напряжении 10-15 кВ. Для получения высокого напряжения можно использовать без существенных переделок блок строчной развертки от любого старого телевизора. Однако лучше собрать автономный полупроводниковый высоковольтный преобразователь напряжения.

Этот прибор работает от двух батареек для карманного фонаря КБС 0.5 (3336Л), соединенных последовательно. Трансформатор Тр1 и транзистор Т1 образуют генератор незатухающих колебаний в диапазоне звуковых частот. На обмотке III трансформатора Тр1 индуктируется переменный ток напряжением 7-10кВ, а обмотки I и IV подключены к нитям накала (катодам) высоковольтных кенотронов Л1 и Л2 типа 1Ц1С, работающих в выпрямителе, собранном по схеме удвоения напряжения.

Трансформатор преобразователя — самодельный. Его обмотки выполняются на сердечнике, составленном из двух ферритовых полуколец от отклоняющей системы телевизора.

Сначала из гетинакса или оргстекла выпилите 12-14 щечек так, чтобы в их отверстия проходили половинки ферритового сердечника. Равномерно распределите их на двух полукольцах и закрепите клеем.

В одном промежутке между щечками разместите обмотку I, которая состоит из 40+40  витков провода ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0.35-0.6 мм. В двух соседних секциях уложите по 7 витков такого же провода для обмоток II и IV. Остальные секции полуколец заполните проводом ПЭЛ или ПЭВ 0.08-0.1. В каждой секции по 1800-2000 витков, а всего обмотка III должна иметь 15000-20000 витков. Перед выполнением обмоток ферритовое кольцо тщательно заизолируйте прокладкой из хлорвиниловой или полистироловой пленки. Концы катушек закрепите в отверстиях щечек. После выполнения обмоток ферритовые полукольца склейте клеем БФ-2, а катушки пропитайте полистироловым клеем или органическим стеклом, растворенным в дихлорэтане.

Рис.2

Конденсаторы С1-С3 емкостью 390 пф типа ПОВ рассчитаны на рабочее напряжение не менее 15 кВ. Сопротивление резистора R1 подбирается экспериментально при регулировке схемы.

Мощный низкочастотный транзистор Т1 типа П209-П210 укрепите на металлическом радиаторе из алюминия или меди и разместите подальше от кенотронов. Все детали блока питания монтируются на панели произвольных размеров из оргстекла или гетинакса. Сверху панель закрывается кожухом с отверстиями.(Схему другого высоковольтного генератора можно выбрать здесь).

Конструкция электростатического двигателя показана на рисунке 2. Статор вырежьте из пластины гетинакса толщиной 10-12 мм. Диаметр его внутреннего отверстия 100 мм. По периметру статора на равных расстояниях друг от друга запрессовано 16 электродов из латуни. К этим электродам подводиться напряжение от преобразователя.

Все четные электроды соединяются между собой одним проводником и подключаются к одному выводу выпрямителя, а нечетные соединяются  другим проводником и подключаются к другому выводу.

Ротор выточите оз органического стекла. Он имеет форму диска диаметром 80 мм и толщиной 3-4 мм. В центре диска запрессован миниатюрный шариковый подшипник. Ротор двигателя тщательно отбалансируйте, чтобы он находился в равновесии. Ось ротора крепиться к кронштейну из гетинакса, который в свою очередь, соединяется со статором.

Латунные электроды статора отогните в одну сторону. Между концами электродов и ротором необходим зазаор 0.5-0.7 мм.

Когда на электроды подается высокое напряжение, между ними возникает электрическое поле. Это поле поляризует диэлектрик, из которого состоит ротор. Поляризация диэлектрика способствует стеканию электрических зарядов с электродов на ротор. заряды приходят в движение под действием сил поля и создают крутящий момент.

 По мере поворота ротора оказываются у электрода с противоположной полярностью. Сила, удерживающая заряд на ободе ротора, становиться минимальной. Это способствует переходу заряда на электрод противоположной полярности, и в цепи появляется электрический ток. на участке цепи между электродами заряды «транспортируются» вращающимся ротором. Скорость вращения двигателя стабильна и зависит от числа электродов и величины напряжения, подаваемого на них.

Мощность электростатического двигателя можно значительно повысить, если наклеить на обод ротора узкие полоски алюминиевой фольги, расстояние между которыми должно быть не менее, чем расстояние между концами электродов.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ ЛИТОВЧЕНКО. 

Сергей Сергеевич Литовченко, высокий, стройный, загорелый, под пятьдесят, кандидат технических наук, заслуженный изобретатель РСФСР, автор 60 изобретений, буднично открывает портфель, вынимает несколько деталей размером с миску, легко соединяет их и втыкает штепсельную вилку в розетку сети. Так и подмывает побиться с ним об заклад, что самоделка не заработает. Очень уж она неказиста и нехитра с виду. Посмотрите, как устроен один из двигателей, а их у изобретателя с десяток (рис. 1).

Рис. 1. Устройство нового двигателя: статор, выпрямитель и роторы — диэлектрический и металлический. Статор — это пластиковый цилиндр с электродами (проволоками) внутри, на которые поочередно поданы высокие потенциалы разного знака (красный и синий цвета).

Обычный цилиндр из капролона высотой 54 мм. На его внутренней поверхности диаметром 146 мм вдоль оси равномерно и по отдельности уложено 36 бронзовых проволок диаметром по 0,8 мм. На половину из них от выпрямителя подается высокий потенциал положительного знака, а на другую половину отрицательного. В полость цилиндра вставляется опять-таки капролоновая болванка без каких-либо электродов высотой 40 мм, диаметром 140 мм и массой 200 г. Впрочем, можно воспользоваться и алюминиевой звездочкой с 36 лучами. Вот и все премудрости.

