المحركات الكهرومغناطيسية: الوصف ومبدأ التشغيل. طاقة المحرك الكهرومغناطيسي من المغناطيس الدائم

محتوى:

يقوم المهندسون الحديثون بإجراء تجارب بانتظام لإنشاء أجهزة ذات تصميمات غير تقليدية وغير قياسية، مثل، على سبيل المثال، جهاز الدوران. ومن بين هذه الآليات تجدر الإشارة إلى المحرك اللولبي الذي يحول طاقة التيار الكهربائي إلى طاقة ميكانيكية. يمكن أن تتكون المحركات ذات الملف اللولبي من ملف واحد أو أكثر - ملفات لولبية.

في الحالة الأولى، يتم استخدام ملف واحد فقط، عند تشغيله وإيقاف تشغيله، تحدث الحركة الميكانيكية لآلية الكرنك. يستخدم الخيار الثاني عدة ملفات يتم تشغيلها بالتناوب باستخدام الصمامات عندما يتم توفير التيار من مصدر الطاقة خلال إحدى دورات نصف الجهد الجيبي. الحركة الترددية للنوى هي التي تحرك العجلة أو العمود المرفقي.

مبدأ عمل المحرك اللولبي

وفقا للتصنيف الأساسي، فإن المحركات ذات الملف اللولبي تكون رنانة وغير رنانة. في المقابل، هناك تصميمات أحادية الملف ومتعددة الملفات للمحركات غير الرنانة. ومن المعروف أيضًا أن المحركات البارامترية يتم فيها سحب القلب إلى الملف اللولبي، ولكنه يأخذ الموضع المطلوب عند تحقيق التوازن المغناطيسي بعد عدة تذبذبات. عندما يتزامن تردد الشبكة مع الاهتزازات الطبيعية للنواة، يمكن أن يحدث الرنين.

تتميز المحركات ذات الملف اللولبي بأنها مدمجة وبسيطة التصميم. ومن بين العيوب تجدر الإشارة إلى انخفاض كفاءة هذه الأجهزة وسرعة الحركة العالية. وحتى الآن، لم يتم التغلب على أوجه القصور هذه، لذلك لم يتم استخدام هذه الآليات على نطاق واسع في الممارسة العملية.

يتم تشغيل وإيقاف ملف التشغيل للأجهزة ذات الملف الواحد باستخدام مفتاح ميكانيكي، وذلك بسبب عمل الجسم الأساسي، أو صمام أشباه الموصلات. في كلا الخيارين، يتم ضمان الحركة العكسية بواسطة زنبرك مرن. في المحركات التي تحتوي على عدة ملفات، يتم تشغيل عناصر العمل فقط عن طريق الصمامات، عندما يتم توفير التيار لكل ملف بدوره خلال إحدى دورات نصف الجهد الجيبي. تبدأ نوى الملف في التراجع واحدًا تلو الآخر، ونتيجة لذلك، يؤدي ذلك إلى حركات ترددية. تنتقل هذه الحركات من خلال محركات الأقراص إلى محركات مختلفة تؤدي وظيفة المحركات.

تصميم محرك الملف اللولبي

هناك أنواع مختلفة من الأجهزة الميكانيكية والكهربائية التي يعتمد تشغيلها على تحويل نوع من الطاقة إلى نوع آخر. تستخدم أنواعها الرئيسية على نطاق واسع في جميع الآلات والآليات المستخدمة في الإنتاج وفي المنزل. هناك أيضًا أجهزة غير تقليدية لا يزال العمل عليها يتم على المستوى التجريبي. وتشمل هذه المحركات ذات الملف اللولبي التي تعمل على أساس العمل المغناطيسي للتيار. ميزتها الرئيسية هي بساطة التصميم وتوافر المواد اللازمة للتصنيع.

العنصر الرئيسي في هذا الجهاز هو الملف الذي يتم من خلاله تمرير التيار الكهربائي. يؤدي هذا إلى تكوين مجال مغناطيسي، يسحب مكبسًا مصنوعًا على شكل قلب فولاذي. بعد ذلك، بمساعدة آلية الكرنك، يتم تحويل الحركات الانتقالية للقلب إلى حركة دورانية للعمود. يمكنك استخدام أي عدد من الملفات، ومع ذلك، فإن الخيار الأمثل يعتبر واحدًا يحتوي على عنصرين. يجب أن تؤخذ كل هذه العوامل في الاعتبار عند تحديد كيفية صنع محرك الملف اللولبي بيديك من المواد المرتجلة.

غالبًا ما يتم النظر في خيار بثلاثة ملفات ذات تصميم أكثر تعقيدًا. ومع ذلك، فهي تتمتع بقوة أكبر وتعمل بشكل أكثر سلاسة دون الحاجة إلى دولاب الموازنة من أجل التشغيل السلس.

تشغيل هذا الجهاز هو على النحو التالي.

• من الشبكة الكهربائية، يدخل التيار إلى الموزع من خلال فرشاة الملف اللولبي، وبعد ذلك يدخل مباشرة إلى هذا الملف اللولبي.
• بعد المرور عبر اللف، يعود التيار إلى الشبكة من خلال حلقات مشتركة وفرشاة مثبتة في الموزع. ويؤدي مرور التيار إلى تكوين مجال مغناطيسي قوي، يسحب المكبس داخل الملف نحو وسطه.
• بعد ذلك، يتم نقل الحركة الانتقالية للمكبس إلى قضيب التوصيل والكرنك، الذي يقوم بتدوير العمود المرفقي. بالتزامن مع العمود، يدور الموزع الحالي، مما يؤدي إلى تنشيط الملف اللولبي التالي.
• يبدأ الملف اللولبي الثاني في العمل حتى قبل نهاية العنصر الأول. وبالتالي، فهو يساعد في إضعاف قوة دفع مكبس الملف اللولبي الأول، حيث أن طول ذراعه يتناقص أثناء دوران الكرنك.
• بعد الملف اللولبي الثاني، يتم تشغيل الملف التالي - الثالث - ويتم تكرار الدورة بأكملها بالكامل.

