Техника - молодёжи 2007-06, страница 18
Идеи наших читателей Это связано с тем, что сам ферромагнитный стержень, в отличие от витков с током, не имеет индуктивного сопротивления. Чтобы намагнитить ферромагнитный сердечник, нужно магнитное поле, а не электрическая мощность. Но если вся магнитная энергия индуктивно сцеплена с катушкой, то лишней энергии не будет. Ферромагнетик обладает не только собственным индуктивным сопротивлением, но и нулевым вносимым импедансом, — внешнее магнитное поле от другого ферромагнитного объёма не «вносит» (в отличие от витков катушки) индуктивное сопротивление от стороннего магнитного поля. В результате, во всех случаях, когда «железо» (ферромагнетик) намагничивает «железо», работа источника тока, электроэнергия тратится только на ту магнитную энергию системы, что индуктивно связана с витками катушки, образуя магнитное по-токосцепление. А та составляющая магнитного поля, что замкнута вне катушки, образуется бесплатно, даром, без каких-либо затрат электроэнергии источника тока! Если потери малы, то суммарная магнитная энергия системы оказывается больше, чем энергия, затраченная на образование магнитного поля, — своего рода инверсия энергии магнитного поля, которая из-за потерь обычно меньше, чем энергозатраты. Вторичное магнитное поле не связано с обмоткой с током, и чтобы «снять» её, нужна дополнительная схемная обмотка на втором ферромагнитном объёме, которая подключается к нагрузке только при размагничивании и не участвует в намагничивании. Так как общая магнитная энергия, связанная с двумя обмотками, возрастает, то электроэнергия, выделенная в нагрузке, также возрастает, что подтверждается экспе риментально. Величина этой вторичной магнитной энергии зависит от коэффициента связи — величины воздушного зазора по отношению к сечению магнитной цепи. Даже при относительно небольших воздушных зазорах (1 — 3 мм) более 50 — 70% магнитного поля второго ферромагнитного объёма образует вторичную магнитную энергию. Поэтому из-за резкого рассеяния магнитного поля даже небольшие воздушные зазоры сильно — в десятки раз — увеличивают т.н. сопротивление магнитной цепи. Фактически с двух ферромагнитных объёмов можно снять магнитную энергию, в 1,5 — 1,9 раз превышающую связанную с катушкой намагничивания. Величина воздушного зазора зависит от кривой намагничивания и индукции Вшах материала. Чем больше Вшах, тем больше можно сделать воздушный зазор и больше вторичной энергии магнитного поля (Wn ~ Bj2) получить. В ферритах Вшах не превышает 0,5 Тл, в аморфном железе — 1,5 Тл, в трансформаторной и электротехнической стали — 2,5 Тл. Но есть такие ферромагнетики, как гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, с Вшах до 3,75 (у гольмия). На конференции по сверхсильным магнитным полям «Мегагаусс-7» Арзамас-16 в 1996 г. сообщалось о веществах (TbFe2, YCo5, РгСо5 и др.) с гигантской индукцией насыщения — 10 20 Тл — и плотностью магнитной энергии, близкой к плотности химической энергии в обычной взрывчатке! При такой индукции воздушный зазор можно сделать гигантским, практически более 99% магнитного поля второго уйдёт в рассеяние — во вторичное магнитное поле. Впрочем, хватит и обычной трансформаторной стали, ферритов, а также аморфного железа. Магнитная цепь может со стоять из двух П-образных ферромагнитных объёмов, разделённых воздушным или слабомагнитным зазором, либо иметь Ш-образную, разветвлённую форму. Возможны магнитные цепи различной формы, структуры магнитного поля и пр. Генерация может идти не только на импульсном токе, но и на переменном, в том числе и синусоидальном на промышленной частоте 50 Гц. В переменном токе также есть фазы намагничивания и размагничивания. Поэтому можно сразу генерировать электрическую мощность на обычном трансформаторном железе и проводах. В фазы нарастания тока работают только намагничивающие обмотки, а при фазе размагничивания в электрическую цепь подключаются и дополнительные съёмные обмотки, которые преобразуют вторичную магнитную энергию в дополнительную электрическую мощность. За счёт различного соединения обмоток и схем с положительной обратной связью можно получить незатухающие колебания в электрических контурах с отбором мощности в нагрузку. При этом на выходе мы получим электроэнергию идеальной синусоидальной формы и промышленной частоты. Но самые интересные устройства можно делать в области микро- и особенно наноэлектроники. Повернув один домен в ферромагнетике, можно провернуть цепочку в десятки и сотни доменов (или т.н. акустических доменов, частиц ферромагнетика). Магнитные поля вокруг доменов и спинов электронов в тысячи раз сильнее, чем слабые макрополя в электротехнике! Если интегрировать обмотки прямо в ферромагнетик (или магнитодиэлектрик), например в аморфное железо, то можно получать выигрыш магнитной энергии в сотни, тысячи раз! а) в) у \ \ \: {,'.''•:>Л у \ \ \: {,'.''•:>Л
Если к электромагниту с ферромагнитным сердечником (а) приблизить брусок из ферромагнитного материала (б), то получится довольно сложная картина распределения магнитных полей (в). При этом если магнитное поле В, связано с катушкой электромагнита, то поле В2 берётся как бы «из ниоткуда»! Лампочки горят, хотя первая из них подключена непосредственно к электросети, а вторая получает энергию от <<трансгенератора Мельниченко». Хорошо видно, что сердечник «трансформатора» разрезан зазором (в данном случае - картонными прокладками) 16 2007 №06 ТМ |
||||||||||||||||
