генератор механической вращательной энергии (варианты)

Формула изобретения

1. Генератор механической вращательной энергии, характеризующийся тем, что он выполнен в виде немагнитного колеса, установленного осью-ступицей на подшипниках неподвижной немагнитной вилки, его ось-ступица и обод соединены между собой К спицами, расположенными на одинаковом угловом расстоянии =2 /К, где К=2, 3, 4, ..., на каждой из которых соосно вплотную к ободу колеса и на некотором расстоянии от оси-ступицы, установлено тонкостенное тело из сверхпроводникового материала, вокруг стенки которого в продольном направлении намотана сверхпроводниковая обмотка со сверхпроводниковым ключом, а на оси-ступице в качестве устройства подведения электропитания размещен двухкольцевой коллектор, к которому подсоединены выводы каждой сверхпроводниковой обмотки, и через скользящие контакты подключен источник электропитания запитки, а к оси-ступице присоединена механическая нагрузка, при этом указанные сверхпроводниковые элементы помещены в криостаты, причем немагнитное колесо размещено во внешнем магнитном поле, направление максимального значения вектора магнитной индукции которого перпендикулярно плоскости его вращения.

2. Генератор механической вращательной энергии, характеризующийся тем, что он выполнен в виде немагнитного колеса, установленного осью-ступицей на подшипниках неподвижной немагнитной вилки, его ось-ступица и обод соединены между собой К спицами, расположенными на одинаковом угловом расстоянии =2 /К, где К=2, 3, 4, ..., на каждой из которых соосно вплотную к ободу немагнитного колеса и на некотором расстоянии от оси-ступицы, установлено тонкостенное тело из сверхпроводникового материала, вокруг стенки которого в продольном направлении намотана сверхпроводниковая обмотка со сверхпроводниковым ключом, а на оси-ступице в качестве устройства подведения электропитания размещен двухкольцевой коллектор, к которому подсоединены выводы каждой сверхпроводниковой обмотки и через скользящие контакты подключен источник электропитания запитки, а к оси-ступицы присоединена механическая нагрузка, причем параллельно плоскости вращения немагнитного колеса соосно с одной из сторон от него на неподвижной немагнитной вилке установлена сверхпроводниковая кольцевая катушка возбуждения магнитного поля со сверхпроводниковым ключем, запитываемая от источника электропитания запитки и создающая в плоскости вращения немагнитного колеса поперечное магнитное поле, при этом указанные сверхпроводниковые элементы помещены в криостаты.

3. Генератор механической вращательной энергии, характеризующийся тем, что он выполнен в виде немагнитного колеса, установленного осью-ступицей на подшипниках неподвижной немагнитной вилки, его ось-ступица и обод соединены между собой К спицами, расположенными на одинаковом угловом расстоянии =2 /К, где К=2, 3, 4, ..., на каждой из которых перпендикулярно к ней, вплотную к ободу немагнитного колеса, установлено тонкостенное тело из сверхпроводникового материала, вокруг стенки которого в продольном направлении намотана сверхпроводниковая обмотка со сверхпроводниковым ключом, а на оси-ступице в качестве устройства подведения электропитания размещен двухкольцевой коллектор, к которому подсоединены выводы каждой сверхпроводниковой обмотки, и через скользящие контакты подключен источник электропитания запитки, а к оси ступицы присоединена механическая нагрузка, причем параллельно плоскости вращения немагнитного колеса соосно и по обе стороны от него на неподвижной немагнитной вилке установлены две сверхпроводниковые кольцевые катушки возбуждения магнитного поля с ключом, запитываемые от источника электропитания запитки и создающие в плоскости вращения немагнитного колеса магнитное поле, при этом все сверхпроводниковые элементы помещены в криостат.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения механической вращательной энергии, возникающей за счет взаимодействия магнитного поля внешнего пространства, например магнитного поля Земли, и магнитного поля нескольких Автономных эквивалентов отрезка проводника с током [1] (далее по тексту - Эквивалент), перемещающихся во вращательном движении поперек магнитно-силовых линий этого внешнего магнитного поля.