محرك الملف اللولبي DIY

تعتبر أفضل مادة للبكرات هي القماش أو الخشب الصلب. لللف، يتم استخدام سلك PEL-1 بقطر 0.2-0.3 ملم. يتم تنفيذ اللف بمقدار 8-10 آلاف دورة، مما يضمن أن مقاومة كل ملف تكون في حدود 200-400 أوم. بعد لف كل 500 دورة، يتم عمل فواصل ورقية رفيعة، وهكذا حتى يتم ملء الإطار بالكامل.

يتم استخدام الفولاذ الطري لصنع المكبس. يمكن صنع السواعد من مكبرات الدراجة. ويجب أن يكون الرأس العلوي على شكل أذن حلقية صغيرة بالقطر الداخلي المطلوب. تم تجهيز الرأس السفلي بمقبض خاص للتركيب على مجلة العمود المرفقي. وهي مصنوعة من شريحتين من الصفيح وهي عبارة عن شوكة تتناسب مع عنق الكرنك. يتم إجراء التثبيت النهائي للقابس باستخدام سلك نحاسي ملولب عبر الفتحات. يتم وضع شوكة قضيب التوصيل على جلبة مصنوعة من أنبوب النحاس أو البرونز أو النحاس.

العمود المرفقي مصنوع من قضيب معدني. تقع كرنكها بزاوية 120 درجة بالنسبة لبعضها البعض. يتم تركيب موزع الطاقة على جانب واحد من العمود المرفقي، وعلى الجانب الآخر - دولاب الموازنة على شكل بكرة مع أخدود لحزام القيادة.

لصنع موزع تيار، يمكنك استخدام حلقة نحاسية أو قطعة أنبوب بقطر مناسب. يتم الحصول على حلقة كاملة وثلاث حلقات نصفية، تقع فيما يتعلق ببعضها البعض مع تحول قدره 120 درجة. الفرش مصنوعة من ألواح زنبركية أو أسلاك فولاذية مثبتة قليلاً.

يتم تثبيت جلبة الموزع الحالية على أسطوانة من القماش موضوعة على أحد طرفي العمود المرفقي. يتم تنفيذ جميع عمليات التثبيت باستخدام غراء BF ومسامير مصنوعة من سلك رفيع أو إبر. يتم تثبيت الموزع بحيث يتم تشغيل الملف الأول عندما يكون المكبس في أدنى موضع. إذا تم تبديل الأسلاك التي تنتقل من الملفات إلى الفرش، فسوف يدور العمود في الاتجاه المعاكس.

يتم تثبيت الملفات في وضع عمودي. يتم تأمينها بطرق مختلفة، على سبيل المثال، بألواح خشبية، والتي تحتوي على فترات استراحة لعلب الملف. يتم تثبيت الألواح الجانبية المصنوعة من الخشب الرقائقي أو الصفائح المعدنية على الحواف، مما يوفر مساحة لتثبيت المحامل أسفل العمود المرفقي أو البطانات النحاسية. إذا كانت هناك جدران جانبية معدنية، يتم تأمين البطانات أو المحامل عن طريق اللحام. يوصى بتثبيت محامل في الجزء الأوسط من العمود المرفقي. لهذا الغرض، يتم توفير رفوف خاصة من الصفيح أو الخشب.

لتجنب تحول العمود المرفقي في اتجاه أو آخر، يوصى بلحام حلقات الأسلاك النحاسية حتى أطرافها على مسافة حوالي 0.5 مم من المحامل. يجب حماية المحرك نفسه بغلاف من الصفيح أو الخشب الرقائقي. يتم إجراء حسابات المحرك على أساس التيار الكهربائي المتردد، الجهد 220 فولت. إذا لزم الأمر، يمكن للجهاز أن يعمل بالتيار المباشر. إذا كان جهد التيار الكهربائي 127 فولت فقط، فيجب تقليل عدد لفات الملف بمقدار 4-5 آلاف دورة، ويجب تقليل المقطع العرضي للسلك إلى 0.4 مم. إذا تم تجميعه بشكل صحيح، فإن قوة محرك الملف اللولبي ستكون في المتوسط ​​30-50 واط.

كيفية صنع محرك ذو ملف لولبي في المنزل

يتعلق الاختراع بهندسة الطاقة والهندسة الكهربائية، أي بالأجهزة التي تستخدم الطاقة الدائمة والمغناطيسات الكهربائية. يمكن استخدامه كمحرك ذو نطاق طاقة واسع للمحركات والمولدات الكهربائية الصديقة للبيئة.

الهدف من الاختراع هو إنشاء تصميم أبسط لمحرك كهرومغناطيسي يتمتع بخصائص جر أفضل. يجب أن يوفر التصميم المقترح تحويلاً أكثر كفاءة للمجال المغناطيسي الدائم والمغناطيس الكهربائي إلى طاقة حركة. والمهمة الأخرى هي توسيع ترسانة الوسائل التقنية الصديقة للبيئة.