Если вы знакомы с электротехникой, то на ум приходит ближайший аналог электростатический двигатель (рис. 2). Там тоже на статор подается высокое напряжение, но его надо подать и на ротор. А, кроме того, естественно, нужны щетки, чтобы при провороте ротора его полудиски перезарядились и снова оттолкнулись от пластинок статора.

Рис. 2. В обычном электростатическом двигателе полудиски ротора Р1 и Р2 отталкиваются от неподвижных пластинок статора C1 и С2. Щетки меняют заряды на полудиках ротора, и направление момента вращения остается неизменным.

На исключительно важной роли щеток, пожалуй, следует остановиться особо. Ведь, по существу, нам известны электромашины только переменного тока (или заряда). Машины постоянного тока (или заряда) получают из первых, дополняя их выпрямителями, механическими или электрическими. Это и понятно: немыслимо длительное время толкать ротор в одну и ту же сторону силами одного и того же тока (или заряда) либо машина должна стать неприемлемо большой, либо ток (заряд) должен быть чудовищно велик. Итак, бесщеточных машин просто быть не может, и эта истина уже многие десятки лет считается раз и навсегда доказанной. Сотни теоретиков, тысячи изобретателей сами убедились в ее правоте и убедили электриков всех последующих поколений…

Самый простой вентилятор: его ротор вращается между электродами с постоянным напряжением.

Но «чудо» все же происходит. В капролоновом цилиндре-статоре со скрипом и легким шелестом начинает набирать обороты капролоновая болванка ротор, который через несколько секунд превращается в бешено вращающийся овал. Между ротором и электродами статора проскакивают искорки, от моторчика попахивает озоном, как при грозе. Если погасить свет, кольцеобразный зазор таинственно мерцает, тихонько потрескивают электрические разряды.

Вал двигателя можно, хотя и с трудом, затормозить пальцами, ведь крутящий момент не превышает 40 — 80 Гсм. Остановленный ротор на ощупь холоден, да это и не удивительно: разные модификации двигателя потребляют мощности 4 — 6 Вт при очень малых токах (0,2 — 0,6 мА), но зато при высоких напряжениях (1 — 8 кВ).

 «Ротор может вращаться в любую сторону», — говорит изобретатель. Он задерживает вал и прокручивает его в обратном направлении. Болванка снова, чуть поскрипывая, набирает бешеные обороты, 25 — 40 в секунду. Затем Сергей Сергеевич демонстрирует нам и другие машинки, созданные им совместно с Н. Тимченко. Мы соглашаемся, что дело не меняется от того, сделан ротор из диэлектрика или из металла. Только в первом случае цилиндры могут быть гладкими, а во втором обязательно лучевыми, звездообразными, словно велосипедное колесо со спицами, но без обода. Кстати, если ротор звездочка, то некоторая ориентация ее лучей способствует предпочтительному вращению в одну сторону, но противоположное перемещение по-прежнему не запрещается. Разряды с электродов статора обычно стекают навстречу движущимся точкам ротора.

Чем же поражают эти двигатели? Ну, во-первых, отсутствием щеток. Стало быть, при эксплуатации не надо беспокоиться об их истирании, изломе, износе, о потерях за счет кругового огня на коллекторе. Во-вторых, своей предельной простотой: вал с подпятниками, да статор с электродами. В-третьих, быстротой вращения ротора, причем в любую сторону куда пожелаете. Вполне возможно, что число оборотов удастся повысить еще больше, поскольку здесь нет вращающегося поля, как в машинах переменного тока, ограничений на такое увеличение не предвидится.

Теперь оставим фактическую сторону вопроса: как работает двигатель (хотя Литовченко, Тимченко и подключившиеся к их исследованиям десятки специалистов уже собрали солидный экспериментальный материал). Пора ступить на зыбкую тропу гипотез: почему же он, собственно, работает? И профессионалы, и любители от науки высказали немало догадок о причинах вращения роторов. Если отбросить предположения, в которых непонятное явление описывается гораздо более непонятными воздействиями «черных дыр», пульсациями гравитационного поля, неоднородностями физического вакуума, то останется 5 — 6 добротных инженерных мнений. Вкратце о них можно сказать следующее.

По одному из предположений, сила вращения объясняется эффектом, обнаруженным Г. Герцем в 1881 году и подробно описанным его соотечественником Г. Квинке через 15 лет. Этот эффект уже неплохо изучили ученые Москвы и Минска, занятые магнитогидродинамическими машинами, жидкостными электронасосами.

 Его суть сводится к спонтанному вращению диэлектрического образца в электрическом поле из-за того, что жидкая, так называемая электрореологическая, среда поляризуется, а потом смещается кулоновскими силами поля, увлекая за собой ротор. Но расчеты показывают: эти силы тяги куда меньше тех, что развивает необычный мотор. К тому же эффект Герца Квинке проявляется при много больших напряжениях (10 — 20 кВ). И еще: если на образец нанести тонкое металлическое покрытие, эффект исчезнет, а у Литовченко отлично крутятся алюминиевые звездочки. Наконец, здесь нет и речи о какой-либо специальной жидкости.

