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[磁能系统] 讨论:顺畅磁路发电机,兼聊Bedini转轮超一

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发表于 2014-6-13 21:09:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 P愚民 于 2014-6-14 07:47 编辑

今天工厂停电,想了半天唐3 的问题,想不明白,倒是把我以前的导磁片发电机又想明白了。而且联想到Bedini转轮,可能找到了这个装置超一的办法。发在这里与大家讨论。
    我不敢与大侠讨论,我只有被大侠指导的份儿。我从大侠不屑一顾的简单情况说起。
    实验1、玩磁动机的童鞋都知道,一个匀质铁盘,在一个轴上平稳旋转时,手拿一块磁铁靠近它,即使感觉吸引铁盘的磁力已经很强,对铁盘的旋转却没有什么作用,不会加快它,也不会减慢它,铁盘还是会按照摩擦的规律慢慢停下来。
    实验2、如果用同样方法吸引一个带大突齿的铁盘,拿磁铁的手会随着突齿转来转开而抖动。对铁盘的转动也是基本没有影响,只是在最后,铁盘接近停转的时候会被磁铁吸住。
    实验3、如果带突齿的铁盘旁边的磁铁,做成3个磁极的,我没能力画图,麻烦童鞋们想象一下布雷迪磁动机那样的三组磁铁交错的样子。
注意,这三个磁极不是三个极性,还是原来磁铁的一个极性,或N或S,只是把磁铁的磁极用软铁分成三个叉。每个磁极一样大小一样的极性,空间位置不同。磁路都连在原来磁铁的一个极性上。
    带突齿的铁盘也安装三个,类似布雷迪磁动机。铁盘的突齿按位置周期的120度排列。即:某一个突齿与某个磁极对齐时,另外每个突齿与另外两个磁极与对齐位置差 正负120度。
    这样的安排虽然有些乱,有些麻烦,但却可以达到与实验1,磁铁吸引匀质铁盘一样的效果,即:虽然对于每组磁极和突齿,磁力还是有大有小的周期变化,但三组磁极和突齿平衡了试验2的抖动,铁盘转动很顺畅,还是像没有磁铁吸引一样的转动。
    Bedini转轮正是实验2的情况。至少做了Bedini转轮的童鞋都知道,这样空转是没有阻力的。
    再说一种玩磁铁的现象。
    无论磁铁外面是否有合适磁力线经过的路径,磁铁的磁力线总是要闭合。
    磁铁放在一个磁路中,磁铁的磁力线就从最短路径或磁阻最小路径通过。
我用软件模拟这个结构的磁力线情况,使用了简化图。
我在本坛一帖中的图 转在这里:http://www.energysea.net/forum.php?mod=viewthread&tid=395&page=3#pid15228
图1:

图1中有一个类似磁力起动器那样的EE铁芯。中心柱的中间夹了一个永久磁铁,上S下N,左右侧柱上的方块代表线圈。
当左磁路的气隙中插入一个导磁片,左边的气隙比右边小了,磁力线几乎都从左边磁路经过。
导磁片进入气隙的过程中,磁力线数量或磁通量随着导磁片的位置变化。变化的磁力线在左线圈中产生感应电动势,即线圈发电。发电电流流过负载产生感应电流,这个电流产生的感应磁场是企图抵消磁力线变化的,这就是楞次定律。感应磁场的方向也是上S下N。
在普通变压器中,次级感应磁场抵消初级励磁磁场,次级电流越大,初级电流也要越大。就是大家经常说的,次级影响初级或输出影响输入。
但在图1这样的永久磁铁磁路中不同。磁铁磁动势很高,只要线圈产生的感应磁场强度不超过永久磁铁的磁场强度(磁路损耗不计),磁力线就不会改变,这就是磁铁总是要闭合磁力线的特性。
这样,在负载电流产生的磁场小于永久磁铁磁场的80%的情况下,楞次定律不会显现。如下图:
图2:


那么线圈负载电流能用到多大?
根据磁铁参数:
如果线圈负载电流磁场达到永久磁铁N30磁场的50%    这个数值是48kA/m,即100匝的线圈可以用到480A. 实际上达不到,要看磁路情况了,这里只是说明线圈要强过永久磁铁也不容易。

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楼主热帖
发表于 2014-6-13 21:49:59 | 显示全部楼层
高人,佩服。

点评

谢谢!还不知道对不对,讨论就好。  发表于 2014-6-14 07:07
 楼主| 发表于 2014-6-13 22:54:00 | 显示全部楼层
本帖最后由 P愚民 于 2014-6-14 19:28 编辑

上面的实验应用到Bedini转轮上是什么情况?

前面实验2说了,转轮空转没有阻力,即:磁铁经过线圈,产生了电动势,却没有负载电流,没有感应磁场产生,对转轮没有影响。

先看Bedini经典图纸:图3:


图中转轮下面的线圈,红线圈是集电极线圈,上端接初级电池正电;下端接三极管集电极。
蓝线圈是触发线圈。
设 转轮磁铁转过来接近线圈时,红线圈产生的电压是上正下负。同样蓝线圈也是上正下负。

再看一下转轮磁铁经过线圈时的标准波形:图4:

设 图4中第一条垂直红线是触发三极管导通的时刻。
线圈电压达到这条线时,触发三极管导通,红线圈感应电动势低于电池电压,电池的电,流过红线圈,拉动转轮加速向线圈运动,电池做功。
转轮运行到达地二条垂直线时,红线圈感应电动势超过电池电压。线圈产生感应电流向电池充电,转轮做功。
转轮磁铁达到线圈中心附近,红线圈感应电动势下降,到达第三条垂直线时,红线圈停止向电池充电。
即图4中绿色面积部分是转轮给电池充电的能量。
如果第三条线以后,三极管截止,使红线圈没有电流,就回到了开始说的转轮空转对转轮没有影响的状态。
如果三条垂直线的时刻调整得合适,就会出现给电池充电的绿色面积大于前面电池放电的面积(尤其在图4右半部高速时),这样系统就超一了。
这个系统能超一定关键在于利用上面说的:线圈负载电流产生的感应磁场小于永久磁铁磁场时,楞次定律不能显现。所以这段绿色区域的充电电流不对转轮产生阻力。
而图3  Bedini原版电路中,线圈电压在第三条垂直线以后,三极管还在继续导通!这是因为红线圈上端接在电池正极,三极管感觉到的电压还是正的,蓝色触发线圈也因为红线圈的强烈正反馈也使三极管继续导通。
这样,第三条垂直线后,电池又放出电流给红线圈,这个电流在后面的时间段里是拉着转轮向回转的力,即对于转轮是阻力。
调整基极电阻,使电路正反馈时间尽量短,才能使转轮持续旋转。但无论怎么调,基极电阻再加大直到电路无法触发启动,原电路都会在第三条垂直线后面再导通一段时间,这样就抵消了一定比例的使转轮正向旋转的力。因为线圈正反馈比例太强,一般的电感振荡器电路,基极反馈绕组是集电极绕组的1/3以下,Bedini却用了一比一的强正反馈,所以这个三极管导通容易截止难。
然后,三极管还是截止了,产生了能够点亮氖灯的反电势。线圈能够产生反电势的条件是线圈被截止时,线圈内还有电流。线圈产生正极性的反电势,也证明Bedini电路在截止之前是从电池放电出来的。
实际上,Bedini电路中,三极管集电极对地没有反向二极管,在图4中绿色部分,红线圈电压必须高于电池电压后再高8V以上,反向击穿三极管基极到发射极的耐压,才能产生充电电流。这个电流不大时,三极管不会损坏,只是发热加大。在Bedini波形上看不到集电极电压变负的现象,说明红线圈的发电电动势没有超过电池电压。
比较简单的改进方法,是免去触发线圈,以霍尔元件控制一个MOS管。MOS内部自带反向二极管。如下图:
图5:
调整霍尔元件的位置及霍尔元件的导磁片,使 在磁铁来到的适当提前角(第一条垂直线),霍尔元件输出高电平;在磁铁达到第二条垂直线后,霍尔元件输出0电平。第二条线以后就不必管了,如果红线圈(只剩下红线圈了)发电电动势超过电池电压,充电电流就会流过MOS内的反向二极管给电池充电。超过第三条垂直线后,MOS早已截止,对转轮无影响。
再继续,红线圈的发电电动势方向变负,在负峰值附近,发电负电压超过电池电压,MOS内的反向二极管又会导通又给电池充电,如果这个电流的磁场也没有超过磁铁的磁场,就不产生对转轮的阻力。继续给电池充电是好事哦。
长期的效果就是:图3中的初级电池电压逐渐上升。
图5电路中,线圈是在电流到0时自动截止的,所以也没有线圈反电势啦,没有必要再安装其它元件和第二个电池啦。