يتم تحقيق هذه المهمة من خلال حقيقة أن المحرك الكهرومغناطيسي يحتوي على عنصر مغناطيسي متحد المحور واحد على الأقل وواحد ثابت، يتفاعل مع مجالاته المغناطيسية في الغالب على طول أسطحه مع تسارع في اتجاه حركة العنصر المتحرك في قسم المسار.

يتميز هذا المحرك المغناطيسي وفقًا للاختراع بأن العناصر المغناطيسية المتفاعلة تكون متحدة المحور، مما يزيد بشكل كبير من مساحة التفاعل بين العناصر المغناطيسية المتحركة والثابتة. تتمتع العناصر المغناطيسية المحورية أيضًا بكثافة تفاعل المجال المغناطيسي أكبر من مغناطيس الصفائح المسطحة، والتي تكون مشتتة على عكس المغناطيسات المحورية.

يتم تثبيت العناصر المغناطيسية لإحدى المجموعتين في دائرة وتتصل بمحور دوران يتطابق مع محور دائرة تثبيت المجموعة الأخرى من العناصر، وتتطابق الدائرتان، وتكون إحدى مجموعة العناصر المغناطيسية طولية فتحات في الاتجاه الشعاعي الداخلي، ويكون عرض الفتحات كافيا لمرور عناصر الاتصال المحوري بمجموعة أخرى من العناصر المغناطيسية.

في هذه الحالة، يمكن إجراء عنصر الاتصال المحوري لإحدى مجموعات العناصر المغناطيسية على شكل قرص.

وبدلاً من ذلك، يتم تصنيع عناصر الاتصال المحوري لإحدى مجموعات العناصر المغناطيسية على شكل قضبان أو ألواح.

في نموذج محدد، يحتوي المحرك المغناطيسي على عنصر متحرك، على سبيل المثال، في شكل سطح قادر على الدوران في دائرة، يتم تثبيت العناصر المغناطيسية n عليها، والتي يتم تثبيتها مع القدرة على التفاعل مع المغناطيسية m تم تثبيت العناصر بلا حراك. إذا كان كل عنصر من العناصر المغناطيسية الموجودة في المجموعة m مصنوعًا على شكل مغناطيس دائم، فإن العناصر المغناطيسية للمجموعة n مصنوعة على شكل مغناطيس كهربائي. تتكون إحدى مجموعات العناصر المغناطيسية (m أو n) من عناصر مغناطيسية يتكون كل منها من قناة مرورية تربط أطراف هذا العنصر المغناطيسي وفتحة مسطحة تربط السطح الخارجي للعنصر المغناطيسي بقناة مرورية على طول طوله بالكامل. تشتمل مجموعة أخرى من العناصر المغناطيسية على عناصر مغناطيسية، يتم تثبيت كل منها بطريقة تجعلها قادرة على المرور عبر قناة عنصر مغناطيسي من مجموعة أخرى. العناصر المغناطيسية لإحدى المجموعات هي مغناطيسات كهربائية، يتم وضع المنعطفات بطريقة لا تتداخل مع الفتحة المسطحة التي تربط طول القناة بالكامل بالسطح الخارجي للعنصر المغناطيسي.

في الحالة التي تكون فيها العناصر المغناطيسية لإحدى المجموعات عبارة عن عناصر خارجية للعناصر المغناطيسية المحورية المتفاعلة وتكون مغناطيسًا كهربائيًا، يتم وضع المنعطفات بطريقة لا تتداخل مع الفتحة المسطحة التي تربط كامل طول القناة من خلال السطح الخارجي للعنصر المغناطيسي. والعناصر الداخلية عبارة عن مغناطيسات دائمة من مجموعة أخرى، عناصر محورية متفاعلة وتمثل قضيبًا منحنيًا قليلاً، أفضل وصف لشكله هو أنه جزء من الجسم ذو سطح حلقي.

وفي حالة أخرى، عندما تكون العناصر المغناطيسية لإحدى المجموعات عبارة عن عناصر خارجية من عناصر مغناطيسية متحدة المحور متفاعلة وتكون مغناطيسات دائمة، فإن لكل منها قناة مرورية تربط أطراف هذا العنصر المغناطيسي وهدفًا مسطحًا يربط السطح الخارجي للعنصر المغناطيسي. العنصر المغناطيسي مع القناة عبر طوله بالكامل. والعناصر المغناطيسية الداخلية هي مغناطيسات كهربائية، من مجموعة أخرى من العناصر المغناطيسية المحورية المتفاعلة وتمثل قضيبًا منحنيًا قليلاً، وأفضل وصف لشكله هو أنه جزء من الجسم له سطح حلقي.