Точно так же отпадает вторая гипотеза об электрическом ветре, якобы стекающем с ротора и тянущем его реактивными силами. Ведь заряды стекают с электродов статора навстречу движению ротора, а с ротора по ходу движения. И в том, и другом случаях они должны тормозить ротор. Опять же у потоков плазмы столь малое количество движения, что оно не может быть причиной вращения, для которого, как показали измерения, создаются силы примерно 10 Г.

Еще уязвимее третье объяснение принципа действия нового мотора. Сторонники этого мнения вспоминают об опытах Отто фон Герике, вошедшего в историю своими магдебургскими полушариями (две четверки лошадей не могли разъять отвакуумированные полусферы, прижатые друг к другу атмосферным давлением). Так вот, в 1660 году Герике наэлектризовал ладонью серный шар с голову ребенка. Пушинки притягивались, а, коснувшись шара, отталкивались. Об электрическом танце бумажек знал И. Ньютон. Сегодня хорошо известно, что в электрическом поле тела поляризуются и притягиваются к заряду, источнику поля. Коснувшись, они заряжаются одноименно и потому отталкиваются.

Поначалу и сам Литовченко пытался использовать электростатическую индукцию «в лоб». Металлический шарик, бумажная лента, текстолитовая палочка метались туда-сюда между пластинами конденсатора (рис.3), В одной из ранних статей (С.С. Литовченко, Н. М. Тимченко. «Явление непосредственного преобразования электрической энергии в механическую». Техника средств связи, вып. 7, 1978) описано, что от колебательного движения действительно удалось перейти к вращательному.

Рис. 3. Электрический метроном: между пластинами плоского конденсатора шарик поляризуется, притягивается к ближайшей из них, заряжается и отталкивается, касается другой, перезаряжается и снова отталкивается и т. д. Здесь можно посмотреть видеоролик эксперимента.

Но как это могло случиться? — вот в чем вопрос. Казалось, что проскоки обеспечиваются инерцией и упругостью ротора. Но если бы ротор смещался за счет притяжения к статору наведенных зарядов, то, поколебавшись и затратив на трение первичный импульс, он, в конце концов, занял бы устойчивое положение, электрод против электрода, попав в потенциальную яму. Но этого нет, ротор раскручивается, стало быть, действуют какие то другие силы. Вот их то и надо найти.

Еще одну, четвертую, гипотезу можно назвать «разряд как щетка». Наведенный заряд после приближения к электроду статора якобы стекает с ротора, а тот, уже нейтральный, по инерции прокручивается дальше. Следующий, очередной электрод вновь наводит на роторе заряды и притягивает их к себе вместе с ним. Они опять стекают, ротор проскакивает и т. д.

Бесспорно, столь «умно» ведя себя, разряд действительно сыграет роль электрощетки, дергая ротор в одну сторону. Если бы это было на самом деле, изобретение такого разрядного выпрямителя принесло бы в технике немало пользы. Что-то не видно причин предпочтительной односторонней зарядки-разрядки, да и распределение зарядов на статоре и роторе должно быть строго равномерным.

С другой стороны, полупериодный разрядный выпрямитель кажется правдоподобным. Ведь сочетание напряжений, токов и зазоров в новом двигателе как раз соответствует зоне зажигания самостоятельного разряда в воздухе (так называемая кривая Пашена). Мало того, работа двигателя явно зависит от погоды: давления, влажности, температуры. Это ли не свидетельство «разрядной» причины вращения, подтверждение коммутаторной роли тлеющего разряда?

Но не менее убедительно считать, что разряды просто маскируют истинные причины смещения ротора. Мало того, разрядные токи ухудшают экономичность работы двигателя: в одной из моделей механическая мощность на валу равна 0,16 Вт, а от высоковольтного источника потребляется 4,8 Вт. Несложно видеть, что КПД не превышает 3,4%. Конечно, для массового двигателя эта цифра мизерна. Вот бы убрать разряды с электродов статора! Если ротор будет крутиться по-прежнему, значит, гипотеза «разряд как щетка» отпадает. К тому же КПД неминуемо вырастет!

Пятое предположение появляется на базе следующих данных. Измерения, проделанные Литовченко, показали, что установившиеся обороты двигателя зависят от квадрата напряжения на электродах. Растет напряжение вдвое, обороты возрастают в 4 раза. Мало того, и вращающий момент на валу также пропорционален квадрату напряжения. Вывод очевиден: величины зарядов на статоре и роторе прямо зависят от напряжения. А следовательно, силы вращения зависят от произведения зарядов, то есть причина появления этих сил явно кулоновская. Попросту говоря, именно притяжение зарядов на электродах статора и зарядов, как-то наведенных на роторе, обеспечивает раскрутку. Теперь надо бы отыскать причину уменьшения этих сил после того, как луч ротора минует электрод статора. Но причина эта уже известна давно. Заряды на электродах статора вовсе не постоянны во времени, они беспрерывно пульсируют, ибо меняются электрические параметры цепи высокого напряжения!

Каждый луч ротора меняет емкость зазора между соседними электродами. Значит, в цепи статора потечет ток, подзаряжающий электроды. Частота пульсации тока зависит от емкости и индуктивности контура, а также жестко связана с оборотами ротора. Когда фазы электрических и механических колебаний окажутся смещенными на 20-300, подтягивание ротора станет сильнее торможения и он ускорится.