这样说,岂不是所有常规的永久磁铁发电机都可以在较小负载电流的时候不显现楞次定律,轻而易举的超一了?
问题就在于:常规发电机是磁铁整体与发电线圈有个相对运动,这个运动是由原动机提供动力的。这个相对运动使线圈磁力线逐渐变化,线圈负载电流产生的磁场也同样逐渐变化,线圈磁场抵御的不是磁铁本身的磁力线,而是抵御磁铁运动过来的磁力线变化,即抵御了原动机的旋转,楞次定律就显现出来了,原动机就必须提供更大的旋转力量抵消线圈的磁场。
图1的情况是,磁铁早早就摆在那里,不对线圈产生相对运动。原动机只是带动导磁片运动进出磁路气隙。这样就有本质的不同!因为导磁片的运动,是使经过气隙的永久磁铁的磁力线变化,线圈的感应磁场不大于磁铁的磁场,磁力线就只按照磁铁的力量变化,所以导磁片运动不受线圈磁场的影响,也就不显现楞次定律。


不幸的是:Bedini转轮也是磁铁与线圈相对运动的,上面说的变成‘想得美’。
看来还要改造一下Bedini磁路才能实现超一,麻烦一些啦。

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发表于 2014-6-13 23:17:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 浩海拾贝 于 2014-6-13 23:27 编辑

楼主是爱琢磨的人,赞一个。
但后面的我确实没看明白。
磁铁靠近铁转盘应该有吸引力吧,只是你手没感觉到,用个转速计来测试一下,有磁铁靠近时肯定是加快减速的。
Bedini的转盘,如果线圈内没有铁芯,且线圈开路,转子是无磁铁阻力的,但线圈一旦加了铁芯,肯定是有阻力的。不信去看看你的转子是否在不通电时,线圈总是与磁铁正对的。那是磁铁吸引铁芯造成的。Bedini的转子空转阻力也是很大的,因为它无论是否接负载,线圈都会转换电能成高压脉冲,它的线圈始终都处于闭合回路状态。没中间电容或电池做为负载,它就通过氖泡放电回电池负极。用手指转动转盘,我感觉阻力肯定是存在的。
在磁路中加永磁铁似乎也改变不了什么,因为楞次定律是指磁通量改变率大小决定感应电流大小,单纯增加静态磁场强度对产生感应电流没有影响。
以上供探讨。

点评

我感觉阻力肯定是存在的-----实验 2 ------前一条字数不够了。  发表于 2014-6-14 07:24
有磁铁靠近时肯定是加快减速的-----是磁铁的横向力加大了轴承的偏力矩,使摩擦加大,双轴承的就无所谓。 通过氖泡放电----- 磁铁发电不同于三极管截止的速度,没有那么高的电压。 我感觉阻力肯定是存在的-----实验   发表于 2014-6-14 07:23
谢谢!还不知道对不对,讨论就好。  发表于 2014-6-14 07:08
发表于 2014-6-13 23:20:47 | 显示全部楼层
在永磁回路中移动导磁片时,除了受到永磁力的影响,还会受到感应磁场产生的楞次力的作用。