سنعرض مبدأ تشغيل المحرك المقترح في نسختين. في أحد النماذج، يتم ربط إحدى مجموعات العناصر المغناطيسية، والتي تكون عبارة عن مغناطيسات كهربائية ثابتة، بشكل صارم بغلاف المحرك. يتم تثبيت مجموعة أخرى من العناصر المغناطيسية على دوار المحرك الكهربائي باستخدام حاملات. العناصر المغناطيسية المتحركة هي مغناطيسات دائمة يمكنها المرور بحرية عبر قنوات المغناطيسات الكهربائية الثابتة. في المرحلة الأولى من تشغيل المحرك الكهربائي، يتم توفير التيار الكهربائي للمغناطيسات الكهربائية الثابتة. يظهر مجال كهرومغناطيسي في المغناطيسات الكهربائية، مما يجذب المغناطيس الدائم المتحرك إلى تجويفها. تستمر المغناطيسات الدائمة المتحركة، والتي يتم تسريعها بسبب تفاعل المجالات المغناطيسية عند مدخل قنوات المغناطيس الكهربائي، في التحرك على طول القناة والاقتراب من فتحة إخراج المغناطيس الكهربائي. تتطابق قطبية هذا الجزء من المغناطيس الكهربائي مع قطبية الجزء المقترب من المغناطيس الدائم المتحرك. ومع ذلك، لا يحدث فرملة حادة للمغناطيس الدائم المتحرك، لأنه في هذا الوقت يتم توفير تيار كهربائي من القطبية المعاكسة تلقائيًا للمغناطيسات الكهربائية باستخدام مفتاح إلكتروني أو ميكانيكي. ونتيجة لذلك، يستمر المغناطيس الدائم المتحرك في التحرك بعد أن تلقى تسارعًا إضافيًا ويترك تجويف المغناطيس الكهربائي ويقترب من المغناطيس الكهربائي الثابت التالي الموجود على الدائرة. عندما تقترب من المغناطيس الكهربائي التالي، فإن مجالاتهم المغناطيسية المتفاعلة من نفس القطبية تقترب أيضًا، وفي هذا الوقت يحدث تغيير لاحق في قطبية المغناطيس الكهربائي الثابت. ويواصل المغناطيس الدائم المتحرك حركته. يمكن تكرار العملية الموصوفة بشكل مستمر ليس فقط لمغناطيس دائم ومغناطيس كهربائي واحد، ولكن أيضًا لعدة مغناطيسات متحركة وثابتة أخرى.

يمكن تصنيع العناصر المغناطيسية على شكل مغناطيس دائم أو على شكل مغناطيسات كهربائية أو مجموعاتها، مثبتة على حلقة أو على دوار آخر.

ويرد أدناه خيار تصميم آخر للمحرك الكهربائي.

تم توضيح الاختراع الحالي من خلال المواد الرسومية المصاحبة:

في التين. يُظهر الشكل 1 محركًا كهرومغناطيسيًا في الإصدار حيث تكون المغناطيسات الثابتة عبارة عن مغناطيسات كهربائية، والمغناطيسات المتحركة عبارة عن مغناطيسات دائمة.

في التين. 2- المقطع الطولي A-A لمحرك كهرومغناطيسي بتصميم رباعي الدوار.

في التين. 3- المقطع العرضي للمحرك الكهرومغناطيسي V-V.

في التين. 4 والتين. 5 خيارات لمحرك كهرومغناطيسي بمساحة تفاعل أكبر بين العناصر المغناطيسية (تفاعل العناصر المغناطيسية ذات الشكل الممدود).

في التين. 6. المحرك الكهرومغناطيسي في النسخة حيث المغناطيس الثابت عبارة عن مغناطيس دائم، والمغناطيس المتحرك عبارة عن مغناطيس كهربائي.

في نموذج آخر، يتعلق المحرك المغناطيسي المقترح بأحد أمثلة التنفيذ المفضل للاختراع. يتكون من مبيت 1 (الشكل 2 والشكل 3 والشكل 6) وغطاء مبيت 9 مغناطيس دائم ثابت 2 مع فتحة مسطحة مثبتة بشكل صارم على المبيت 1. يتم تثبيت المغناطيسات الكهربائية المتحركة 3 بشكل صارم على الدوار 5 باستخدام الحوامل 4. يتم تثبيت الدوار 5 بشكل صارم على العمود 6 مع إمكانية الدوران مع العمود 6. الغلاف 1 وغطاء السكن 9 والحامل 4 والعمود 6 مصنوعون من مادة لا تتفاعل مع المغناطيس. المغناطيس الدائم الثابت 2 هو جزء من جسم حلقي به قناة من خلال تربط أطراف هذا الجسم وفتحة مجوفة تربط السطح الخارجي بقناة من خلال طول هذا الجسم بالكامل.

المغناطيس الكهربائي المتحرك 3 عبارة عن قضيب منحني قليلاً، وأفضل وصف لشكله هو أنه جزء من جسم له سطح حلقي. يتم تثبيت نهايات الملفات 7 للمغناطيسات الكهربائية 3 على عناصر التجميع الحالية 8 ويتم تشغيلها كهربائيًا عن طريق الألواح المنزلقة للمفتاح (لا يظهر موزع المفتاح). يقوم موزع التبديل بتغيير قطبية التيار الكهربائي الموفر اعتمادًا على موقع المغناطيس الكهربائي 3 بالنسبة للمغناطيس الدائم الثابت 2.