 

Если это все верно, то есть напряжение на электродах статора меняется циклично с зазором, то Литовченко изобрел автоколебательную электромеханическую систему, состоящую из ротора и электрической цепи статора. Примерно такой преобразователь изображен на рисунке 4. Источник энергии — выпрямитель или заряженный конденсатор (проверено на опыте). Возбуждаются колебания тока в статоре за счет «наведения зарядов на лучах ротора. Луч ротора втягивается в зазор, емкость статорного контура растет, заряд статорных электродов увеличивается, сила притяжения ротора статором становится больше.

Наконец луч ротора проскакивает электрод статора, силы между ними ослабевают, потому что заряд спадает по величине. Ротор раскручивается все быстрее, пока трение в осях не уравновесит момент вращения. Несложно видеть, что в статорной цепи устанавливаются мало затухающие колебания тока, зависящие в основном от напряжения, числа электродов, инерции ротора и трения в осях. Все это можно измерить экспериментальным путем, примерно этим и заняты заинтересованные специалисты.

Рис. 4. Автоколебательный электромеханический преобразователь с самовозбуждением за счет электростатического наведения: а)расчетная модель, б)колебания тока в статоре, в)механическое вращение ротора с частотой w, г) фазовая плоскость «ток — заряд конденсатора».

Общая математическая теория автоколебаний разработана детально, но аналитические решения нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка удаются нечасто. Автоколебательные преобразователи применяются весьма широко это анкерные часовые механизмы, радиотехнические ламповые генераторы колебаний. В некоторой степени новый двигатель можно уподобить параметрическому генератору, построенному в 1932 году Л.И. Мандельштамом и Н.Д. Папалекси. И тут и там меняются емкости контура, правда, по разным причинам. Энергия забирается либо от механического привода, либо от высоковольтного источника. Очевидна аналогия нового двигателя и с механизмами, использующими вынужденные колебания, только вместо навязывания заданной частоты электрическим источником она подбирается сама собой вместе с механической частотой вращения ротора.

 

Любопытно, что в опытах Литовченко столбики масла или подкрашенного воздуха колеблются около электродов, стало быть, в статорной цепи токи пульсируют. Нетрудно заметить, в последних рассуждениях о принципе работы двигателя мы исходили из того, что ротор металлический, звездообразный. Если же ротор диэлектрическая болванка, то картина хотя и становится несколько сложнее, но не теряет своей наглядности. При вращении сплошной ротор сильно деформируется, стало быть, зазоры меняются, а вместе с ними и емкость. Механизм действия остается тем же, но частоты автоколебаний выше, а фазы и амплитуды меньше. Разделять диэлектрический ротор на части нет нужды, он сам вибрирует, деформируется и гнется. Кстати, вот почему при работе двигателя слышны щелчки, скрипы и удары от зацеплений.

Итак, похоже, что изобретен бесколлекторный автоколебательный преобразователь электрической и механической энергии. В нем оригинально меняется емкость колебательного контура, за счет электростатической индукции. Удачно подобраны форма и материал роторов эмпирическим путем выполнено необходимое условие самовозбуждения: ведь жесткий массивный ротор неизбежно остановится, попав в равновесное положение.

Плохо то, что у конструкции низкий КПД, но это, как говорится, дело наживное всегда отыщутся способы повышения экономичности работы. Даже если устранить разряды, потери на трение в осях ротора и электрические потери в статорном контуре останутся. Обороты двигателя довольно стабильны, но давать нагрузку на вал опасно: из-за мягкой нагрузочной характеристики резонансного типа (резонанс напряжений) обороты резко изменяются. Вот почему силовые электродвигатели могут и не получиться, хотя в принципе ничто не мешает ввести быстродействующее регулирование напряжения на статоре. Возможно, что новые преобразователи найдут себе место в слаботочной технике в виде генераторов колебаний, регуляторов, стабилизаторов электрической частоты, задатчиков механических оборотов.

Но не забудьте все это лишь предположения. Поиски продолжаются. Придя домой после работы, Литовченко запирается в ванной комнате, где что-то паяет, вытачивает и клеит. Его засыпали письмами энтузиасты. К исследованиям подключились десятки научных лабораторий. И вот последние новости из Калуги: если на статор подать не постоянное, а переменное напряжение, двигатель работает лучше!

Подача переменного напряжения на электроды статора чрезвычайно расширит круг потребителей нового двигателя, потому что теперь оказываются излишними выпрямители. Упрощение и удешевление и без того недорогой конструкции значительное, а физика процесса от этого вряд ли меняется. Действительно, в промышленности переменным считается напряжение, величина которого пульсирует 50 раз в секунду. Для нас эта частота представляется огромной, но для электронов, создающих электрические токи, она почти незаметна. Поэтому столь медленно меняющиеся электрические поля все равно принято считать статическими, точнее квазистатическими. Вот почему в поисках объяснения принципа работы двигатель Литовченко по-прежнему остается в классе машин электростатических, а лучше квазиэлектростатических.

Может показаться, что вся эта история с калужским изобретением не столь уж важна, чтобы уделять ему много внимания. Но нет, работу Литовченко, скажем прямо, следует считать незаурядной, по крайней мере по трем причинам.

Во-первых, в электротехнике что-то не видно электрических машин столь же простой конструкции. Самые массовые двигатели, на плечах которых поистине держится вся промышленность мира, асинхронные. В них ротор предельно прост, его без особой натяжки можно назвать металлической болванкой. А машинки Литовченко проще! Это ли не событие? Поскольку в них вообще нет никаких обмоток, отпадает надобность в электроизоляции проводников самой трудоемкой работе при изготовлении электродвигателей любого типа.

