Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита



Скачать 149.85 Kb.
Дата09.11.2012
Размер149.85 Kb.
ТипСтатья




ЯВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ И ВЫТАЛКИВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ

В МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТА

Дудышев В.Д.

ecolog@samaramail.ru
Самарский технической университет

Российская экологическая академия

Статья посвящена описанию и исследованию открытых автором статьи экспериментально в 2005 году новых физических явлений выдувания и вращения электрической дуги, в постоянном магнитном поле кольцевого постоянного магнита. Проделана серия опытов с различными электрическими дугами на постоянном, переменном и однополярном импульсном токах, помещенных в магнитное поле кольцевых и дисковых постоянных магнитов. с осевой намагниченностью. Рассматриваются результаты этих экспериментов, и на их основе делается попытка физического объяснения обнаруженных явлений. Предложены различные полезные устройства на основе использования данных физических явлений

Введение

Электрическая дуга крайне широко применяется в технике во всем мире

Наиболее ее широкое применение в электротехнологиях для сварки и резки металлов ..2002 год явился годом двух юбилеев: 200-летия со дня открытия электрической дуги и160-летия со дня рождения изобретателя сварки Н.Н.Бернардоса. В 1802 году русский ученый В.В.Петров впервые предложил использовать электрическую дугу для плавления металлов. В 1881 году талантливый русский инженер Н.Н.Бернардос Предложил электрическую сварку как способ использования электрической дуги для “соединения и разъединения металлов”. До конца физика и природа электрической дуги , например, импульсной , еще далеко не постигнуты.Но однако из истории науки, известно, что детальное изучение спектрального состава электрического разряда в газах и электрической дуги в конечном итоге уже привело ученых к теории строения атома

Но все ли мы знаем о электрической дуге ? Каково, например, силовое взаимодействие электрической дуги с магнитным полем постоянных магнитов ? Тут еще много неясного и таинственного. Мною открыты в опытах новые явления перемещения электродуги в магнитном поле постоянного кольцевого магнита с осевой намагниченностью В частности, конусное вращение электрической дуги. Об этих экспериментальных открытиях и новых знаниях о электрической дуге и повествует вкратце данная статья.


Влияние магнитного поля кольцевого и дискового постоянного магнита

на электрическую дугу

Это влияние, как показали опыты, весьма разнообразное и отражается в целом в виде перемещений электрической дуги по отношению к положению магнита, в зависимости от взаимного расположения дуги и магнита, причем перемещается она по-разному и совершенно различными способами, вплоть до ее вращения внутри кольцевого магнита
Явление выталкивания (выдувание) электрической дуги

магнитным полем кольцевого постоянного магнита

Вначале рассмотрим явление выталкивания-«выдувания» электрической дуги магнитным полем дугового постоянного магнита. Опытная установка по изучению этого явления состоит из дугового постоянного магнита 1, двух электродов 2,3 и источника напряжения (не показан на рисунке).В моих опытах по изучению взаимодействия Эл дуги с магнитным полем дугового постоянного магнита экспериментально обнаружено, что электрическая дуга постоянного тока выдувается магнитным полем в определенную сторону по отношению в зависимости от направления электрического тока в дуге, причем это ее выталкивание (выдувание) происходит в плоскости постоянного магнита и тем заметнее, чем сильнее магнит и сила тока в дуге (рис.1). В случае электрической дуги постоянного тока и электрической дуги, образованной однополярными импульсами высокого напряжения возле дугового или кольцевого постоянного магнита с осевой намагниченностью-такое магнито-электрическое выдувание электродуги из магнитного поля такого ПМ –одностороннее. Причем направление выдувания этой эл.дути определяется силой Ампера и меняется на противоположное при реверсе направления эл тока в дуге или при развороте на 180 град плоскости самого постоянного магнита .

Электрическая дуга переменного тока выдувается постоянным магнитным полем кольцевого ПМ поочередно в обе стороны, дважды за период. Причем в процессе этого выдувания дуги –она расщепляется и образуется веер вторичных электрических дуг и возникает эффект ее звукового характерного гудения. Отметим, что в зависимости от параметров дуги и ПМ выдувание дуги может сопровождаться и ее гашением.