المحرك المقترح يعمل على النحو التالي. كما يظهر في الشكل. 6، المغناطيسات الكهربائية 3 المثبتة في الحوامل 4 على الدوار الدوار 5 يمكن أن تمر عبر قنوات المغناطيس الدائم الثابت 2. عندما يتم توفير تيار كهربائي لعناصر التجميع الحالية 8 من خلال مفتاح في المغناطيسات الكهربائية 3، نهايات الملفات 7 ، والتي تم تثبيتها على المجمعات الحالية 8، يتم إثارة مجال كهرومغناطيسي. يتم سحب المغناطيس الكهربائي 3 إلى القناة عبر المغناطيس الدائم 2، نظرًا لأن قطبي المغناطيس الكهربائي 3 والمغناطيس الدائم 2 في لحظة اقترابهما من بعضهما البعض متعارضان. يستمر المغناطيس الكهربائي 3، الذي يتم تسريعه من خلال تفاعل المجالات المغناطيسية عند مدخل القناة، في التحرك ويقترب من جزء آخر من فتحة الإخراج لقناة المغناطيس الدائم. ومع ذلك، لا يحدث الكبح المفاجئ للمغناطيس الكهربائي 3. من الناحية الهيكلية، يتم التأكد من استيفاء الشرط الذي يتم فيه توفير تيار كهربائي ذو قطبية معاكسة تلقائيًا إلى المغناطيسات الكهربائية 3 باستخدام مفتاح إلكتروني أو ميكانيكي. ونتيجة لذلك، يقوم المغناطيس الدائم 2 بدفع المغناطيس الكهربائي 3 خارج تجويفه حيث تتغير قطبية المغناطيس الكهربائي 3 إلى الاتجاه المعاكس، وتكون المجالات المغناطيسية المتفاعلة للمغناطيس الكهربائي 3 والمغناطيس الدائم 2 في هذه المنطقة هي نفسها. تضمن الحركة اللاحقة للمغناطيس الكهربائي 3 مع الدوار 5 والعمود 6 أن المغناطيس الكهربائي 3 يقترب من المغناطيس الدائم التالي 2 الموجود حول الدائرة. مع اقتراب تفاعل أقطاب المغناطيس الكهربائي 3 والمغناطيس الدائم 2، يحدث التغيير التالي في قطبية المغناطيس الكهربائي 3. ويواصل المغناطيس الكهربائي 3 حركته. تتكرر العملية الموصوفة بشكل مستمر ليس فقط بالنسبة للمغناطيس الكهربائي 3 الموصوف، ولكن أيضًا لكل مغناطيس كهربائي من بين تلك المثبتة بنفس الطريقة على الدوار 5.

وبالتالي، من الممكن تصميم المحرك المقترح بأشكال ممدودة من العناصر المغناطيسية المتفاعلة (الشكل 4)، مما يزيد من مساحة تفاعلها. وهو ما يعني زيادة في قوة المحرك الكهربائي.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن التغييرات والتعديلات المحتملة على الاختراع الحالي سوف تصبح واضحة لشخص ماهر في المجال.

مجال آخر لاستخدام الاختراع المقترح هو إمكانية استخدامه في شكل هياكل، يتضمن كل قسم منها دوارًا خاصًا به مع عناصر مغناطيسية ثابتة تتفاعل مع العناصر المغناطيسية الثابتة.

يعتمد كل شيء في حياتنا تقريبًا على الكهرباء، ولكن هناك تقنيات معينة تسمح لك بالتخلص من الطاقة السلكية المحلية. نقترح النظر في كيفية صنع محرك مغناطيسي بيديك ومبدأ تشغيله ودائرته وتصميمه.

أنواع ومبادئ التشغيل

هناك مفهوم آلات الحركة الدائمة من الدرجة الأولى والثانية. الطلب الأول- هذه هي الأجهزة التي تنتج الطاقة بنفسها، من الهواء، النوع الثاني- هذه هي المحركات التي تحتاج إلى استقبال الطاقة، يمكن أن تكون الرياح وأشعة الشمس والماء وما إلى ذلك، وتقوم بتحويلها إلى كهرباء. ووفقا للقانون الأول للديناميكا الحرارية، فإن كلتا النظريتين مستحيلتان، لكن العديد من العلماء لا يتفقون مع هذا القول، الذين بدأوا في تطوير آلات الحركة الدائمة من الدرجة الثانية التي تعمل بطاقة المجال المغناطيسي.

الصورة – محرك دوديشيف المغناطيسي

لقد عمل عدد كبير من العلماء في جميع الأوقات على تطوير "آلة الحركة الدائمة"، وكانت أكبر مساهمة في تطوير نظرية المحرك المغناطيسي هي نيكولا تيسلا، ونيكولاي لازاريف، وفاسيلي شكوندين، ومتغيرات لورينز. وهوارد جونسون وميناتو وبيرينديفا معروفون أيضًا.

الصورة - محرك لورنتز المغناطيسي

ولكل منها تكنولوجيا خاصة بها، ولكنها جميعا تعتمد على المجال المغناطيسي الذي يتشكل حول المصدر. ومن الجدير بالذكر أن "آلات الحركة الدائمة" لا وجود لها من حيث المبدأ، لأن... يفقد المغناطيس قدراته بعد حوالي 300-400 سنة.

أبسط يعتبر محلية الصنع محرك لورنتز المغناطيسي المضاد للجاذبية. إنه يعمل باستخدام قرصين مشحونين بشكل مختلف ومتصلين بمصدر طاقة. يتم وضع الأقراص نصفها في شاشة مغناطيسية نصف كروية، حيث يبدأ مجالها بتدويرها بلطف. مثل هذا الموصل الفائق يدفع MP خارج نفسه بسهولة.

أبسط محرك تسلا الكهرومغناطيسي غير المتزامنيقوم على مبدأ المجال المغناطيسي الدوار، وهو قادر على إنتاج الكهرباء من طاقته. يتم وضع لوحة معدنية معزولة على أعلى مستوى ممكن من مستوى سطح الأرض. يتم وضع لوحة معدنية أخرى في الأرض. يتم تمرير سلك عبر لوحة معدنية على أحد جانبي المكثف وينتقل الموصل التالي من قاعدة اللوحة إلى الجانب الآخر من المكثف. يتم استخدام القطب المقابل للمكثف، المتصل بالأرض، كخزان لتخزين شحنات الطاقة السلبية.