Второй довод: кулоновские силы неизмеримо больше магнитных, но это преимущество обычно не используется из-за трудностей удержания зарядов на проводниках. Пробой изоляционных промежутков сводит на нет все достоинства электростатических машин. Досадно, но располагаемые нами материалы не позволяют широко использовать силы Кулона, и мы вынуждены обходиться куда меньшими силами Ампера Лоренца.

Отсюда как раз проистекает третий довод в пользу нового электромотора: электротехника неминуемо сместится в сторону пополнения электростатическими конструкциями, радикально изменив свой облик в ближайшие десятилетия. С помощью электростатических полей инженеры уже научились окрашивать, прясть, изготавливать искусственный ворс, улавливать пыль дымовых газов, но это лишь первые весточки грядущий весны под названием «электротехнология».

ВЛАДИМИР ОКОЛОТИН

Техника — молодежи, 1982г.

Смотрите также:
Передачи электроэнергии вдоль одножильного проводника

 Электростатический двигатель-принцип работы

 

 


Электростатический двигатель Сергея Литовченко | Проект Заряд

Заслуженный изобретатель России С.С.Литовченко разработал новую схему электростатического двигателя. Уникальность схемы в отсутствии щеток, предельной простоте и значительной скорости ротора, вращающегося в любую сторону.

Экспериментальная установка представляет собой капролоновый статор в котором со скоростью 40 оборотов в секунду вращается ротор. Частота вращения ротора может быть увеличена до экстремальных значений. Между ротором и электродами статора проскакивают искры, воздух пахнет озоном.

Вал двигателя можно затормозить пальцами, так как крутящий момент не более 80 Гсм. Остановленный ротор холоден на ощупь. Это объяснимо. Различные модификации новой машины потребляют мощность от 4 до 8 Вт при маленьких токах (от 0,2 до 0,6 мА), но при высоких напряжениях (от 1 до 8 кВ).

Статор выполнен в виде цилиндра с электродами внутри (36 бронзовых проводов диаметром 8 мм), на которые поочередно подается высокий потенциал разного знака. Цилиндр статора имеет высоту 54 мм. Во внутрь цилиндра вставлена капролоновая болванка (ротор), диаметром 140 и высотой 40мм. Её масса 200 грамм, и на ней нет никаких электродов. Ротор можно изготовить в виде алюминиевой звезды с 36 лучами.

Точного ответа на вопрос, почему же все-таки вращается ротор, до сих пор нет. Среди гипотез и явление «черных дыр», и неоднородность физического вакуума, и пульсация гравитационного поля. Силу вращения пытались объяснить эффектом, открытым Герцем в 1881 году. Диэлектрический образец спонтанно вращается в электрическом поле. Причиной вращения является поляризация так называемой электрореологической среды, которая смещается силами Кулона и увлекает за собой ротор. Однако, согласно расчетом, возникающие силы тяги намного меньше развиваемых необычной машиной. При нанесении на образец тонкого покрытия из металла эффект исчезает, что никак не согласуется с тем, что в двигателе Литовченко работают металлические звезды-роторы.

Гипотеза о существовании электрического ветра, стекающего с ротора и тянущего его реактивными силами, также отпадает. Заряды, стекающие с электродов статора, направлены навстречу движению ротора, а стекающие с ротора – по ходу движения. В обоих случаях они тормозят ротор.

Сам Литовченко выдвинул предположение, что ротор смещался из-за притяжения наведенных зарядов. Однако, потратив первичный импульс на трение, при устойчивом положении электрода против электрода, двигатель не смог бы вращаться.

Измерения показывают, что установившиеся обороты ротора и вращающий момент зависят от квадрата напряжения на электродах. Фактически Литовченко изобрел электромеханическую автоколебательную систему. В качестве источника энергии можно использовать заряженный конденсатор. За счет наведения зарядов на лучах ротора возбуждаются колебания статорного тока. Луч ротора будет втянут в зазор, а емкость статорного контура возрастет. Увеличится заряд электродов на статоре и, соответственно, сила притяжения им ротора. Когда луч ротора проскочит электрод статора, силы между ними становятся слабее, так как заряд уменьшается по величине. Вращение ротора происходит все быстрее. В цепи статора устанавливаются слабозатухающие колебания тока, которые зависят от напряжения, количества электродов, инерции ротора и трения в осях.

Статический автономный генератор электроэнергии | Проект Заряд

Вот мы и закончили проводимые нами совместные работы по проверке некоторых технологий, опытов и устройств, о которых мы неоднократно писали ранее и которые дались нам не с первой попытки и с огромными проблемами и трудностями. Ну да обо всем по порядку… Материала накоплено очень много, начинаем его обрабатывать и будем им с Вами делиться, как и обещали. Пока же занимаемся обработкой и подготовкой материала по собственным опытам, опубликуем несколько пришелших нам за это время писем и сообщений.   Письмо первое, публикуем «как есть». Никаких дополнительных материалов, доказательств, подтверждений, видео или даже фото у нас пока нет. Надеемся, что приведенный ниже текст это не очередная попытка приобрести например недвижимость коста дорада и никакая не уловка и не мошенничество, а автор имеет действующий образец и в скором времени предоставит тому доказательства.