В-эл дуга от однополярных импульсов тока

Рис.1 Выдувание(выдавливание )электродуги постоянным магнитным полем ПМ

1.Дуговой ПМ , 2,3- электроды ,4- электрическая дуга

5 Кольцевой ПМ с осевой намагниченностью –вариант опыта В

А- дуга постоянного тока Б- дуга переменного тока В- импульсная эл дуга
Явление вращения импульсной электрической дуги

в постоянном магнитном поле постоянного магнита с осевой намагниченностью
Первая в мире электрическая машина была изобретена знаменитым ученым М.Фарадеем в 1831 году, на основе его известного опытного открытия -вращения ртути, в магнитном поле, через которую пропускался электрический ток, в плоскости перпендикулярной магнитным силовым линиям постоянного магнита ..

Эта первая электрическая машина являлась по- существу простейшей униполярной электрической машиной, в которой магнит приводил во вращение проводник с током , причем функцию проводника - ротора выполняла сама ртуть. Возникает закономерный вопрос о аналогии.

.А будет ли вращаться электрическая дуга в постоянном магнитном поле постоянного магнита ? И если да – то какая наиболее простая конструкция и электрическая схема такой установки ?

Об этом ниже в данной статье .Импульсная электрическая дуга до сих пор практически не исследована .

До недавнего времени явление вращения импульсной электродуги, образованной от однополярных высоковольтных импульсов в постоянном магнитном поле постоянного кольцевого магнита ПМ с осевой намагниченностью и в воздухе - было неизвестно.

Впервые этот эффект вращения такой импульсной электрической дуги открыт мною в опытах в 2003 г. После этого первого моего опыта с вращением электрической дуги, в частности в виде конуса, образованной высоковольтными импульсами напряжения с определенной частотой и скважностью в кольцевом ПМ , данные опыты повторяли и некоторые мои соратники, в частности, Писковатсков А.И..

С 2003 г. у меня накопился уже достаточно солидный экспериментальный материал по изучению этих явлений и в данной статье я привожу наиболее интересные его результаты. Ниже приведены фото разных экспериментов по опытному изучению этого явления. Так в чем же суть физики этого явления вращения этой дуги в поле ПМ и что такое вращающаяся дуга ??? Попробуем вместе разобраться в причинах этого необычного явления вращательном движении импульсной электрической дуги в поле кольцевого магнита ПМ

Ниже на рис. 2,3. приведены поясняющие иллюстрации к опытной установке и проведенным на ней опытам с перемещением вращением электрической дуги и по объяснению физики вращения электрической дуги в поле постоянного магнита

На рис. 4 приведена в упрощенном виде реальная конструкция простейшей опытной установки для изучения явления вращения дуги в магнитном поле ПМ
На рис.5 приведена типовая принципиальная электронная схема автогенератора электрических импульсов 10 кв 6 кгц
На рис. 6-9 приведены фото опытов с вращением электрической дуги в магнитном поле круглых постоянных магнитов с осевой намагниченностью
На рис. 10, 11 приведена конструкция магнитной свечи зажигания с вращением эл искры



Рис. 2 К объяснению явления вращения импульсной эл дуги в поле кольцевого ПМ
Физическая сущность явления вытеснения и вращения электрической дуги

в магнитном поле кольцевого постоянного магнита

Электрическую дугу, размещенную в магнитом поле ПМ, вероятно, движет и вращает именно поперечная электромагнитная сила Ампера. Скорее всего, и в импульсной электрической дуге происходит именно это силовое взаимодействие дуги с магнитным полем .Вполне правильно считать, что магнитное поле ПМ просто отклоняет электроны и ионы электрической дуги в поперечную сторону -электродинамической силой Ампера в поперечном направлении по отношению к направлению тока и силовых магнитных линий ПМ -что и заставляет эл дугу перемещаться вращаться

Варианты траектории и направления перемещения электрической дуги в магнитном поле ПМ

В зависимости от взаимного расположения дуги и ПМ возможны разные варианты этого перемещения дуги в поле кольцевого постоянного ПМ с осевой намагниченностью

Линейное перемещение импульсной электродуги (выдувание ее из ПМ) зафиксировано в опытах при расположении электродов и траектории электродуги за пределами постоянных кольцевых магнитов .

Вращение эл дуги В случае совмещения центра вращения кольцевого ПМ и центрального электрода, или если один из электродов размещен коаксиальной с осью вращения кольцевого магнита, а второй- кольцевой- то возникает вращения электродуги с определенным направлением ее вращения.

Траектории вращения электродуги в магнитном поле кольцевого ПМ

Нашими опытами доказано, что если центр вращения плоского кольцевого магнита совпадает в плоскости с торцом центрального электрода- то вращение электрической дуги- круговое . Если центр вращения кольцевого ПМ не совпадает с рабочим торцом центрального электрода, причем центральный электрод удален от плоскости кольцевого ПМ, то возникает конус вращения электрической дуги с основанием конуса –на кольцевом электроде и вершиной конуса на центральном электроде

Направление перемещения и вращения импульсной эл дуги в магнитном поле кольцевого ПМ с осевой намагниченностью

Силовое взаимодействие тока дуги с магнитным полем ПМ и перемещение электрической дуги обусловлено силой Ампера и осуществляется по известному в электромеханике «правилу левой руки» и чем то напоминает перемещение проводника в магнитном поле

Как показывают опыты, на перемещение дуги в частности, на направления вращения дуги указывает большой палец левой руки при условии что сама ладонь остальными пальцами показывает направление протекания эл тока от + к минусу ,а силовые магнитные линии от ПМ входят в эту ладонь с открытой ее стороны
Вероятно, суммарная энергия вращающейся эл дуги с учетом ее кинетической энергии вращения при ее вращении в магнитном постоянном поле - даже возрастает по сравнения с обычной электродугой за счет этой прибавки кинетической энергии от магнитного поля
Скорость вращения дуги зависит не только от частоты импульсов и величины тока в дуге, и величины магнитной индукции ПМ в рабочем зазоре между электродами, но и от баланса движущей силы Ампера и силы аэродинамического сопротивления воздуха действующих на дуговой столб. С разряжением воздуха в рабочей зоне дуги скорость вращения эл дуги возрастает при прочих неизменных параметрах установки .
Отметим, что размеры кольцевого постоянного магнита для возникновения данного эффекта вращения эл дуги не имеют преобладающего значения. Для начала ее вращения важно лишь условие совпадения оси вращения магнита и центрального электрода и обеспечения величины рабочего зазора между центральным электродом и вторым кольцевым электродом и параметров источника электрических импульсов, достаточных для возникновения и протекания электрической дуги между ними,


Конус вращения

электрической дуги

электроды

Импульсный источник электропитания

Кольцевой электрод

- дисковый магнит с электропроводным покрытием


Рис.3 .Конусное вращение электрической дуги над дисковым постоянным магнитом


Постоянный магнит


Рис.4 Конструкция простейшей опытной установки

для изучения явления вращения дуги в поле ПМ


Рис.5 Электронная схема автогенератора электрических импульсов 10 кв 6 кгц


1

3

2

N

На центральном электроде +10 кв 6кгц

-

кольцевой электрод- на нем минус -10 кв 6 кгц

На центральном электроде +10 кв 6кгц

Подсветка электроде +10 кв 6кгц

Рис.6

Фото вращение электрической дуги в плоскости кольцевого постоянного магнита

при подаче модулированной пачки высоковольтных импульсов напряжения на электроды

Обозначение :

1. Кольцевой постоянным магнит 2- центральный электрод 3 вращения дуги

Магнит ферритовый .Импульсы напряжения –на электроды на частоте 6 кгц амплитуда импульсов 10 кв скважность 120 угловых градусов

На фото рис.6 отчетливо видны отдельные эл дуги, образованные в зазоре меду электродами, от каждого электрического импульса и виден сектор бегущей плазмы дуги в ПМ, обусловленный модуляцией пачки импульсов .в 120 эл градусов , и занимающий примерно одну треть поверхности внутри кольцевого ПМ Т.е. по существу таким образом можно получать вращение плазмы и вращающееся электромагнитное поле.

1

3

2

N

Рис.7 Фото вращения электрической дуги при непрерывной подаче эл. импульсов
Две электрические дуги с противоположным направлением вращения в кольцевом и дисковом ПМ

Ранее мною была также проведенная серия опытов с вращением электрической дуги переменного тока с различной частотой в кольцевом и дисковом магнитах ПМ Зафиксирован эффект «гребенки» -обнаружено в опытах возникновения и вращения в противоположные стороны сразу двух электрических дуг - от прямой и обратной полуволн тока за период переменного питающего напряжения с образованием более плотной суммарной холодной плазмы вращения двух дуг внутри кольцевого ПМ или в конусе вращения вокруг дискового неодимового ПМ( рис.9)
Анализ некоторых результатов опытов

по изучению явления вращения эл дуги в поле ПМ
Опыты показывают, что скорость вращения дуги зависит не только от частоты импульсов и величины тока в дуге, и величины магнитной индукции ПМ в рабочем зазоре между электродами, но и от баланса движущей силы Ампера и силы аэродинамического сопротивления воздуха действующих на дуговой столб.

Были проведены также опыты по изучению явления дуги в поле ПМ в разряженной атмосфере Выяснилось,. в частности, нелинейное влияние вакуумирования на поведение во вращении электрической дуги .Эти исследования необходимо продолжить.


2

3

N


Рис.8 Фото вращения электрической дуги 3 при непрерывной подаче эл. импульсов на электроды при снижении амплитуды напряжения и повышении частоты импульсов

3

2

1

Рис.9 Фото магнитного эффекта конусного вращения электрической дуги 3 конусом на электропроводящий дисковый постоянный магнит при несовпадении плоскости кольцевого постоянного магнита 1 с центральным электродом 2

Магнит- дисковый -сплав неодима Диаметры ПМ Внешний 60 мм и внутренний -20 мм Расстояние центрального электрода 2 от дискового ПМ – 10 мм В качестве второго электрода использован сам ПМ покрытый электропроводящим хромовым покрытием Параметры электрических импульсов 10 Кв , 6 кгц
Полезные применения открытых явлений вращения электрической дуги в магнитном поле постоянного круглого магнита

Открытые новые электромеханические явления различных перемещений электрической дуги в магнитном поле круглых ПМ с осевой намагниченностью, и устройства для их осуществления, особенно эффект вращения электрической дуги могут быть с успехом применены в различных сферах. Например, в сфере образования и в сфере техники..

В сфере образования они могут быть с успехом применены в качестве наглядных демонстрационных пособий по физике и электротехнике в учебных заведениях разного уровня. Они могут быть также широко применены и в металлообработке и в энергетике, например, в перспективных электромагнитотехнологиях с применением электрической дуги и в новейших устройствах широкого спроса, в частности в магнитных свечах зажигания для ДВС автотранспорта, в котельных установках –в комбинированных магнитных свечах -форсунках, в миниплазматронах нового поколения, а также для различных электрогидроударных(ЭГД) - технологий и ЭГД-установок, например, для электрогидроударных двигателей, работающих от воды и на воде, и в альтернативной энергетике , например для ультрасовременных малозатратных водородных технологиях импульсной электромагнитной диссоциации воды на Н2 и О2, и прочее. Эти открытия однозначно являются значимой вехой развития в науках о электричестве, магнетизме и прикладных науках , в частности, применимых и в электротехнологиях нового поколения

МАГНИТНАЯ СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ С ВРАЩЕНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ
Ниже на простом примере покажем применение открытого явления вращения электрической импульсной дуги в новой магнитной свече зажигания

Приведем упрощенную конструкцию магнитной свечи зажигания для тепловых моторов

На рис.10, показаны упрощенная конструкция магнитной свечи зажигания для ДВС

с внешним постоянным магнитом и на рис.11- приведена ее упрощенная изометрия .

Обозначения к рис. 10,11

1.центральный электрод магнитной свечи зажигания

2.острие центрального электрода из жаростойкой стали (победит)

3. электрический изолятор

4.ввертная часть свечи

5 второй кольцевой электрод

6. упорная шляпка свечи

7. постоянный магнит

8.магнитный концентратор – стальная пластина (8-1-наворачивается на вертикальный стандартный наконечник свечи

9. боковой отвод –наконечник для подсоединения +30Кв

10.эл.свеча с сборе

11.корпус двигателя (немагнитный )

12.блок высокого напряжения (=30Кв)

13.вращающаяся электрическая дуга

14.магнитное пространство внутри кольцевого ПМ для вращения эл .дуги между центральным и втором кольцевом электродами


Выводы
1.Экспериментально обнаружено явление выдавливания(выдувание ) электрической дуги магнитным полем постоянного магнита (ПМ) с осевой намагниченностью. Этот эффект протекает несколько различно в зависимости от параметров электрической дуги и ПМ
2. Экспериментально обнаружено явление вращения электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита (ПМ) с осевой намагниченностью. Этот эффект протекает несколько различно в зависимости от параметров электрической дуги и вида ПМи сопровождается акустическим и электромагнитным шумом , зависящем от параметров дуги и параметров круговых постоянных магнитов
3. Экспериментально обнаружено конусное вращение электрической дуги в поле постоянного магнита, выполненного в виде кольца или диска с осоевой намагниченностью Причем при несовпадении плоскости постоянного магнита с кольцевым электродом и центрального электрода возникает конус вращения электрической дуги, а при совпадении – возникает круговое вращение электрической дуги как на постоянном токе, так и при однополярных импульсах напряжения , подаваемого на эти электроды .
4.Скорость вращения электрической дуги в поле круглого постоянного магнита пропорциональна величине тока и напряженности магнитного поля ПМ
5. Электрическая дуга переменного тока образует в круглом постоянном магните с осевой намагниченностью сразу два вращающихся сектора плазмы , причем в разные стороны
6. Выдувание электрической дуги постоянного тока в поле ПМ происходит в одну сторону, электрической дуги переменного тока- в две противоположны стороны

Это магнитное выдувание электрической дуги происходит с образованием меандров (расслоения ) дуги и с возникновением характерного шума- акустического звучания дуги
7. С повышении напряженности магнитного поля круглого магнита эффект выдувания электрической дуги переходит в новый эффект ее импульсного электромагнитного гашения Это явление может быть с успехом использовано в электросварочных технологиях
8. В поведение вращающейся электрической дуги в поле постоянного круглого магнита , имеются существенные парадоксальные особенности и закономерности, в зависимости от степени разреженности атмосферы воздуха, не укладывающиеся в привычные представлении о аэродинамическом торможении дуги и взаимодействии ее с атмосферой
9.Открытые эффекты движения эл дуги наблюдаются и в электромагнитном постоянном поле, образованном соленоидами , причем тем сильнее, чем выше их магнитная индукция
10 Наиболее широкое применение, по- видимому, найдет явление вращения электрической дуги в магнитном поле. Например, в магнитных свечах зажигания для электроискровых ДВС автотранспорта., а также, в теплоэнергетике, например в магнитных горелках нового поколения, в магнитных плазматронах и прочее
11.. ..Открытые физические явления имеют большое значение для гносеологии, науки и техники, а также для различных прикладных наук, в частности , для электротехнологий.

Заключение
Проведенные экспериментальные исследования поведения электрической дуги в постоянном магнитном поле круглых постоянных магнитов привели к обнаружению нескольких новых явлений открытий и появлению пионерских изобретений на их основе.

Открытые физические явления имеют большое значение для гносеологии, науки и техники, а также для различных прикладных наук, в частности ,для электротехнологий.

Без сомнения, в скором времени, данные экспериментальные открытия будут широко применены в различных новых технологиях, в частности, в электротехнологиях, моторостроении, и в теплоэнергетике

Литература


  1. Дудышев В.Д. Методы преобразования энергии электрогидравлического улара и кавитации жидкости в тепло и иные виды энергии –«Новая Энергетика», январь, №1(20). 2005 г.

  2. Дудышев В.Д. Новые методы извлечения и полезного использования внутренней энергии веществ -–«Новая Энергетика», январь,№1(20). 2005 г.

  3. Дудышев В.Д. Революционные открытия, изобретения и технологии для решения глобальной энергетической проблемы –«Новая Энергетика», январь, №1(20). 2005 г.

Похожие:

Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита icon+ 2 Магнитное поле
Хорошо известно магнитное поле Земли, которое рассматривается в виде большого постоянного магнита. Полюсы этого магнита почти совпадают...
Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита iconМоделирование и оптимальное управление процессом индукционного нагрева алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле постоянного тока
Процессом индукционного нагрева алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле
Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита iconЛекция № Магнитное поле Магнитная индукция и напряженность магнитного поля
Расчет магнитных полей. Сила Ампера. Сила Лоренца. Контур с током в магнитном поле. Работа по перемещению проводника и контура с...
Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита icon1. При перемещении магнита в катушке постоянного магнита в ней воз­никает электрический ток. Это явление называется
При перемещении магнита в катушке постоянного магнита в ней воз­никает электрический ток. Это явление называется а электростатической...
Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита iconЭлектронная структура квантовой точки в магнитном поле
Найдена новая серия магических чисел для полного углового момента m электронов в квантовой точке в сильном магнитном поле
Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита iconЛекция магнитооптические явления, Гиротропия
Феноменологическое описание, диэлектрическая проницаемость кубического кристалла в магнитном поле
Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита iconСтатья из журнала, вып. 618, с. 132, 1914 г
Существование явления Зеемана – разложения спектральных линий в магнитном поле давно наводило физиков на мысль о возможности аналогичного...
Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита iconМагнитное поле и его графическое изображение. 9кл
Демонстрации: 1 демонстрация взаимодействия постоянных магнитов; 2 демонстрация опыта Эрстеда; 3 демонстрация силовых линий постоянного...
Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита iconКонтрольная работа №2 «Электромагнитное поле»
Плоская прямоугольная катушка из 200 витков со сторонами 10 и 5 см находится в однородном магнитном поле индукцией 0,05 Тл. Какой...
Явления вращения и выталкивания электрической дуги в магнитном поле постоянного магнита iconОценка Баллов
Какие места постоянного магнита оказывают наибольшее магнитное действие? Как их называют?
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org