Hackenberger_Technical_Discussion_rus

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСУЖДЕНИЕ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГИЕЙ
ГЛАВНАЯ
Много лет Система Хранения Электромагнитной Энергии (?) использовалась исключительно
для получения кинетической энергии из электрической. Основная причина этого продиктована
тем фактом, что магнитная энергия может быть удержана в воздушном промежутке
электрическим полем феррита и поэтому сила, производимая электромагнитным полем, в 10
в четвертой степени больше, чем это обычно возможно с электростатическим полем.
Потери, связанные с такими системами, из-за электрического сопротивления, потерь в
воздушном промежутке, сопротивления воздуха, и другого механического сопротивления
проявляются в нагреве, который не может быть преобразован ни в электрическую, ни в
кинетическую энергию.
Исследование чисто электростатических сил там, где они могли бы быть приспособлены к
использованию в реальных системах, указывает на возможность гараздо лучшего
преобразования энергии электрической в энергию кинетическую.
В концепции Системы Управления Энергией (EMS), и электродинамическая и
электростатическая силы используются в преобразовании электрической энергии в
кинетическую. Эта система сокращает до абсолютного минимума тепловые потери энергии.
Кроме того, EMS предлагает способ, с помощью которого часть электрической энергии,
использованой для создания кинетической энергии, может быть использована
электрохимически во всех системах, работающих на батареях. Эта модель была включена в
мотор EMS-4 от EVGRAY ENTERPRISES INC. По мере изготовления каждого прототипа эта
модель всё детальней изучается, и производятся улучшения модели.
Последний двигатель, который находится сейчас в стадии конструирования, будет иметь
чрезвычайно высокую эффективность. Такая EMS система найдет применение в любых
движущихся и стационарных силовых установках.
ПОДХОДЫ В РЕШЕНИИ ПРОЕКТА
Эффективно разработанный синхронный электрический двигатель переменного тока
мощностью 10 кВт или больше, (10 л.с. и выше) обладает эффективностью преобразования
электрической энергии переменного тока в кинетическую энергию, равной 93-96%. Такие
значения эффективности требуются от проектировщика электродвигательных устройств на
батареях. Однако энергия батарей должна быть преобразована в переменный ток. Общая
эффективность системы с синхронным двигателем, поэтому, меньше эффективности
инвертора. Использование стандартного подхода в такой системе привело бы к полной
эффективности системы между 70 % и 80 %.
Стандартный, хорошо спроектированный тяговый щеточный двигатель постоянного тока
имеет ту же самую эффективность, поэтому синхронные двигатели редко используются в
силовых установках, работающих от батарей.
Большинство доступных двигателей переменного тока работает на частоте 60 Гц от сети
переменного тока напряжением от 115 до 230 Вольт .Также имеются специальные
высокочастотные двигатели, которые работают на более высоких скоростях с помощью
конвертеров (меняющих 60Гц переменного тока в частоту до 1000 Гц ). Такие двигатели, в
которых используется двухполюсная магнитная система , работают на 60 000 оборотов в
минуту по сравнению с 3600 оборотов в минуту для двигателей на 60 Гц.
Эти высокочастотные двигатели используют обмотки возбуждения, содержащие меньшее
количество витков провода для заданной мощности, чем используется в 60 Гц двигателях
той же самой мощности. Это происходит из-за увеличения реактивного сопротивления
переменному току на более высоких частотах. Когда используется такая намотка,
сопротивление обмоток высокочастотных моторов постоянному току существенно уменьшено.
Если бы такой двигатель мог бы быть разработан, чтобы работать непосредственно от
источника постоянного тока, то предполагалось бы значительное усовершенствование
эффективности.
Если мы подключим двигатель переменного тока в источник постоянного тока, то он не будет
работать. Будет только нагрев. Это происходит из-за недостаточной коммутации
(необходимой для производства вращающейся магнитной силы). В стандартных двигателях
постоянного тока, щеточный контактный коммутатор используется, для того чтобы заставить
вращаться ротор.
ПРИНЦИП EMS
Задача проекта состояла в том, что требуется разработать высокоэффективный двигатель,
который будет работать от источника постоянного тока, не используя щеточный коммутатор,
при этом достигая эффективности равной или большей чем та, которая может быть получена
в синхронных двигателях переменного тока.