Разработан очень простой по конструкции и надежный генератор электроэнергии, не имеющий ни одной подвижной детали, и могущий работать полностью автономно, после запуска от небольшого аккумулятора, производя во много раз большую мощность, чем потребляет сам. Т.е. способен, ничего видимо не потребляя, производить электроэнергию для потребителя. Нужно понимать, что это не «вечный двигатель»,а устройство, способное поглощать энергию из окружающего нас пространства, преобразовывать ее в электричество, и отдавать потребителю. Ближайший аналог, всем известный тепловой насос. Который производит гораздо больше тепла, чем потребляет электроэнергии.

Но предлагаемый генератор гораздо проще, дешевле, надежнее теплового насоса, и производит сразу электроэнергию. По своей сущности данный генератор очень напоминает обычный силовой трансформатор. Это замкнутый магнитопровод с катушками и электронный блок управления. Магнитопровод может быть изготовлен как из обычной трансформаторной стали, так и иных ферромагнитных материалов. Разумеется, есть ноу-хау, которые тут не раскрываются, но благодаря которым возможна работа устройства по специальному алгоритму. Сложность изготовления данного устройства очень небольшая. Не требуется никакого особого оборудования, кроме стандартного, для резки, и шихтовки трансформаторной стали, а также склейки пакетов и их шлифовки. Что и делается при изготовлении почти всех трансформаторов. Блок управления тоже очень простой, и состоит всего из нескольких недорогих и доступных элементов. В мире разработано очень много конструкций статических генераторов электроэнергии, основанных на переключении магнитного потока в сердечнике. Например конструкции Наудина, Флинна… Но они имеют огромные недостатки. Магнитопровод их должен выполняться из особого дорогого и недолговечного материала, имеют дорогие редкоземельные магниты, работоспособность данных генераторов все еще под вопросом. Мне пока неизвестны случаи удачного повторения данных конструкций. Сами авторы смогли получить избыточную энергию только на нагрузке нелинейного характера, в узком диапазоне мощности. Предлагаемый генератор может работать в любом необходимом диапазоне мощностей. Принцип его работы не переключение магнитного потока из одной половины сердечника в другую(что вообще считается невозможным по всем известным законам),а 100% модуляция магнитного потока, без влияния цепей управления на силовую катушку. Т.е. магнитный поток во всем магнитопроводе то максимален, то отсутствует полностью. За счет изменения магнитного потока в силовой катушке и вырабатывается электрический ток. Как в любом электромагнитном генераторе. Нагрузка совершенно не влияет на цепь управления. Поэтому даже при коротком замыкании силовой катушки нет повышения потребляемого тока самим генератором. Кроме того, предлагаемый генератор, не требует вообще никаких магнитов. Пока генераторы данного типа не предназначены для генерации больших мощностей. Максимум несколько киловатт. Причина в материале сердечника. На железе трудно построить малогабаритный генератор большой мощности. А нужные материалы гораздо дефицитней, или их трудно обрабатывать. Поэтому нужно заказывать сразу на заводе-изготовителе(например ферриты). На начальном этапе работ это нерационально. Но при должном совершенствовании, данные генераторы вполне смогут отдавать мощность примерно 1квт/кг веса сердечника и даже больше. Стоимость такого генератора вероятно не превысит 200 евро/квт мощности. Данный генератор ничего не излучает, кроме слабого магнитного поля(как обычные трансформаторы),а также почти не издает шума(очень тихое гудение или писк). На высоких частотах вообще никакого звука не будет слышно. Использование данных генераторов возможно практически в любой сфере человеческой деятельности. Это и питание радиоаппаратуры, особенно в удаленных местах, космической технике, подводной и пр. Отопление и энергоснабжение коттеджей и домов, это источник питания для электромобилей(или на первых порах для подзарядки аккумуляторов с целью удлинения пробега),можно использовать на водном транспорте, и многое иное. Просто невозможно перечислить… Были проведены опыты по исследованию отдельных частей, составляющих данный генератор. Например испытаны катушки, дающие магнитное поле гораздо более сильное, чем известные, при одинаковых параметрах обмоток, и мощности, подаваемой в них. Но в отличии от обычных катушек, которые, при воздействии на них внешнего переменного магнитного поля вырабатывают электроэнергию, данные катушки ничего не вырабатывают! Т.е. они не реагировали на внешнее магнитное поле, даже достаточно сильное. Подобные катушки и являются основой данного генератора. Испытывались и катушки — антиподы: они наоборот, будучи помещены во внешнее переменное магнитное поле вырабатывали электроэнергию, но при подаче на их обмотку тока, не создавали магнитного поля. Данную разновидность катушек тоже можно использовать в данном генераторе.

Для осуществления проекта ищу надежного и порядочного партнера, могущего на первом этапе вложить в проект не менее 5000-10000 евро, имеющего нужную производственную базу и специалистов(или могущий обеспечить производство всех нужных работ). Опытный образец нетрудно изготовить за один месяц. Сколько потребует его доводка, и создание промышленных образцов не берусь сказать. Скорее всего, нужно идти поэтапно. Вначале малые генераторы на железе, а после на иных, более совершенных материалах. Окупаемость вполне возможно в течении 18-24 месяцев, а то и раньше. Слишком много факторов на это влияет. Например, можно довести образец до промышленного уровня и продать крупной корпорации. Есть такие желающие на примете. Можно создать АО и постепенно развиваться. Есть и другие варианты. Это можно будет решить совместно с партнером. Что касается прав на разработку, то предлагаю оставить за автором минимум 50,1% ,а партнеру 49,9%. Иначе может быть вариант, когда разработка ложится «под сукно». Это, разумеется, не касается прибыли, я согласен на 10% от продажной стоимости устройств. Но и это конкретно будет обсуждаться с конкретным человеком, который пожелает вложить средства.