点评

谢谢!还不知道对不对,讨论就好。  发表于 2014-6-14 07:09
发表于 2014-6-14 15:43:10 | 显示全部楼层
第一个磁隙片的类似于QEG电机的思路,有可能规避楞次力。
第二个bedini就看懂了导通时间太长导致消耗电池的电和产生楞次力阻止了飞轮,但是单电池那个理论没看懂。

点评

单电池------就是说,没有了反电势,没有办法接第二个电池。因为如果‘初级电池’可以自充电,这一个电池就够了。  发表于 2014-6-14 19:24
发表于 2014-6-14 20:16:40 | 显示全部楼层
P愚民 发表于 2014-6-13 22:54
上面的实验应用到Bedini转轮上是什么情况?

前面实验2说了,转轮空转没有阻力,即:磁铁经过线圈,产生了 ...

我给你接个实际的示波器实验图吧

蓝色线圈两端的单次脉冲图:



红色线圈两端波形和这个类似的。单独的尖峰处放大图如下:






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发表于 2014-6-15 20:44:09 来自手机 | 显示全部楼层
         愚民老师,我知道你是论坛中元老级别人物,而且对电这一方面非常了解。我想问一个关于谐振的问题,就是一个线圈加电容,它的固有谐振频率与激励频率是否有关,是不是输入任何频率,电感电容都会在它自有的频率谐振。
           二就是,电容电感谐振时与未谐振时,那个对电源功耗大些,如果能计算的话,相差大概有多少。
           谢谢了。
  
 楼主| 发表于 2014-6-15 22:03:31 | 显示全部楼层
本帖最后由 P愚民 于 2014-6-15 22:20 编辑
uunnoo 发表于 2014-6-15 20:44
愚民老师,我知道你是论坛中元老级别人物,而且对电这一方面非常了解。我想问一个关于谐振的问题, ...


岂敢岂敢!
LC谐振的 固有频率与激励频率无关。LC谐振回路振荡幅度与激励频率有关。激励频率在LC谐振频率的整倍数或分倍数时,可以激励起LC谐振回路的振荡幅度。
如果是变化沿很陡的脉冲,低于LC谐振频率的任何频率都可以激励起LC谐振回路的振幅。因为这样的脉冲含有各种频率的谐波分量。当然也是在LC谐振频率的整分倍的激励频率更有效。

“电容电感谐振时与未谐振时,那个对电源功耗大些, ”
这个其实你是要说消耗电源功率的激励电路的耗电情况。
这个比较复杂了,与激励电路特性有重大关系。也与LC回路Q值有关。
当激励电路与LC回路失谐时,很可能烧掉激励电路,例如激励无线电台输出LC谐振回路的功放。
很好的激励电路,在LC回路Q值低的时候,也要多消耗电源功率,例如LC谐振回路上接了电阻或天线等,即接了负载,激励电路也要给这些负载提供能量,就要消耗电源功率。
有一些窄脉冲 等形式的激励电路,激励能量是固定的,不论LC回路是否起振,从电源消耗的功率也是一样的。

点评

P老师的文字仔细读读,真的涨很多知识,谢谢老师的讲解!  发表于 2014-6-26 17:01
发表于 2014-6-15 22:25:54 来自手机 | 显示全部楼层
P愚民 发表于 2014-6-15 22:03
岂敢岂敢!
LC谐振的 固有频率与激励频率无关。LC谐振回路振荡幅度与激励频率有关。激励频率在LC谐振频率 ...

      还不是老师级别,反正我看了三遍才理解,而且还没完全懂。我理解的意思就是说LC自己震荡的频率与激励它的无关,只要有频率电源给它,它就会按自己的频率谐振。
       至于我说的谐振功耗。我最开始是这样想的,由于LC谐振,那就是给电容充一次电,然后来回震荡很多次,每次只补充一点能量。如果LC不谐振每次都要补充大量的能量。听了你那样说,只要是LC电路,搞个火花脉冲,那么它都是在谐振状态。看来只要是火花脉冲,应该都在谐振吧。不好意思,初中毕业,但也顶不住自由能的诱惑。
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