الصورة – محرك تسلا المغناطيسي

حلقة لازاريف الدوارةحتى الآن يعتبر VD2 العامل الوحيد، بالإضافة إلى أنه من السهل إعادة إنتاجه، يمكنك تجميعه بيديك في المنزل باستخدام الأدوات المتاحة. تُظهر الصورة رسمًا تخطيطيًا لمحرك حلقة لازاريف البسيط:

صور – كولتسار لازاريف

يوضح الرسم البياني أن الحاوية مقسمة إلى قسمين بواسطة قسم مسامي خاص، وقد استخدم لازاريف نفسه قرصًا سيراميكيًا لهذا الغرض. يتم تركيب أنبوب في هذا القرص، ويتم ملء الحاوية بالسائل. بالنسبة للتجربة، يمكنك حتى صب الماء العادي، ولكن من المستحسن استخدام محلول متطاير، على سبيل المثال، البنزين.

يتم العمل على النحو التالي: باستخدام قسم، يدخل المحلول إلى الجزء السفلي من الحاوية، وبسبب الضغط، يتحرك لأعلى عبر الأنبوب. حتى الآن هذه مجرد حركة أبدية، مستقلة عن العوامل الخارجية. من أجل بناء آلة الحركة الدائمة، تحتاج إلى وضع عجلة تحت السائل المتساقط. واستنادا إلى هذه التكنولوجيا، تم إنشاء أبسط محرك كهربائي مغناطيسي ذاتي الدوران ذو حركة ثابتة، وتم تسجيل براءة الاختراع لشركة روسية واحدة. تحتاج إلى تثبيت عجلة ذات شفرات أسفل القطارة ووضع المغناطيس عليها مباشرة. بسبب المجال المغناطيسي الناتج، ستبدأ العجلة في الدوران بشكل أسرع، وسيتم ضخ الماء بشكل أسرع وسيتم تشكيل مجال مغناطيسي ثابت.

محرك شكوندين الخطيجلبت نوعا من الثورة في التقدم. هذا الجهاز بسيط للغاية في التصميم، ولكنه في نفس الوقت قوي ومنتج بشكل لا يصدق. يُطلق على محركها اسم العجلة في العجلة ويستخدم بشكل أساسي في صناعة النقل الحديثة. وفقًا للمراجعات، يمكن للدراجة النارية المزودة بمحرك شكودين أن تسافر مسافة 100 كيلومتر ببضعة لترات من البنزين. يعمل النظام المغناطيسي على التنافر الكامل. في نظام العجلة في العجلة، توجد ملفات مقترنة، يتم توصيل ملف آخر بداخلها بشكل متسلسل، وتشكل زوجًا مزدوجًا له مجالات مغناطيسية مختلفة، والتي تتحرك بسببها في اتجاهات مختلفة وصمام تحكم. يمكن تركيب محرك مستقل على السيارة، ولن يفاجأ أحد بدراجة نارية بدون وقود مزودة بمحرك مغناطيسي، وغالبًا ما تستخدم الأجهزة التي تحتوي على مثل هذا الملف للدراجة أو الكرسي المتحرك. يمكنك شراء جهاز جاهز على الإنترنت مقابل 15000 روبل (صنع في الصين)، ويحظى مشغل V-Gate بشعبية خاصة.

الصورة – محرك شكودين

محرك بديل Perendevaهو جهاز يعمل فقط بفضل المغناطيس. يتم استخدام دائرتين - ثابتة وديناميكية، مع وضع مغناطيس على كل منهما بتسلسل متساوٍ. بسبب القوة الحرة ذاتية الطاردة، تدور الدائرة الداخلية إلى ما لا نهاية. لقد تم استخدام هذا النظام على نطاق واسع في توفير الطاقة المستقلة في المنازل والصناعات.

الصورة – محرك بيرنديفا

جميع الاختراعات المذكورة أعلاه قيد التطوير، ويواصل العلماء المعاصرون تحسينها والبحث عن الخيار المثالي لتطوير آلة الحركة الدائمة من الدرجة الثانية.

بالإضافة إلى الأجهزة المدرجة، تحظى أيضًا بشعبية كبيرة بين الباحثين المعاصرين، مثل محرك ألكسينكو الدوامي وأجهزة بومان ودوديشيف وستيرلينغ.

كيفية تجميع المحرك بنفسك

هناك طلب كبير على المنتجات محلية الصنع في أي منتدى للكهربائيين، لذلك دعونا نلقي نظرة على كيفية تجميع مولد محرك مغناطيسي في المنزل. يتكون الجهاز الذي نقترح بناءه من 3 أعمدة مترابطة، ويتم تثبيتها بحيث يتم توجيه العمود الموجود في المنتصف مباشرة إلى العمودين الجانبيين. يعلق في منتصف العمود المركزي قرص من اللوسيت، قطره أربع بوصات وسمكه نصف بوصة. تتميز الأعمدة الخارجية أيضًا بأقراص قطرها بوصتان. هناك مغناطيسات صغيرة عليها، ثمانية على القرص الكبير وأربعة على الأقراص الصغيرة.

الصورة – محرك مغناطيسي على التعليق

يقع المحور الذي توجد عليه المغناطيسات الفردية في مستوى موازٍ للأعمدة. يتم تثبيتها بحيث تمر الأطراف بالقرب من العجلات بفلاش في الدقيقة. إذا تم تحريك هذه العجلات يدويًا، فستتم مزامنة أطراف المحور المغناطيسي. لتسريع الأمور، يوصى بتثبيت كتلة من الألومنيوم في قاعدة النظام بحيث تلامس نهايتها الأجزاء المغناطيسية قليلاً. بعد مثل هذه التلاعبات، يجب أن يبدأ الهيكل بالتدوير بسرعة نصف دورة في الثانية.

يتم تثبيت محركات الأقراص بطريقة خاصة، حيث تدور الأعمدة بشكل مشابه لبعضها البعض. بطبيعة الحال، إذا قمت بالتأثير على النظام بكائن تابع لجهة خارجية، على سبيل المثال، إصبع، فسوف يتوقف. اخترع بومان هذا المحرك المغناطيسي الدائم، لكنه لم يتمكن من الحصول على براءة اختراع بسبب... في ذلك الوقت، تم تصنيف الجهاز على أنه جهاز VD غير قابل لبراءة الاختراع.

لقد بذل Chernyaev و Emelyanchikov الكثير لتطوير نسخة حديثة من هذا المحرك.

صور - كيف يعمل المغناطيس

ما هي مزايا وعيوب المحركات المغناطيسية العاملة فعليا؟

مزايا:

1. الاستقلالية الكاملة والاقتصاد في استهلاك الوقود والقدرة على استخدام الوسائل المتاحة لتنظيم المحرك في أي مكان مرغوب فيه؛
2. جهاز قوي يستخدم مغناطيس النيوديميوم قادر على توفير الطاقة لمساحة معيشة تصل إلى 10 كيلوطن وما فوق؛
3. محرك الجاذبية قادر على العمل حتى يتآكل تمامًا وحتى في المرحلة الأخيرة من العمل يمكنه إنتاج أقصى قدر من الطاقة.

عيوب:

1. يمكن للمجال المغناطيسي أن يؤثر سلباً على صحة الإنسان، خاصة أن المحرك الفضائي (النفاث) معرض لهذا العامل؛
2. وعلى الرغم من النتائج الإيجابية للتجارب، فإن معظم النماذج غير قادرة على العمل في ظل الظروف العادية؛
3. حتى بعد شراء محرك جاهز، قد يكون من الصعب جدًا توصيله؛
4. إذا قررت شراء محرك نبض مغناطيسي أو مكبس، فاستعد لحقيقة أن سعره سيتم تضخيمه بشكل كبير.

إن تشغيل المحرك المغناطيسي هو الحقيقة النقية وهو حقيقي، والشيء الرئيسي هو حساب قوة المغناطيس بشكل صحيح.

بيئة الاستهلاك: العلوم والتكنولوجيا: أحد الخيارات للمحرك المغناطيسي هو منتج يسمى محرك الملف اللولبي الشعاعي. يتم اختبار طريقة عملها.

يُظهر هذا الفيديو محركًا ذو ملف لولبي شعاعي محلي الصنع. هذا محرك كهرومغناطيسي شعاعي، ويتم اختبار تشغيله في أوضاع مختلفة. يظهر كيفية وجود المغناطيسات، التي لم يتم لصقها، يتم الضغط عليها بقرص وملفوفة بشريط كهربائي. ولكن عند السرعات العالية، لا تزال هناك إزاحة وتميل إلى الابتعاد عن الهيكل.

يتضمن هذا الاختبار ثلاث ملفات متصلة على التوالي. جهد البطارية 12 فولت. يتم تحديد موضع المغناطيس باستخدام مستشعر Hall. نقيس الاستهلاك الحالي للملف باستخدام جهاز متعدد.

لنجري اختبارًا لتحديد عدد الثورات على ثلاث ملفات. سرعة الدوران حوالي 3600 دورة في الدقيقة. يتم تجميع الدائرة على اللوح. تعمل الدائرة ببطارية 12 فولت، وتتضمن مثبتًا ومصباحين LED متصلين بمستشعر القاعة. حساس القاعة ذو قناتين AH59، مع قناة واحدة تفتح عندما يمر القطبان الجنوبي والشمالي للمغناطيس بالقرب. تومض مصابيح LED بشكل دوري. التحكم في الترانزستور ذو التأثير الميداني القوي IRFP2907.

تشغيل مستشعر القاعة

يوجد نوعان من مصابيح LED على اللوح. ويرتبط كل منها بقناة الاستشعار الخاصة به. يحتوي الدوار على مغناطيس نيوديميوم. وتتناوب أقطابها حسب نمط الشمال والجنوب والشمال. يمر القطبان الجنوبي والشمالي بالتناوب بالقرب من مستشعر القاعة. كلما زادت سرعة الدوار، زادت سرعة وميض مصابيح LED.

يتم التحكم في سرعة المحرك بواسطة مستشعر Hall. يحدد المقياس المتعدد الاستهلاك الحالي على أحد الملفات عن طريق تحريك مستشعر Hall. عدد الثورات يتغير. كلما زادت سرعة المحرك، زاد الاستهلاك الحالي.

الآن جميع الملفات متصلة على التوالي وتشارك في الاختبار. سوف يقرأ المتر المتعدد أيضًا الاستهلاك الحالي. أظهر قياس سرعة الدوار بحد أقصى 7000 دورة في الدقيقة. عندما يتم توصيل جميع الملفات، تتم البداية بسلاسة ودون تأثير خارجي. عند توصيل ثلاثة ملفات، تحتاج إلى المساعدة بيدك. عند فرملة الدوار يدويًا، يزداد الاستهلاك الحالي.

ستة ملفات متصلة. ثلاثة ملفات في مرحلة واحدة، وثلاثة في مرحلة أخرى. يقوم الجهاز بإزالة التيار . يتم التحكم في كل مرحلة بواسطة ترانزستور تأثير المجال.

قياس عدد دورات الدوار. زادت تيارات البداية وزاد التيار المقنن أيضًا. يصل المحرك إلى الحد الأقصى لعدد دورات المحرك بشكل أسرع عند حوالي 6900 دورة في الدقيقة. من الصعب جدًا فرملة المحرك يدويًا.

يتم توصيل الملفات الثلاثة بقوة 12 فولت. يتم تقصير الملفات الثلاثة الأخرى بالأسلاك. بدأ المحرك في زيادة السرعة بشكل أبطأ. الجهاز يأخذ الاستهلاك الحالي. يتم توصيل الملفات الثلاثة بقوة 12 فولت. يتم إغلاق هذه الملفات الثلاثة بواسطة سلك. يدور الدوار بشكل أبطأ، لكنه يصل إلى السرعة القصوى ويعمل بشكل جيد.

يأخذ المتر المتعدد تيار الدائرة من ثلاث ملفات. تيار الدائرة القصيرة. أربع ملفات متصلة على التوالي. نواتها موازية لمغناطيس الدوار.

يقوم الجهاز بقياس الاستهلاك الحالي. إنه يتسارع بشكل أبطأ، ولكن لا توجد نقطة شائكة في ترتيب الملف هذا. الدوار يدور بحرية.نشرت

المحركات الكهربائية هي الأجهزة التي يتم فيها تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. ويستند مبدأ عملها على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

ومع ذلك، فإن الطريقة التي تتفاعل بها المجالات المغناطيسية، مما يتسبب في دوران دوار المحرك، تختلف بشكل كبير اعتمادًا على نوع جهد الإمداد - بالتناوب أو المباشر.

يعتمد مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي الذي يعمل بالتيار المستمر على تأثير تنافر الأقطاب المتشابهة للمغناطيس الدائم وجذب الأقطاب المتباينة. تعود أولوية اختراعه إلى المهندس الروسي بي إس جاكوبي. تم إنشاء أول نموذج صناعي لمحرك يعمل بالتيار المستمر في عام 1838. ومنذ ذلك الحين، لم يخضع تصميمه لتغييرات جوهرية.

في محركات التيار المستمر منخفضة الطاقة، يوجد أحد المغناطيسات فعليًا. يتم توصيله مباشرة بجسم الآلة. يتم إنشاء الثاني في ملف حديد التسليح بعد توصيل مصدر تيار مباشر به. لهذا الغرض، يتم استخدام جهاز خاص - وحدة فرشاة العاكس. المجمع نفسه عبارة عن حلقة موصلة متصلة بعمود المحرك. ترتبط نهايات ملف المحرك به.

لكي يحدث عزم الدوران، يجب أن يتم تبديل أقطاب المغناطيس الدائم لعضو الإنتاج بشكل مستمر. يجب أن يحدث هذا في اللحظة التي يعبر فيها القطب ما يسمى بالمحايد المغناطيسي. من الناحية الهيكلية، يتم حل هذه المشكلة عن طريق تقسيم حلقة المجمع إلى قطاعات مفصولة بألواح عازلة. ترتبط نهايات اللفات حديد التسليح بالتناوب.

لتوصيل المجمع بمصدر الطاقة، يتم استخدام ما يسمى بالفرش - قضبان الجرافيت ذات الموصلية الكهربائية العالية ومعامل الاحتكاك المنزلق المنخفض.

لا يتم توصيل ملفات عضو الإنتاج بشبكة الإمداد، ولكنها متصلة بمتغير البداية من خلال مجموعة فرشاة المبدل. تتكون عملية تشغيل مثل هذا المحرك من الاتصال بشبكة الإمداد وتقليل المقاومة النشطة في دائرة عضو الإنتاج تدريجيًا إلى الصفر. يتم تشغيل المحرك الكهربائي بسلاسة ودون تحميل زائد.

ميزات استخدام المحركات غير المتزامنة في دائرة أحادية الطور

على الرغم من أنه من الأسهل الحصول على المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت من جهد ثلاثي الطور، فإن مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي غير المتزامن يسمح له بالعمل من شبكة منزلية أحادية الطور إذا تم إجراء بعض التغييرات على تصميمها.

للقيام بذلك، يجب أن يكون للجزء الثابت ملفان، أحدهما هو ملف "البدء". يتم إزاحة التيار فيه في الطور بمقدار 90 درجة بسبب إدراج الحمل التفاعلي في الدائرة. في أغلب الأحيان لهذا الغرض

يتيح التزامن الكامل تقريبًا للمجالات المغناطيسية للمحرك اكتساب السرعة حتى مع وجود أحمال كبيرة على العمود، وهو ما هو مطلوب لتشغيل المثاقب أو المطارق الدوارة أو المكانس الكهربائية أو المطاحن أو أدوات تلميع الأرضيات.

إذا تم تضمين قابل للتعديل في دائرة الإمداد لمثل هذا المحرك، فيمكن تغيير تردد دورانه بسلاسة. لكن الاتجاه، عند تشغيله من دائرة تيار متناوب، لا يمكن تغييره أبدًا.

هذه المحركات الكهربائية قادرة على تطوير سرعات عالية جدًا، وهي مدمجة ولها عزم دوران أكبر. ومع ذلك، فإن وجود مجموعة فرشاة المبدل يقلل من عمر الخدمة - فرش الجرافيت تبلى بسرعة كبيرة بسرعات عالية، خاصة إذا كان المبدل يعاني من تلف ميكانيكي.

تتمتع المحركات الكهربائية بأعلى كفاءة (أكثر من 80٪) من جميع الأجهزة التي صنعها الإنسان. يمكن اعتبار اختراعهم في نهاية القرن التاسع عشر نقلة نوعية في الحضارة، لأنه بدونهم من المستحيل تخيل حياة مجتمع حديث يعتمد على التكنولوجيا العالية، ولم يتم اختراع شيء أكثر فعالية بعد.

مبدأ متزامن لتشغيل محرك كهربائي على الفيديو