Шурыгин Юрий Александрович.  

От редакции: Во избежании каких либо недоразумений и мошенничества, мы пока не публикуем почты автора, т.к. пока не имеем никаких подтверждений изложенных выше предположений и фактов…

Дисковый электростатический мотор

Первый Эксперимент

Принцип Электростатической машины Influenzmaschine является обратимым. Если две машины связать друг с другом, одна может быть генератором а другая мотором Motor. Несколько улучшенный и более простой принцип только с одним диском и без Нейтрализаторов применен в этом простом опыте. Диск — здесь это печатная плата из фольгированного стеклотекстолита 13 см диаметром, на котором вытравлено 20 сегментов. Подшипник — это очень легко трущийся пластиковый подшипник. Напряжение подают с обеих сторон на жесть и одновременно на дуги из проволоки в верхнюю часть диска так чтобы они касались его поверхности и при вращении сегментов.

Проволочки-иголки лежат точно в направлении движения (в направлении против часовой стрелки) выше уголка из сетчатой жести. В проволочке-иголке возникает коронный разряд, вследствие чего заряды переносятся на сегмент диска. Затем он отталкивает себя от одноименно заряженной жестянки. Вследствие этого раскручивается сам мотор. На противоположной стороне заряды обратной полярности откачиваются проволочкой из секторов которые и отталкиваются также заряженной жестью, прежде чем заряд снова перенесется проволочкой-острием обратной полярности и вновь отталкивание возобновляется. Принцип можно формировать для демонстрационной четырехполюсной модели гораздо более эффективно. Сверх этого будут всегда два смежных электрода подающих с различной полярностью. Равнополюсные электроды лежат друг напротив друга. Четырехполюсное исполнение является компенсированным, так как заряженный сегмент имеет более значительный заряд по отношению к следующему электроду, таким образом действие его более мощно.

Второй комплект коронирующих заостренных электродов которые кое-что кончаются в середине электродов между двумя обкладками, имеют функцию выбрасывать заряды еще эффективнее на сегменты. Так как непосредственно под первым коронирующим электродом находится одноименно заряженный диск. Вследствие этого много зарядов отталкиваются и таким образом многие не могут собраться на сегменте. В середине между обоими сегментами начинает действовать уже сила отталкивания следующего электрода Косым положением коронирующих электродов достигают, что бы заряды стекали

несколько косо, более по касательной к радиусу диска, к направляющей его вращения и таким образом заряды отсасываются на сегменты более действенно.Все же и короткий электрод важен, чтобы появилась сила отталкивания, а неодноименные заряды удалялись точно тогда, когда сегмент прешел край электрода . Потому что сила отталкивания была бы направлена против направления вращения диска и тормозила бы его. Эта функция может быть сравнима например с Нейтрализатором, в Электрофорной машине, Influenzmaschine только что заряды отводятся здесь не относительно земли, а одинаково на противоположные полюса.

Это видео показывает, как мотор запитывается Электрофорной машиной, Influenzmaschine . Уже после нескольких оборотов он начинает раскручиваться самостоятельно. Разгон сопровождается сильным шелестом, который растет с увеличением числа оборотов. Это нужно приписывать очень незначительному току при разгоне. Вследствие этого исходное напряжение Электрофорной машины может быть вначале гораздо более высоко, чем позднее, когда мотор потребляет уже больший ток.

Если мотор запитывается от строчного трансформатора Zeilentrafo то разгон гораздо сильнее, так как он выдает больший ток. В фоновом режиме можно слышать звуки после включения строчного трансформатора. Также здесь мотор шелестит в начале гораздо сильнее, так как в этом случае напряжение без тока нагрузки поднимается легко. Напряжение было установлено при этом видео немного ниже напряжения пробоя и равнялось 18 кВ.

Конструирование:

При конструировании этой модели необходимо придерживаться нескольких важных пунктов:

  • Пошипник должен быть очень легко-вращающимся и находится в состоянии скольжения. Все нормальные шарикоподшипники со смазочным материалом не подходят, они имеют слишком большое трение. Лучше всего подойдут подшипники из пластмассы со стеклянными шариками. Эти подшипники не смазывающиеся, и они легко приходят в состоянии скольжения. Если в вашем распоряжении нет никакого пластмассового подшипника нормальные также можно использовать, если всю смазку вымыть наружу и подшипник использовать сухим, без сальниковых колец. Диск должен вращаться в любом случае так легко, что бы вращение длилось около одной минуты, при прокручивании его от руки!
  • Все углы и канты должны округляться. Особенно в дисках важно, чтобы не встречался никакой коронный разряд так как иначе заряды обратной полярности попадают на сегменты и ослабляют мощность двигателя. Все винты должны быть заглублены и быть окружены круглыми кантами. Также основания для электродов округлены на нижней стороне и укреплены снизу винтами из пластмассы на фундаментной плите.
  • Коронирующие электроды должны быть обработаны очень чисто исключая любую заостренность. Уже маленькая округлость во главе, которая может возникнуть из-за повреждения, может предотвратить создание коронного разряда. Это должно контролироваться в затемненном помещении, есть ли на каждом электроде корона. Поэтому может быть, что один или несколько электродов не работают правильно и мотор может не достигать высокого числа оборотов.

