Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 30.03.2011
Последнее обновление: 20.10.2013

Дополнена: 04.04.11

Дополнена: 05.04.11

Дополнена: 24.03.12

 

Центробежный движитель ЦДП-62

(Магнитный Тормоз)

 

Аннотация.    Приведено описание центробежного движителя с магнитным тормозом для снижения угловой скорости.

 

      Появилась идея – уменьшать угловую скорость ротора при помощи магнитного торможения.

 

      Схема предлагаемого движителя показана на рис. 1.

 

 

Рис. 1

 

      На роторе (голубой цвет) закреплён груз (красный цвет). Диаметрально противоположно грузу закреплён магнит (малиновый цвет). Вокруг ротора на общем основании (серый цвет) закреплены статорные магниты, ориентированные так, чтобы отталкиваться от роторного магнита.

 

      Ожидаемый принцип действия состоит в том, что при вращении ротора от электропривода (на схеме отсутствует) роторный магнит, приближаясь к крайнему статорному магниту, встречает сопротивление со стороны статорного магнита и, тем самым, затормаживает угловую скорость ротора.

      Преодолев (при помощи электропривода) это сопротивление роторный магнит попадает в зону, где первый статорный магнит начинает отталкивать его, но уже в «полезном» направлении. Но разгонное действие от такого отталкивания не успевает набрать силу, как роторный магнит попадает в зону отталкивания следующего магнита и дополнительно притормаживается. Ситуация повторяется при встрече роторного магнита с третьим и четвёртым статорным. Наконец, роторный магнит попадает в зону действия последнего (пятого) магнита. С приближением к нему ротор затормаживается. Пройдя буриданову позицию первого типа, магниты взаимно отталкиваются, и ротор продолжает свой разгонный путь (при помощи электропривода) до следующей встречи роторного  магнита с первым статорным. Цикл торможения повторяется.

     

      Я думаю, что первичное описание на этом можно закончить.

 

      Был изготовлен и испытан экспериментальный макет (рисунок 2).

 

 

Рис. 2

 

      Видеоролик об успешно проведённом эксперименте будет предъявлен для просмотра чуть позже (по техническим причинам).

 

ПРИМЕЧАНИЕ

      Экспериментальный мобиль (для удешевления эксперимента) был изготовлен односекционным. По этой причине на полу была закреплена специальная «транспортная артерия», удерживающая мобиль от боковых бросков. Помимо этого, для снижения вибраций, масса мобиля была умышленно утяжелена навешанными на него дисками от гантелей.

      Понятно, что говорить о «безопорном» движении в данном случае было бы не слишком уместно. Но и цель такая тоже не ставилась.

      Целью эксперимента была проверка факта генерации тяговой силы. И эта цель была достигнута.

 

ДОПОЛНЕНИЕ от 04.04.2011

 

      Первичный экспериментальный запуск мобиля, многократно повторенный, показал его надёжное движение.

      Однако, когда представилась возможность произвести видеосъёмку, тот же самый мобиль категорически отказался показать свою готовность к движению.

      У меня нет представлений и объяснений этому явлению.

      Могу только сказать, что надёжность магнитного торможения ротора в центробежном движителе пока себя не оправдала.

 

ДОПОЛНЕНИЕ от 05.04.2011

 

      Для проверки выводов о неэффективности магнитного тормоза в данном движителе магнитный тормоз был заменён простейшим резиновым. Визуально при малых оборотах ротора угловая скорость ротора заметно зависела от его углового положения. Такая ситуация точно так же соответствовала и в движителе с магнитным тормозом. Можно было ожидать, что с увеличением оборотов ротора зависимость должна сохраняться. Однако этого, вероятно, не происходит. И угловая скорость ротора при его высоких оборотах остаётся практически неизменной.

      Похоже, что при малых оборотах ротора мобиль остаётся неподвижным из-за слишком малой величины центробежной силы, а при высоких оборотах – из-за слишком малой разности угловых скоростей в «положительном» и «отрицательном секторах».

 

ПРИМЕЧАНИЕ

      При испытаниях макета (до попытки видеосъёмки) я обнаружил, что движение мобиля происходило при напряжении питания, равном, примерно, 73 Вольта. Но уже при напряжениях 74В или 75В движение становилось неустойчивым.

      Перед видеосъёмкой я немного повысил прочность узлов и тем самым, похоже, нарушил неустойчивое состояние, приводящее к движению мобиля.

 

     Делаю предположение:

 

1.   Ротор мощного мотора (у меня электродвигатель 650вт) обладает повышенным маховичным эффектом. Из-за этого в секторе торможения угловая скорость ротора не успевает снизиться, а в секторе разгона ротора угловая скорость не успевает увеличиться.

      Таким образом, при практически постоянной угловой скорости ротора, конечно же, не приходится рассчитывать не генерацию движителем тяговой силы.

2.  Ротор не должен приводиться во вращательное состояние прямым насаживанием его на вал приводного электродвигателя.

      Вал электропривода обязан иметь постоянное число оборотов, а угловая скорость ротора должна меняться при помощи схемотехнического решения.

      В случае же прямой насадки ротора на вал привода, угловая скорость последнего должна изменяться не от воздействия на его ротор сил торможения, а отслеживанием выходных оборотов привода при помощи системы электронного управления.

 

ПРИМЕЧАНИЕ

      Для пружинного привода (мобиль Толчина) такого запрета не существует, так как маховичный эффект заводной пружины пренебрежимо мал.

 

ДОПОЛНЕНИЕ от 24.03.12

 

      В архивах был обнаружен ролик первой пробной видеосъёмки о работе движителя.

      Поскольку улучшенная конструкция двигаться не пожелала, я подумал, что какому-нибудь Читателю будет интересен и этот ролик.

      Движение мобиля задерживается на середине пути из-за недоработки направляющей.

Перед просмотром иногда приходится подождать загрузку

 

VIDEO (mpg, 15Mb)

 

 


Просмотров: 3391

Комментарии к статье:

№ 497   Васильев Денис Исаевич   2011-30-03 19:14:51
Владимир Максимович, поздравляю! В модели №3 то же была мысль так сделать. Потом отказался. У меня торможение за счет замыкания обмоток электродвигателя накоротко.
№ 498   Владимир Максимович   2011-30-03 19:27:32
На №497. Денис, первое - это, конечно спасибо за поздравление!
Что же касается короткого замыкания обмотки, то следует учесть, что для движителя требуется приличная мощность привода. Следствие - большой ток, проходящий через контакты. Плюс частое переключение контактов, которые принципиально не любят этого. Даже герконы не желают работать с большой частотой переключения. А Вам герконы применять нельзя из-за большого тока.
К тому же, новое включение электродвигателя после размыкания обмотки - обязательно большой пусковой ток.
Впрочем, я не пытаюсь доказывать, что поэтому - не надо.
Двигайтесь! И желаю удачи!
№ 499   Васильев Денис Исаевич   2011-30-03 19:57:53
Владимир Максимович, во всем правы, но модель и служит для проверки теории, а как реализована другой вопрос. Еще раз поздравляю.
№ 500   Владимир Максимович   2011-30-03 20:08:29
На № 499. И Вы, Денис, - тоже правы!
№ 503   Васильев Денис Исаевич   2011-06-04 13:58:02
Владимир Максимович! Написал Вам на письмо.
№ 504   Васильев Денис Исаевич   2011-06-04 14:26:05
Владимир Максимович, в моей модели №3 я замыкаю обмотку электродвигателя постоянного тока накоротко для торможения: в этом случае, чем больше обороты двигателя были, тем сильнее происходит его торможение. То есть зависимости от напряжения питания, как у Вас у меня нет. Двигатель у меня от китайской игрушки-машинки, питание 3 В, но подавал и 6 В.
№ 505   Владимир Максимович   2011-06-04 14:39:31
На №503. Да. На письмо я ответил.
№ 506   Владимир Максимович   2011-06-04 14:43:02
На №504. Денис, я верю, что замыкание обмотки электродвигателя действительно вызывает его торможение.
Маховичный эффект будет проявляться именно при использовании электропривода повышенной мощности.
№ 507   Васильев Денис Исаевич   2011-06-04 14:52:23
Владимир Максимович, с электродвигателем повышенной мощности будет то же самое. Просто кинетическая энергия вращения (маховичный эффект) его будет больше, соответственно, в конечном итоге, при торможении сильнее будут греться обмотки якоря, вплоть до сгорания.
№ 508   Владимир Максимович   2011-06-04 16:19:32
На №507. У меня сказать нет чего.
№ 651   Виктор   2011-05-12 20:11:01
Владимир Максимович спасибо Вам за очень полезные исследования!
Хочу предложить ещё один вариант торможения.
Для того, что бы не проявлялся маховичный эффект двигателя, двигатель работал без перегрузок и при этом происходило периодическое изменение угловой скорости вала, для этого вал двигателя нужно подключать не напрямую к валу переменной угловой скорости, а через спиральную пружину (например от механизма завода часов) тогда даже при магнитном торможении (например магнит проходит между двумя алюминевыми пластинами плавно тормозятся токами ФУКО) двигатель будет вращаться почти равномерно, а выходной вал будет развивать переменныую угловую скорость.
С уважением.
№ 652   Виктор   2011-05-12 20:23:56
Для без коллекторных двигателей наверное будет достаточно закрепить на валу двигателя алюминиевую пластину в нужном секторе и пропускать её через зазор между двумя магнитами для торможения от токов ФУКО.
Этот вариант пожалуй самый простой т.к. не требует синхронизации обротов двигателя и пружины.
№ 653   Владимир Максимович   2011-05-12 22:24:29
На №651
     Виктор, Ваше предложение - очень даже интересно!
     Как только в моих экспериментах очередь снова дойдёт до работ с движителями, я непременно испытаю упругую передачу.
     Кстати, по почте (Вы на неё не стали реагировать) я высказал мысль о том, что Вам, возможно, будет более интересен усовершенствованный вариант движителя. Я имел в виду именно упругую связь электропривода с рабочим грузонесущим ротором.
№ 654   Владимир Максимович   2011-05-12 22:39:21
На №653
1.     По моей задумке и так не предполагалась синхронизация оборотов электропривода с оборотами пружины. Обороты грузонесущего ротора, передаточной пружины и электропривода будут одинаковыми. Просто постоянство угловой скорости приводного вала теперь не будет "требовать" ответного постоянства угловой скорости грузонесущего ротора. Я надеюсь, что соединительная пружина будет выполнять одновременно, как роль накопителя энергии, так и роль отдающего долг.
2.     Если эффективность токов Фуко окажется недостаточно удовлетворительной. то с применением упругой связи уже ничто не помешает использовать и другие способы торможения.

Ваще сообщение:
 

 

Добавить комментарий

[B] [I] [u] [S] [2] [2]       [TAB] [∑] [∓] [≈] [≠] [≤] [≥] [π] [×] [√]       [RED] [GRE] [BLU]

[α] [β] [Γ] [γ] [Σ] [σ] [Δ] [δ] [Ω] [ω] [μ] [Λ] [λ]