1. РАБОЧЕЕ НАПРЯЖЕНИЕ.
Если вместо 115 В или 230 В мы используем 2000 или 3000 В, то каким бы ни было
сопротивление моторных обмоток постоянному току, оно становится несущественным. Мало
или вообще нет нагрева.
2. ИМПУЛЬСНОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Вместо того, чтобы использовать переменный ток или постоянный ток от батарей
непосредственно, мы используем импульсы постоянного тока при 2000 - 3000 В, которые
улучшают эффективность мотора по следующим причинам:
(а) использование и электромагнитной, и электростатической энергии в обмотках
возбуждения мотора (электростатическая сила, так же как электромагнитная сила,
усиливается в высоковольтной системе).
(b) устранение щеточного контактного коммутатора. Импульсное управление обеспечивается
коммутатором на искровом зазоре либо твердотельным импульсным коммутатором.
Двигатель конструкции E M.S. включает в себя эти принципы уникальным способом.
Статорные и роторные катушки возбуждения обладают низким сопротивлением. Во время
возбуждения магнитов, а также когда магнитное поле падает, или банк конденсаторов
заряжен больше необходимого, импульс постоянного тока в 60-120 ампер направляется
обратно в набор батарей, обеспечивая повторное использование электрохимической
энергии.
3. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ EMS МОТОРА
В двигателе EMS Evgray Enterprises использует высокоэнергетичные узкие импульсы энергии
постоянного тока для обеспечения непрерывного вращения поля посредством распределения
импульсов через специальную коммутационную систему, управляемую импульсами.
Поля статора и ротора подчинены этим действиям импульсной энергии в такой
последовательности, чтобы вызвать вращение вала двигателя.
Разработка моторов внедряет новый феномен, связанный с использованием
ионизированной атмосферы, в которой имеются химическая диссоциация атомов и
появление лавины электронов. Кинетическая энергия объединяется с электростатическими и
электромагнитными силовыми полями, чтобы развить исключительно высокий вращающий
момент при скромных требованиях к подводимой мощности. Кроме того падающие
электростатические поля, находящиеся в полюсах мотора, производят мощный импульс тока,
который может использоваться, чтобы восстановить электрохимическую энергию в наборе
батарей.
СПЕЦИФИКАЦИЯ EMA MOTORA
(Все данные должны быть приведены к уровню моря или определенным испытательным условиям).
Вес (чистый)-............................................................................................................300 фунтов. (135кГ)
Вес - Включая батарею и вспомогательное оборудование……….………...…….400 фунтов.(180кГ)
Максимальная Мощность- (непрерывно)...............................................................50-100 HP(37-75 кВт)
(в зависимости от потребления из батареи)
Максимальный вращающий момент – (непрерывный).........................................240-480 ft*lbs.(100-200)Nm
График мощность/скорость (с/без регулятора скорости),.....................................будет определено
График вращающий момент/скорость(с/без регулятора скорости),………………будет определено
График эффективность/мощность (на постоянной/переменной скорости), .......будет определено
Температура..............................................................................................................- 60°C до +150°C.
Влажность ................................................................................................................(20 -100)%- RH
Давление -.................................................................................................................0,2-10 Атм
Объем-.......................................................................................................................Ф=16", L= 45".
Кривая ток/время батареи,...................................................................................... будет определено
Резюме баланса энергии двигателя,.......................................................................будет определено
Скорость Проекта до.................................................................................................5 000 об/мин
Ускорение 0-5000 об/мин под предельной нагрузкой ……..………………………< 5 секунд
Изменение и стабильность скорости ……………………………...............................2 %
Номинальная мощность .....................................................................................................25 HP (18кВт)
Максимальная мощноcть..........................................................................................100HP (75кВт)
Напряжение батареи ................................................................................................12 В
Емкость батареи ....................................................................................................................434 А/ч
EVGRAY ENTERPRISES , INC .
EMA двигатель отличается от обычных двигателей постоянного тока в нескольких
отношениях:
1. Батареи непосредственно не питают двигатель, а питают схему, генерирующую высокое
напряжение.
2. EMA - высоковольтный двигатель, он работает при 3000 В.
3. В двигателе используется электростатика, что является уникальным.
4. Двигатель использует высокочастотные высоковольтные/низкоамперные импульсы (80000100000/минуту).
5. Благодаря специальному дизайну двигатель имеет возможность восстановить/вернуть
электрохимическую энергию в набор батарей, позволяя, таким образом, работать двигателю в
течении увеличенного периода времени. Этому будут впоследствии даны объяснения, но
нужно отметить, что никакие законы физики в области энергии не нарушены.
6. В дополнение к возврату энергии, отмеченному выше, мы не имеем проблемы курицы и
яйца с генераторами, подключенными к двигателям постоянного тока. Двигатель EMA
использует стандартный 30-ти амперный генератор и его выходная энергия меньше, чем
кинетическая энергия, необходимая для его вращения.
EMA двигатель работает с электромагнитной совокупностью явлений. Требуется очень
немного энергии для активации двигателя EMA, который в свою очередь производит много
электроэнергии. Эта электроэнергия направляется в электромагниты таким образом, что
вызывает магнитное притягивание и отталкивание в такой последовательности, которая
вращает ротор. В течение работы мотора энергия от блока высокого напряжения
направляется через электрическую схему таким образом, чтобы произвести серию мощных
импульсов. Импульсы передаются маленькому контроллеру, который в свою очередь
управляет главным мотором. Контроллер, действуя подобно трамблеру от системы
зажигания ДВС, регулирует импульсы, определяет их полярность (должны ли они быть
северными или южными), и направляет их энергию к выбранному электромагниту в главной
части двигателя.
Чередующаяся позиция и полярность пиков импульсов между электромагнитами происходит и
на роторе, и на статоре большого мотора. Притяжение и отталкивание между двумя наборами
магнитов приводят двигатель/генератор в движение.
Однажды придя в движение, двигатель/генератор перезаряжает батареи импульсами в 60120 А как результат работы возвратно/регенеративной системы, и также обеспечивается
электроэнергия, требуемая для работы.
Для предотвращая образования конденсата в основном цилиндре и рассеяния из-за
высоковольтной короны, должно поддерживаться давление воздуха в 1/2 единицы объема.
Рис. 1 изображает поток энергии EMA.
Идея относительно электрического двигателя-утилизатора вначале кажется направлена
против большей части теории электричества и закона сохранения энергии. Однако
мотор/генератор EMA не нарушает основные законы физики, а скорее уникальным способом
применяет их в системе, для получения максимальных характеристик и взаимосвязей между
электрическими, магнитными, и физическими компонентами.
Разработка EVGRAY ЕMA мотора внедряет новые явления, связанные с использованием
ионизированной атмосферы, где происходит химическая диссоциация атомов и возникают
лавины электронов, кинетическая энергия которых объединена с электростатическими и
электромагнитными полями для получения исключительно высокого вращающего момента
при скромных требованиях к подводимой мощности.
Кроме того, уменьшающиеся электростатические поля, возбужденные в полюсах мотора,
производят мощный импульс тока, который может использоваться для восстановления
электрохимической энергии в батарее. Этот импульсы обладают достаточной магнитудой,
чтобы физически разрушить стандартные ячейки батареи. Поэтому батарея должна быть
чрезвычайно прочной специальной конструкции, чтобы принять этот синхронный
перезарядный токовый цикл в течение работы.
Разработка реальных силовых систем сподвигает к исследованию в области срока службы
аккумуляторов. В то время как 90%-ое возвращение электрохимической энергии в батарею
теоретически возможно, необходимо ограничить рециркуляцию энергии менее чем в 90 %,
чтобы иметь адекватный срок службы аккумулятора. В настоящее время мы используем
норму рециркуляции в 43 %, и генератор обеспечивает еще приблизительно 25 %.
Рис 2 изображает баланс энергии и измерения тока в недавнем тесте.
До настоящего времени мы изготовили 4 действующих EMA мотора, включающие принцип
рецируляции и подтвердили технические принципы. EMA-4 имеет более чем 1500 часов
работы. Мы теперь начинаем работу над нашим 5-м прототипом, который должен стать 100
сильным автомобильным двигателем . В таблице 1 указана спецификация проекта.
Мы планируем 18-ти месячную программу разработки (из них 12 месяцев посвящается
дорожным, экологическим тестам и тестам на живучесть) для этого двигателя. Он будет
иметь диапазон непрерывного пробега в 300-миль (300*1,609=483км) и 500-мильный пробег
(1,609*500=805км) на средней тяге, прежде чем внешние батареи потребуют перезарядки.
Мы будем исследовать далее также и следующие явления:
1.- Кинетическая энергия создаваемая отталкиванием полюсов из-за ионизации атмосферы
в двигателе. Ионизированный газ может быть средой для двух проводимостей тока: один изза движения электронов к положительным электродам, и другой - это действие движения
положительных ионов к отрицательному электроду. Действие положительных ионов на силы,
действующие между свободными электронами, таково, чтобы преодолеть силы электронов
(пространственный заряд) и, следовательно, позволять течь намного большему потоку
электронов, чем это произошло бы в вакууме.
Кроме того, положительные ионы, притянутые к отрицательному электроду создают ионную
оболочку близко к поверхности электрода и там устанавливается сильное электрическое
поле, которое извлекает электроны из электрода, которые, в свою очередь, добавляются к
величине электронного тока.
2.-Кинетическая сила электростатического поля.
3.-Кинетические силы из-за химической диссоциации атомов O2 и CO, рекомбинации O2
во время действия силы поля.
4.-Действительно ли мы потребляем часть ионизированной
атмосфера как топливо.
Как Вы можете отметить из вышеупомянутого, мы пытаемся определить точно
почему мы действительно получаем рециркуляцию энергии, когда работает двигатель.
(Фактически, на холостом ходу без нагрузки на двигателе Вы можете перезарядить батареи
полностью за период 4 в часа).
Касательно эффективности, мы получаем нелепые числа с технической точки зрения, когда
соотносим выходную работу с потребленим от электрохимического источника тока, например
173%. Мы знаем, что это нереальное число, поскольку это не учитывает электрически
полученную кинетическую энергию, электростатические силы, и электромагнитный фронт
волны, каждое из которых играет роль в рециркуляции энергии.
Реальное число - эффективности системы в использовании электрохимической энергии
составляет 99.7 %.
Таблица 2 - независимая техническая оценка EMA мотора выполненного Научноисследовательским институтом Crosby Research Institute. Далее приведены некоторые из целей
проекта в запланированном автомобильном моторе:
Заменяемость компонентов
без потребности в перенастройке
Использование стандартных имеющихся в
наличии компонентов
Такая разработка, что компоненты могут быть
получены из разных источников
Использование стандартных
взаимозаменяемых частей
Использование стандартных материалов и
компонентов
Модульный дизайн
Модульная интеграция
Модульные встраиваемые компоненты и
части без потребности в перенастройке
Модульная архитектуры системы
Модульная интеграция – для базового мотора
предварительная установка проводов и
соединений для большинства общих
вариантов, контроллеров входа/выхода,
и возможности расширенния резервуара
энергии
Особенное внимание обращается на:
-промышленный дизайн;
-контроль качества;
-возможность обслуживания;
-документацию.
Использование качественных компонентов и
материалов.
Касательно ремонтопригодности и надежности, ожидается, что двигатели будут
обслуживаться конечным пользователем, поэтому, машина будет разработана так чтобы
сократить затраты в совокупности со следующей философией обслуживания:
-Простая, эффективная, диагностика встроена в систему, или при помощи относительно
недорогого вспомогательного испытательного оборудования (вольтметры, и т.д.) персоналом
невысокой квалификации,
-Ремонт будет выполняться заменой дефектной части запасными частями (которые будут
ремонтироваться в центрах обслуживания). Оцененное среднее время ремонта (MTTR) для
худшего случая - 30 минут, 15 минут в среднем.
Я не хочу обременять Вас всеми нашими планами, и т.д., но я подумал, что лучше всего
показать, что, в то время, когда мы имеем кое-что, что является реальным, все еще есть
большая потребность в разработке, чтобы создать реальный автомобильный двигатель,
который смог бы служить заменой для ДВС и не иметь ограничений, которые имеют
существующие электрические автомобильные двигатели, связанные с зарядом батарей и
мощностью автомобиля. Я сужу, что с технологической точки зрения мы немного впереди
сегодняшней технологии, инженерно разумнее, чем JPL с их Водородным переделанным
двигателем. Мы знаем, что мы можем произвести реальный автомобильный двигатель,
основанный на том, что мы узнали из нашего действующего опытного образца, но все еще
есть некоторые неопределенности, которые должны быть решены прежде, чем появится
рыночный продукт, например производственные затраты (цели проекта - 300 $), воздействие
на транспортное средство и необходима ли переделка транспортного средства.
Я сожалею, что не имею большего количества информации, чтобы дать Вам сейчас, но мы
действительно имеем позицию собственника для защиты. Мы публичная корпорация в
Калифорнии приблизительно с 600 акционерами и вложениями капитала более чем 800 000 $
в разработку и развитие за последние 3 года.
Я мог бы отметить, что 2 года назад мы просили грант на исследования от офиса DPA
(Defense Production Act) Воздушных и Водных программ в Мичигане, но мы были исключены,
как имеющие загрязняющий двигатель. (то есть когда батареи перезаряжаются, они
вызывают расходы в местной энергетической компании, а электростанции – это печально
известные загрязнители, поэтому мы имели загрязняющий двигатель с нашими 4 батареями.)
Единственный выброс от двигателя - это корона высокого напряжения, или озон. Кроме того,
двигатель действительно извлекает влагу из воздуха в течение своей работы.
Я надеюсь, что все это имеет смысл, потому что мы действительно понимаем проблему
доверия постороннему, если рассматривать всё это с точки зрения принципов физики. С
технической точки зрения мы уверены, что мы не нарушаем никаких физических законов даже
при том, что мы все же не имеем всех ответов . Продолжая использовать стандартную
методологию разработки, мы продолжаем узнавать все больше каждый день.
Спасибо за ваш интерес к нашей компании.
EVGRAY ENTERPRISES , INC
Стационарные генераторы EVGRAY
Назначение
Модель с генератором дает приблизительно 45 Вт энергии от 12 В автомобильной батареи
для обеспечения работы освещения при 110 В, транзисторного телевизора, радио и т.д.
Модель с генератором и батареей дает от 30 до 45 Вт для переносного освещения и
обеспечивает работу где угодно от своей собственной перезаряжаемой батареи.
Может быть использовано с любой 12В системой, такой как система легкового автомобиля,
грузовика, дома-прицепа, лодки, самолета и т.д. Может обеспечивать аварийное освещение и
питать дома и т.д. Всегда готово к использованию.
Значительно снижает риск пожаров в кемпингах, заменяя необходимость наличия сжатого
газа, оборудования с открытым огнем, такого как спички, зажигалки и т.д. Экономит время,
уменьшает неудобства и травмы от примусов, керосинок, у которых может лопнуть стекло и
т.д. Дает энергию для освещения, телевизоров, радио и т.д.
Характеристики
Стандартная разетка переменного тока, в которую можно подключить удлинитель.
Адаптер к прикуривателю для удобного подсоединения к батарее автомобиля.
Переключатель расхода батареи – увеличивает время, через которое необходима
перезарядка батареи.
Генератор автоматически выключается, когда отсоединяется нагрузка. Можеть быть оставлен
без присмотра в автомобиле с подключенным удлинителем для питания палаток и т.д.
Гибкий дизайн – может быть сделано в любых формах и размерах. Удобно переносить.
Безопасность и надежность
Совершенно безопасно. Никаких других опасностей поражения помимо тех, которые есть от
стандартного переменного тока.
Надежно. Нет движущихся частей, которые могут выйти из строя или вылететь наружу.
Экономичность и эффективность
Модель с встроенной батареей обеспечивает приблизительно 30 Вт энергии в течение 6
часов без подзарядки. Требуется всего 10-15 минут от автомобильного генератора или 30
амперного зарядного устройства, чтобы полностью восстановить специальную батарею
Evgray.
Модель со встроенным генератором обеспечит 45 Вт энергии в течение 72 часовых выходных
(или любого другого применения) и батарея еще будет способна завести двигатель.
Обеспечивает приблизительно на 50% большую светимость для ламп заданной мощности.
Генераторы питают нагрузку данной мощности намного дольше в сравнении с прямым
подключением к батарее, и намного большее время работы в сравнении с обычными
инверторами.
Низкая цена
Модель с генератором будет стоить примерно $50.
Модель с генератором и батареей будет стоить примерно $75.