Размеры:

Основание:

Плексиглас (Makrolon) 15x15cm 6mm толщиной

Ротор:

Стеклотекстолит 13 cm диаметром, 1,5mm толщиной20 сегментов, 30mm длиной, снаружи 7mm, внутри 5mm толщиной, закругленные по краям

Подшипник:

Синтетический, Type: CM626, не смазываемыйID: 6mm, AD:19mm

Штанги:

5mm толщины Алюминиевый стержень20mm промежуток друг меду другом

Коронирующие электроды:

4mm толщина Алюминиевый стержень, ca. 60° заточка.короткий электрод: 30mm длины
длинный электрод: 50mm длины

Пластинчатый электрод:

1,5mm толщины Алюминиевый лист, с закругленными краями40mm длины, снаружи 25mm, внутри 20mm ширины

Топологический чертеж ротора

Ротор изготовлен травлением из односторонней покрытой медью платы из стеклотекстолита. Габариты ограничительного квадрата составляют 140x140mm. Белые площади будут вытравлены, черные останутся. Диск вырезается по внешнему кругу. Нужно обращать внимание, чтобы это кольцо меди не осталось, так как может дойти до коронных разрядов и коротких замыканий. В крайнем случае медь должна быть спилена по краю.

Наблюдения и измерения

  • нтересно, что сконструированный таким образом мотор вращается всегда только в одном направлении, без разницы какой полярности к нему приложено напряжение. Направление вращения определяется только геометрическим расположением коронирующих электродов по отношению к электродам на диске.
  • Можно попытатся сделать вывод из этого, что он должен был бы функционировать также и с переменным током. Однако, опыт запитки мотора с CW-Teslatrafo при 1,3 Мгц показал, что ничего не работало. С импульсным TeslaТрансформатором Impuls-Teslatrafo напротив, можно устанавить совершенно легкое вращение, что я приписываю остающей постоянной составляющей и возникающей обратной составляющей при зажигании искры. Напротив, при более низких частотах, как например, с поджигающим трансформатором при 10 кВ и 50 Гц он достигает уже 200U / минуту.
  • Впредь еще нужно обдумать, потому что этот электростатический принцип не является обратимым. Если электроды замыкаются накоротко после поднимайся, то мотор не тормозит сильнее, как это был бы в случае с магнитным мотором. Даже если диск находится под нагрузкой, никакое изменение и трансформация зарядов в электродах не возникает!
  • Еще гораздо интереснее, что ток мотора возрастает только с ростом числа оборотов. В момент разгона ток так незначителен, что он не поддается измерению. Только если сегменты приходят в движение, заряды перетекают и ток начинает течь. Если мотор нагружается, то число оборотов вследствие этого вынужденно падает но ток не растет!

Это странное поведение исследовалось следующими измерениями. Для этих диаграмм строчный трансформатор Zeilentrafoс более постоянным напряжением нагружался 4-х полярным мотором. Ток мерился в земляном проводе микроамперметром (µA), а число оборотов бесконтактным методом при помощи оптического датчика. Отдельные кривые показывают ток для постоянного напряжения при поднимающейся вплоть до максимума числа оборотов. Повышение тока разгона, как в случае с электромагнитными моторами, отсутствует полностью.Далее следует учесть, что продолжая кривую для 17 кВ, она не пересечет координату тока в нуле. Из этого следует, что здесь присутствует уже около 2µA потерь на коронные разряды, которые не встречают сегменты. При около 18 кВ происходят уже первые электропробои.

В эту диаграмму вносились достигнутые максимальные числа оборотов с соответствующими этому токами при различных напряжениях. Отчетливо можно определить, что число оборотов возрастает линейное с напряжением, ток растет, однако в квадрате к числу оборотов. Из тока и напряжения ожидаемая кривая вычисленной мощности нагрузки похожа по существу на кривую движения в воздухе. (имеются очевидно ввиду потери на трение в воздухе [MSN]) Похоже на характеристики вентилятора где она возрастает пропорционально числу оборотов.

Из этого можно сделать вывод, который очень важен: для электростатического мотора ток для числа оборотов, а напряжения для крутящего момента. Наоборот как в случае с электромагнитным мотором. Более высокое напряжение вызывает более сильное и мощное действие на сегменты и таким образом получается более высокий крутящий момент. Однако, тем не менее, ток поднимается только как последствие более высокого числа оборотов и связанной вместе с тем повышенной нагрузки. Это также прекрасно указывает пример с электростатическим цилиндрическим двигателем Walzenl?ufer который нуждается более чем в 10 кратном токе. Для мощного действия ток не ответственен никоим образом. Он является только побочным продуктом и возникает, когда заряды переносятся на сегменты (похожий случай как при проблеме конденсатора Kondensatorproblem и нужно сравнивать с EMK в случае электромагнитного мотора.

Реакция тока могла бы быть убрана, если не отводить заряды, а только перебрасывать

их вокруг зон коллектора, при этом, однако, речь не идет об источниках напряжения.

Для этого можно было бы воспользоваться эффектом чаши фарадея Faraday Faraday-Bechers

которая может принимать все заряды предмета и сохранять. Этот эффект мог бы

применяться, чтобы удалять заряды после прохождения электрода с сегментов диска, а

затем сохранять его и передавать снова на противоположную сторону.

Всем этим странным, необратимым поведением неизвестны электромагнитные моторы. Они ведут себя частично и даже полностью противоположно этому. Одно из этих поведений с действием диода могло бы указывать на то, что в электростатике скрыт принцип Свободной энергии. Testatika показывает нам это.

Источник: http://www.hcrs.at/ELSTAT.HTM

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *