Драсьте!

Я плохо учился в институте. В частности, "решил вопрос" со сдачей экзамена по электротехнике.. В остальной-то физике сам всё сдавал, но что касается даже закона Ома - тут я ващще ни на что не способен А уж когда появляется какая-то индуктивность, йот с вектором или что похуже - выносите... Короче, iq по ходу не хватает ))

А мне нужно прикинуть характеристики очень необычного генератора. Поэтому АЙ НИД ХЕЛП!!! Не то, чтобы срочно - но блин, если вы в этом что-то понимаете - отпишитесь. А то я тут ночей не сплю - пытаюсь это высчитать и получаю всякую фигню на выходе...

Точных рассчётов не надо, но прикидки нужны что ппц!

Собственно, исходные данные.

Конструкция генератора - постоянный магнит, совершащий возвратно-поступательные движения внутри соленоида (а точнее, набора катушек). Ибо имеется источник возвратно-поступательных колебаний с амплитудой 20...40 мм. Частота 10-20 Гц. Надо безо всякого кривошипа вынуть из этого движения электроэнергию. Порядка 12А при 60В (да, имено 60 Вольт и 12 Ампер, а не наоборот). Не шутки...

Но самый юмор в том, что привод магнта внутри катушек весьма затруднён! Поэтому осуществлять его лучше через стенку соленоида.

Такая вот задачка.

Я осмелился подготовить ряд иллюстраций, поясняющих сию задачку...

Статоры катушек выполнены в виде полукольцевых пластин, на которых и крепится катушка индуктивности.

По середине этого добра и движется сердечник. Постоянный магнит. Диаметр ограничен 10-15 мм, длина - 20-25 мм, по центру отверстие около 4 мм.

Блоки пластин собираются через проставки из немагнитного материала. Вроде как контакт между ними нежелателен?


Из таких блоков и набирается собственно статор, внутри которого ходит сердечник. Наверное, блоков с обмотками может быть 5-6-7 штук или около того. Вот внешний вид пары блоков в сборке:

Дурацкая компоновка, не правда ли? А другой увы нету...

Вот внутри этих сборок и дро.. э... движется магнит.

Магнит не простой, а золотой... В смысле, скорей всего - редкоземельный. Что уж тут мелочиться, раз всё так сложно Чтобы вам в справочниках не рыться, его остаточная индукция около 1,04 Тл.

Обмотки соединяются последовательно.


Вопросы делятся на 2 категории.

I. Этот самый генератор.
1. Адекватна ли форма пластин и расположение обмоток? Нет ли лучшей компоновки? Увы, устройство должно быть весьма компактно и лежать грубо говоря в углу - отсюда и компоновка.
2. 12А, 60В при 20 Гц. Насколько большая хреновина получится? Уж не тонну ли проволки намотать придётся?
3. Сколько оно будет выдавать при 10 Герцах? Вдвое меньше или как?
4. Технические проблемы? Разогрев магнита в процессе генерации? Нужно ли охлаждение? На медных проводах реально собрать?

II. Аналогичная конструкция из кольцевых обмоток.
1. Возможность сделать привод по оси сердечника имеется, но через изрядную задницу... Если всё-таки прийти к обычным обмоткам, внутри которых и движется сердечник - можно ли будет достичь требуемых 12А и 60В?
2. А в этом случае насколько крупная и массивная дура получится?

Прошу обязательно написать ваши соображения Расчёты приветствуются, но нужны в общем-то прикидки... Ежели что - я тут слежу за ситуацией и готов дать разъяснения.

Ау, господа электротехники!

Я в физике не в зуб ногой. Сбросьте хотя бы формулы расчёта тока и напряжения, получаемого в обмотке при прохождении магнита по её центру или не-центру.

Я уже весь интернет до дыр прогуглил, ничего не могу найти, а сам разобраться не в состоянии.

На мой взгляд эта конструкция очень не эффективная. Но она должна работать. Ачто б получить такую мощность (12А, 60В) ее размеры должны быть примерно как 5-кВт двигатель, а может быть и больше.

Энергетический расчет

Источник электроэнергии
Источник напряжением 60 В и номинальным током 12 А дает мощность
Pэл=U*I=60*12=720 Вт

Источник возвратно-поступательных колебаний
Источник возвратно-поступательных колебаний отдает энергию в том случае, если он создает усилие. Это усилие всегда направлено в сторону движения магнита.

Мощность отдачи энергии:
Pмех=F*V,
где F - усилие толкателя,
V - скорость движения магнита.

Часть мощности тратится на разгон магнита, каждый раз когда он меняет направление движения. Если пренебречь массой магнита, то можно прийти к выводу, что вся мощность Pмех - полезная и в конечном итоге выделяется на выходе генератора.

Так как магнит в пределах одного такта движется равномерно со скоростью V и на него действует сила F, то со стороны соленоида должно возникнуть реактивное усилие Fр, равное по величине усилию F и направленное в противоположную сторону. В этом случае, силы F и Fр компенсируют друг друга. Магнит будет двигаться с равномерной скоростью V, без ускорения.

Какая же такая сила может выполнять роль компенсирующего усилия Fр? При электромагнитных превращениях энергии единственная сила, которая участвует в этом - сила Ампера. Но действует она не на магнит, а на проводник...

Помимо компенсации усилия F, можно приравнять это самое усилие нулю (F=0). В этом случае магнит тоже двигается равномерно. Однако в этом случае Pмех=F*V=0, система не вырабатывает энергию...

Приходим к выводу, что данная система не может вырабатывать электроэнергию. Она неработоспособна. ИМХО


Данное предложение можно назвать линейным генератором (по аналогии с линейными двигателями). У данного линейного генератора ротор представляет собой постоянный магнит и создает переменное магнитное поле, а статор имеет обмотку, в которой наводится ЭДС. К сожалению вращающихся аналогов такой электрической машины я не знаю...