В технической и патентной литературе устройств, аналогичных предлагаемому генератору механической вращательной энергии, не обнаружено.

Целью генератора механической вращательной энергии (далее по тексту Генератор) является, при помещении Генератора во внешнее магнитное поле (1-ый вариант), получение механической вращательной энергии, которая может быть использована для получения электрической энергии, путем конструктивного объединения Генератора и генератора электрического тока - электрогенератора.

Указанная цель достигается тем, что используется сила, действующая на Автономный эквивалент отрезка проводника с током [1] (далее по тексту - Эквивалент), помещенный в магнитное поле внешнего пространства, в частности в магнитное поле Земли. В данном описании Эквивалентом названа (в соответствии с [1]) совокупность декларируемых в формуле изобретения полого тонкостенного цилиндрического тела из сверхпроводникового материала, вокруг стенки которого в продольном направлении намотана сверхпроводниковая обмотка, вводы которой подключены к сверхпроводниковому устройству импульсной накачки магнитного потока- Вводы этого устройства накачки магнитного потока, т.е. вводы Эквивалента, через коллекторные кольца и скользящие контакты подключены к источнику электропитания.

При этом Генератор выполнен (см. фиг.1) в виде изготовленного из немагнитного материала колеса, установленного осью-ступицей 1 на подшипниках немагнитной вилки 2, ось-ступица и обод 3 которого соединены между собой К спицами, расположенными на одинаковом угловом расстоянии =2 /К, где К=2, 3, 4... - число спиц, на каждой из которых, соосно, вплотную к ободу колеса, и на некотором расстоянии от оси-ступицы, установлен Эквивалент 5, а на оси-ступице, в качестве устройства подведения электропитания, размещен двухполюсный кольцевой коллектор 7 (см. фиг.4, на фиг.1 не показан), к каждому кольцу которого единообразно подсоединены вводы каждого Эквивалента, и к этим кольцам, через элементы передачи электроэнергии - скользящие контакты 8, например, через щетки или жидкометаллические токосъемные устройства [4, гл.18, с.236, рис.18.2; С.263, рис.18.12], и через замкнутые ключи (и/или врубные разъемы), подключен отключаемый источник электропитания (ОИЭП), предназначенный для предварительной (первоначальной) запитки до оптимального значения током сверхпроводниковой обмотки каждого Эквивалента, а к оси 6 оси-ступицы 1 непосредственно (или через узел механического соединения, или через электромагнитную муфту) присоединена механическая нагрузка - потребитель вращательной энергии, в частности, электрогенератор - например, сверхпроводниковый униполярный электрогенератор (СПУЭГ) [4, гл.18], или иного типа. Все сверхпроводниковые элементы до времен появления сверхпроводниковых материалов, не требующих охлаждения, помещены в криостаты, создающие и поддерживающие условия функционирования этих элементов в сверхпроводящем состоянии, а Генератор устанавливается во внешнем магнитном поле, например, в магнитном поле Земли, так, чтобы направление максимального значения вектора магнитной индукции внешнего магнитного поля было перпендикулярно плоскости вращения колеса.

Целью изобретения по 2-му варианту является исключение зависимости от магнитного поля внешнего пространства и создание самодостаточности системы Генератор - электрогенератор.

Указанная цель достигается тем, что в Генератор (см. фиг.1 и фиг.4), содержащий изготовленное из немагнитного материала колесо, установленное осью 6 оси-ступицы 1 на подшипниках неподвижной немагнитной вилки, с установленными на спицах 4 колеса, соосно с ними, эквивалентами отрезка проводника с током (далее Эквиваленты) 5, укрепленный на оси-ступице двухполюсный кольцевой электроколлектор 7, к каждому кольцу которого единообразно подсоединены вводы каждого Эквивалента, к кольцам электроколлектора через скользящие контакты 8 и через замкнутые ключи (и/или через размыкаемые разъемы) подключен отключаемый источник электропитания (ОИЭП) предварительной, первоначальной запитки Эквивалентов током, а к оси оси-ступицы присоединена механическая нагрузка - электрогенератор, например, сверхпроводниковый униполярный электрогенератор, в Генератор в плоскости вращения колеса и соосно с этим колесом, снаружи, установлен и укреплен на вышеупомянутой вилке индуктор 9 [4, гл.18] - сверхпроводниковая кольцевая катушка возбуждения магнитного поля, запитываемая от источника электропитания через устройство накачки магнитного потока [3, гл.Х1], например, через циклический трансформатор апериодического тока [4, гл.10, §10.4], создающая в плоскости вращения колеса Генератора поперечное магнитное поле, причем все сверхпроводниковые элементы Генератора до времен появления сверхпроводниковых материалов, не требующих охлаждения, помещены в криостаты, создающие и поддерживающие условия функционирования сверхпроводниковых элементов Генератора в сверхпроводящем состоянии.

Целью изобретения по п.3 является расширение конструктивно-компоновочных возможностей, заключающееся в том, что, в отличие от плоского расположения элементов Генератора (1-го и 2-го вариантов), в Генераторе 3-го варианта расположение его элементов приводит к возможности применения объемной компоновки, т.е. позволяет, увеличив длину Генератора вдоль его оси, уменьшить его диаметр, не ухудшая мощностных параметров. Такая возможность позволяет сконструировать Генератор так, чтобы его можно было поместить в удлиненное пространство ограниченного диаметра, например, в корпусе ракеты, что при плоской конструкции Генератора приводит к определенным трудностям. Указанная цель достигается тем, что изготовленное из немагнитного материала колесо, установлено осью-ступицей на подшипниках немагнитной вилки, ось-ступица и обод которого соединены между собой несколькими спицами, расположенными на одинаковом угловом расстоянии =2 /К, где К=2, 3, 4, ... - число спиц, на каждой из которых, вплотную к ободу колеса, и перпендикулярно этим спицам своей средней частью, установлено полое тонкостенное цилиндрическое тело из сверхпроводникового материала, вокруг стенки которого в продольном направлении намотана сверхпроводниковая обмотка, вводы которой подключены к сверхпроводниковому устройству импульсной накачки магнитного потока, а на оси оси-ступицы, в качестве устройства подведения электропитания, размещен двухкольцевой коллектор, к каждому кольцу которого единообразно подсоединены вводы вышеупомянутых сверхпроводниковых импульсных устройств накачки магнитного потока каждой вышеупомянутой обмотки (т.е. Эквиваленты), и к этим кольцам, через скользящие контакты, подключен источник электропитания, а к оси оси-ступицы непосредственно или через узел механического соединения, или через магнитную муфту, присоединена механическая нагрузка, причем для создания в плоскости вышеупомянутого колеса магнитного поля, вектор которого направлен перпендикулярно вышеупомянутым полым тонкостенным цилиндрическим телам из сверхпроводникового материала со сверхпроводниковыми обмотками (т.е. к Эквивалентам), снаружи колеса по одну и по другую сторону от пего параллельно его плоскости установлены подключенные к источнику электропитания через сверхпроводниковые устройства импульсной накачки магнитного потока сверхпроводниковые индукторы так, что оконечности вышеупомянутых полых тонкостенных сверхпроводниковых цилиндрических тел со сверхпроводниковыми обмотками (т.е. оконечности Эквивалентов) расположены с некоторым зазором между катушками индукторов, при этом указанные выше сверхпроводниковые элементы помещены в криостаты (или - в один общий криостат).

На фиг.1 изображен генератор механической вращательной энергии (Генератор).

На фиг.2 показаны обозначения размеров и некоторых величин, необходимых для описания работы Генератора.

На фиг.3 приведен рисунок [2, рис.156], иллюстрирующий результат взаимодействия магнитного поля внешнего пространства и циркулярного магнитного поля линейного тока, в нашем случае - тока Эквивалента [1].

На фиг.4 приведена упрощенная схема электро-механических соединений Генератора (системы Генератор-электрогенератор).

На фиг.1 и фиг.4 позициями обозначено:

1 - ось-ступица колеса Генератора;

2 - неподвижная немагнитная вилка (или корпус Генератора);

3 - обод колеса;

4 - спицы с установленными на них Эквивалентами;

5 - Эквиваленты (включающие в себя тонкостенное тело из сверхпроводникового материала, вокруг стенки которого в продольном направлении намотана сверхпроводниковая обмотка, вводы которой подключены к выходным выводам устройства импульсной накачки магнитного потока);

6 - ось (вал) оси-ступицы 1, к которой механически подсоединен ротор (якорь) электрогенератора;

7 - кольца электроколлектора, установленные через изолирующую прокладку на оси-ступице 1 Генератора,

8 - вводы электропитания, через скользящие контакты и кольца электроколлектора единообразно соединенные со вводами Эквивалентов;

9 - индуктор Генератора (включающий в себя последовательно соединенные кольцевую сверхпроводниковую катушку и устройство импульсной накачки магнитного потока).

На фиг.4 обозначено:

УНМП - устройство накачки магнитного потока;

БУ - блок управления;

СПУЭГ - сверхпроводниковый униполярный электрогенератор;

ДСВ - датчик скорости вращения оси (вала) Генератора;

ЭН - электропагрузка, например; сверхпроводниковый индуктивный накопитель электроэнергии (СПИНЭ) и/иди криогенная аппаратура, предназначенная для поддержания сверхпроводящего состояния сверхпроводниковых элементов и устройств Генератора;

ОИЭП - отключаемый источник электропитания, предназначенный для первоначальной (предварительной) запитки током Эквивалентов 5 и индукторов 9;

МН - механическая нагрузка.

Угловыми стрелками обозначены цепи сигналов управления, тонкими стрелками - цепи электропитания.

[Поскольку в предлагаемом Генераторе применен Эквивалент [1], то данную заявку можно отнести к разряду заявок «на применение». Однако Генераторов, подобных предлагаемому, не известно, поэтому данную заявку следует отнести к разряду заявок «на устройство»].

Работа Генератора основана на особых свойствах примененных в нем Эквивалентов [1]. Эквивалент - это электромагнитно-силовой элемент, представляющий собой полое тонкостенное протяженное тело, выполненное из сверхпроводникового материала, вокруг стенки которого в продольном направлении намотана сверхпроводниковая, замкнутая через внутренний источник электропитания, включающий в себя схему управления и защиты [4, гл.10, рис.10.2, рис.10.3] и устройство накачки магнитного потока [3, гл.Х1], или, например, циклический трансформатор апериодического тока [4, гл.10, §10.4), обмотка, по которой протекает незатухающий ток. Полое тонкостенное протяженное сверхпроводниковое тело («труба») в сверхпроводящем состоянии является «идеальным» диамагнитным экраном [11, с.72-75, 13, с.65, 66, 72-75], экранирующим части витков обмотки, расположенные в его полости как от магнитного поля наружной части обмотки, так и от магнитного поля внешнего пространства.

Предполагается, что до времен, когда появятся сверхпроводниковые материалы, не требующие охлаждения, каждый Эквивалент и иные сверхпроводниковые узлы заключены в криостат и приведены в сверхпроводящее состояние.

Токи витков обмотки (при ее запитке током) индуцируют в сверхпроводящей поверхности экрана суммарный ток, направление которого совпадает с продольным направлением тока в проводе обмотки. Токи обмотки и экрана генерируют циркулярные магнитные поля, которые снаружи обмотки циркулируют вокруг продольной оси Эквивалента в том же направлении и, складываясь, простираются в бесконечность. Магнитные поля, создаваемые обратными токами обмотки и экрана в полости экрана, практически полностью взаимно компенсируются так, что суммарное магнитное поле в полости экрана практически равно нулю. Можно сказать, что сверхпроводящий экран экранирует токи и поля, циркулирующие в его полости, то есть они никак не проявляют себя снаружи Эквивалента. Наружные поля также практически не проникают в полость экрана [11, с.72-75; 13] и не взаимодействуют с полями полости, тем более, что суммарное значение полей токов обмотки и экрана в полости экрана равно нулю.

Таким образом, Эквивалент представляет собой как бы отрезок проводника, в поверхности которого ток обмотки и ток экрана протекают в одном и том же продольном направлении от одного конца Эквивалента к другому его концу. А как известно, [2, §76, §84], на отрезок проводника массы m, длины l, с продольным поверхностным током I, помещенный в магнитное поле внешнего пространства перпендикулярно магнитно-силовым линиям этого поля (т.е. перпендикулярно к вектору магнитной индукции В поля), действует (движущая) сила Ампера F_A=B·l·I или m·а = B·l·I (т.к. F_A=m·а), направление которой определяется правилом «левой руки» [2, §76, рис.111]. Результат взаимодействия магнитного поля внешнего пространства и циркулярного магнитного поля проводника (Эквивалента) проиллюстрирован рисунком [2, рис.156], представленным на фиг.3.

Следовательно, с началом запитки Эквивалента, помещенного в магнитное поле, током dI от внешнего источника электропитания появится действующая на Эквивалент движущая сила, направленная перпендикулярно к продольной оси Эквивалента

dF_A=m·da=B·l·dI, где В нормальная составляющая магнитного поля внешнего пространства.

В отсутствие поля тяготения отдельный (свободный) Эквивалент под действием силы dF_A начнет перемещаться в пространстве внешнего магнитного поля с ускорением

da=dF _A/m=B·(l/m)·dI.

А в Генераторе под действием на Эквиваленты силы dF_A колесо начнет вращаться с возрастающей скоростью.

В Генераторе процесс запитки каждого Эквивалента током dI (до некоторого значения I _o) производится в соответствии с формулой [3, гл.Х1, (11.3); 4, ф-ла (10-1)]

u=L·dI/dt или dI=(u/L)·dt, или dI/dt=u/L

в течение времени Т_о, пока полный ток Эквивалента (I_o=I _э+I_об, [1]) не достигнет значения I_o=(u_o/L)·T _o, определяемого известными ограничивающими факторами (критический ток и критическая напряженность поля применяемых сверхпроводниковых материалов);

здесь L - индуктивность Эквивалента.

По прошествии времени Т_o внешний источник электропитания первоначальной запитки отключается с одновременным замыканием обмотки каждого Эквивалента на внутренний источник питания, необходимый для компенсации резистивных потерь [3, с.187], а также для осуществления требуемых корректировок под управлением системы автоматического регулирования. Внутренним источником электропитания могут служить вышеупомянутые униполярный генератор, топологический генератор, а также предварительно запитанный электроэнергией сверхпроводниковый индуктивный накопитель электроэнергии [13, с.21-23] (далее, в рабочем режиме, питаемый электрогенератором).

Формула, отображающая силовое взаимодействие прямолинейного тока Эквивалента и магнитного поля внешнего пространства, приобретает классический вид F_A=m·а=B·l·I _o.

При вращательном движении Эквивалента в Генераторе (фиг.1, фиг.2) элементарная механическая работа, совершаемая током I_о Эквивалента, помещенного во внешнее магнитное поле с индукцией В, описывается формулой [2, §84]

A=B·I·dS=B·l·I·r·d ,

где dS=l·r·d - площадь, перекрываемая Эквивалентом при его вращательном движении под действием силы F_A от исходного положения до положения отмеченного углом (фиг.2),

d - приращение угола поворота Эквивалента при перемещении во вращательном движении поперек магнитно-силовых линий внешнего магнитного поля с нормальной к плоскости вращения Эквивалента составляющей индукции В, под действием силы dF _A=m·da=B·l·dI,

l - длина Эквивалента,

r - расстояние от оси Генератора до середины Эквивалента (плечо).

Поскольку F_A=m·a=B·l·I, то А=В·l·I·r·d =F_A·r·d =m·а ·r·d , здесь а - тангенциальное (линейное) ускорение средней точки Эквивалента,

r·d - путь, пройденный этой точкой по дуге окружности радиуса r при повороте Эквивалента на угол d (в радианах).

Если каждый Эквивалент Генератора выполнить, например, в соответствии со следующими размерами:

- радиус экрана r_э=l/20=0,05·l, где l длина экрана ( длина Эквивалента), диаметр экрана (% диаметр Эквивалента) d_э=l/10=0,1·l,

- толщина стенки экрана b_э=0,01 d_э =0,02 r_э=0,001·l,

то число витков, которое можно уложить в один слой вплотную (с некоторым зазором от поверхности экрана, приблизительно равным 50·10 ^-6 м) на внутренней поверхности экрана, наматывая обмотку вокруг его стенки в продольном направлении сверхпроводниковым проводом [7, с.182, нижний провод] с диаметром d _пр=400·10^-6 м (r _пр=200·10^-6 м),

будет

w=2 [r_э-(b_э+r _пр+50·10^-6)]/d _пр=2 ·[0,05·l-(0,001·l+250·10 ^-6)]/400·10^-6

Приняв для определенности, что длина Эквивалента l=1 м, найдем число витков обмотки w=6,28[0,05-(0,001+250·10^-6 )]/400·10^-6=6,28·48,75·10 ^-3/400·10^-6=765 750 вит.

В [1] приведена формула для оценки индуктивности Эквивалента, полученная с использованием формул [12, гл.10],

L=2·10^-7·l·w[ln(2l/r _об)+ln(2l/r_э)+2ln(2l/(r _об-r_э))-4],

где l - длина Эквивалента ( длина экрана),

w - число витков обмотки,

r _об - радиус наружного слоя обмотки (по осям провода),

r_э - радиус наружной поверхности экрана,

(r_об-r_э) - расстояние между поверхностью экрана и наружным слоем обмотки по осям провода,

ln - натуральный логарифм.

В процессе первоначальной запитки Эквивалента к моменту Т_о средняя точка Эквивалента приобретет тангенциальную скорость _o .

При этом приращение ускорения средней точки Эквивалента будет

da=(B·l/m)·dI=(B·l/m)·(dI/dt)·dt=(B·l/m)·(u/L)·dt, т.к. (dI/dt) u/L.

Интегрирование дает a _o =(В·l/m)·(u/L)·T_o .

А поскольку a_o (B·l/m)·T_o(dI/dt) и a_o =d /dt, то d /dt=(В·l/m)·T_o·(dI/dt) или d =(B·l/m)·Т_о·dI. И интегрирование дает выражение для скорости средней точки Эквивалента, приобретенной к моменту времени Т_о:

_o =(B·l/m)·I_o·T _o или _o =(B·l/m)·(u/L)·(T_o )², т.к. I_o=(u/L)·T _o;

или _o =(B·l/m)·(L/u)·(I_o )², т.к. T_o=(L/u)·I _o.

Таким образом,

а_o =(В·l/m)·I_o, a _o =(В·l/m)·(u/L)·T_o , a_о = _o /T_o;

_o =(B·l/m)·I_o·T _o, _o =(B·l/m)·(u/L)·(T_o )², _o =(B·l/m)·(L/u)·(I_o )²,

_o =a_o ·T_o.

[В вышеприведенных формулах u - некоторое, непосредственно не измеряемое напряжение; далее будет понятно, что u=w·R_э·u _об.]

В соответствии с [1], полный ток экрана I _э, выраженный через полный ток обмотки I _об, есть I_э=I_об ·r_э/(r_об-r _э).

Полный ток Эквивалента

I _o=I_э+I_об=I _об·[r_э/(r_об -r_э)+1]=I_об·R _э, где R_э=[r_э /(r_об-r_э)]+1,

откуда

I_э=I_об ·(R_э-1), а I_o =I_об·R_э, причем полный ток в сечении наружного слоя обмотки I _об=i_об·w, где i _об - ток, протекающий в проводе обмотки с числом витков w. Поэтому I_э=i_об ·w·(R_э-1), I_o =i_об·w·R_э .

Поскольку скорость нарастания тока в обмотке di _об/dt=u_об/L, то напряжение внешнего источника питания, приложенное к обмотке, будет u _об=L·di_об/dt.

В [4, гл.10, с.101] отмечено, что обычно принимается di_об /dt 1 А/с, при этом u_об=L·di _об/dt. (Скорость нарастания тока в проводе обмотки при некоторых условиях может достигать существенно больших значений [3, с.217, с.223], вплоть до 600 А/с [7, с.181]).

К моменту Т_о отключения внешнего источника питания и замыкания обмотки на внутренний источник питания, ток в проводе обмотки будет

i_об=(u _об/L)·T_o=(di _об/dt)·T_o.

Так как полный ток в сечении наружного слоя обмотки есть

I _об=i_об·w=(u_об /L)·Т_о·w, и в наружной поверхности экрана

I_э=I_об ·(R_э-1)=i_об·w·(R _э-1)=w·(R_э-1)·(u _об/L)·T_o, то полный ток Эквивалента (в его сечении) будет I_о=I _э+I_об=i_об·w·R _э

или I_о=(u _об·w/L)·R_э·T _o, где R_э=[r_об /(r_об-r_э)], откуда время первоначальной запитки можно определить как T _o=[(L/u_об·w)/R _э]·I_o.

Таким образом, для тангенциальной скорости средней точки Эквивалента к моменту Т_о можно записать

_o =(B·l/m)·I_o·T _o или _o =[(B·l/m)·(L/u_об·w)/R _э]·(I_o)² , или

_o =(B·l/m)·(u_об·w/L)·R _э·(T_o)² =(B·l·w/m)·R_э·(T _o)²·(di_об /dt).

Следует отметить, что в последнем выражении величины, стоящие в знаменателе, четко указывают на то, что инерционность Эквивалента характеризуется инерционностью массы m, и инерционностью индуктивности L. Чем больше m и L, тем большее время, необходимо для достижения заданной скорости вращения Генератора.

Для тангенциального ускорения средней точки Эквивалента можно записать

a_o = _о /T_o, a_o =(В·I/m)·I_o, или

а_o =(B·l·w/m)·R_э ·(u_об/L)·T_o =(В·l·w/m)·R_э·(di _об/dt)·T_o.

Ранее было показано, что элементарная механическая работа, соответствующая току I_о Эквивалента, помещенного во внешнее магнитное поле, описывается формулой [2, §84; 6, гл.1.1-1.4, конкретно: §1.1.5, §1.3.1]:

A=B·l·I_o·r·d =F_A·r·d =m·a ·r·d .

Механическая мощность (мгновениая мощность) [6, гл.1.1-1.4; конкретно: §1.3.1] на валу Генератора, соответствующая одному Эквиваленту, т.е. элементарная работа, совершаемая в единицу времени одним Эквивалентом Генератора, равна:

N ₁= A/dt=F_A·r·(d /dt)=F_A·r· =F_A· , где

(d /dt)= - угловая скорость поворота Эквивалента (радиан/с),

r· = - тангенциальная скорость средней точки Эквивалента, выраженная через плечо r и угловую скорость ;

используя F_A=B·l·I=B·l·(i _об·w·R_э), i _об=(u_об/L)·T,

_o =(B·l·w/mL)·R_э ·T²·u_об , u_об/L=di_об/dt, получим

N₁=[(B·l·w) ²/mL]·(R_э)² ·T²·(u_об /L)·u_об·T или

N ₁=[(B·l·w)²/mL]·(R _э)²·T² ·(di_об/dt)²·L·T - механическая мгновенная мощность на валу Генератора, соответствующая одному Эквиваленту.

N_K=К·N ₁ - мощность, отдаваемая механической нагрузке, несколькими (К) Эквивалентами.

Для получения наибольшей мощности в магнитном поле Земли Генератор следует устанавливать так, чтобы вектор магнитной индукции внешнею поля был параллелен оси Генератора. Эквиваленты Генератора должны запитываться током так, чтобы ток в наружной поверхности каждого Эквивалента, т.е. в наружной поверхности экрана и наружной части витков обмотки, протекал в одинаковом направлении либо от оси к ободу, либо, наоборот, от обода к оси. От направления этого тока зависит направление вращения колеса Генератора.

При расположении Генератора в окрестности одного из магнитных полюсов Земли, где индукция вертикальной составляющей магнитного поля у поверхности Земли наибольшая и составляет около 70·10^-6 Т [5, с.43], плоскость колеса Генератора должна быть перпендикулярна к магнитной оси Земли.

Магнитно-силовые линии магнитного поля Земли, выходя из Южного магнитного полюса, огибают Землю и входят в нее в окрестности Северного магнитного полюса [5].

Однако в приведенных выше формулах не учтен один существенный факт.

При перемещении в магнитном поле проводников со скоростью в них наводится эдс электромагнитной индукции =-В·l· [2, §142].

При запитке каждого Эквивалента током I от внешнего источника накачки тока напряжением u, колесо Генератора под действием силы F_A=m·а=В·l·I начинает вращаться с возрастающей скоростью так, что тангенциальная скорость средней точки каждого Эквивалента будет

=f(u_об=const, T)=(В·l/m)·(w/L)·R _э·T²·u_об .

Но с возрастанием скорости , в каждом проводнике обмотки Эквивалента, движущегося в магнитном поле, возникает возрастающая эдс электромагнитной индукции (эдс э.-м. индукции)

=-В·l· , которая приводит к уменьшению напряжения u _об на величину u =- _w=В·l· ·w. Если не принять мер коррекции, то работа Генератора будет происходить соответственно формуле

= (u_об=const, T, u = ar)=(В·l/m)·(w/L)·R_э ·T²·(u_об -u ) или

=(В·l/m)·(w/L)·R_э ·Т²·(u_об -В·l·w· ), откуда

=u_об/{[m·L/(B·l·w·R _э·T²)]+B·l·w}. При Т lim =u_об/(B·l·w).

Используя некоторые конкретные значения входящих в формулы величин: B=30·10^-6 Т, l=1 м, m=100 кг, (di_об/dt)=1 А/с, L=3,2·10 ^-3 Гн, u_об=L·(di _об/dt)=3,2·10^-3 В, R _э=201, w=750 вит., оценим, как изменяется тангенциальная скорость средней точки Эквивалента в функции от времени, если не применять мер коррекции (см. Табл.1).

Таблица 1
T, с	0		0,1		0,2		0,5
, м/c	0		0,451·10-3		1,786·10-3		10,474·10 -3
Табл.1 (продолжение)
Т, с		1		2		5	10
, м/с		34,31·10 -3		79,62·10 -3		126,3·10-3	137,89·10-3
Табл.1 (продолжение)
T, с		20	50		100
, м/с		141,1·10 -3	142,0·10 -3		142,178·10 -3		142,(2)·10-3

Данные, приведенные в таблице, отображают неутешительный результат: колесо Генератора (если не принять никаких мер коррекции) вращается очень медленно, вложенные энергетические затраты никак не оправдываются,

Для того чтобы Генератор работал эффективно при заданной, более высокой, тангенциальной скорости вращения , напряжение u_ип источника питания, питающего обмотку не должно быть постоянной величиной, а должно непрерывно корректироваться при помощи системы автоматического регулирования на величину u_корр=B·l· ·w так, чтобы возникшая в Эквиваленте эдс э.-м. индукции - _w=B·l· ·w u компенсировалась добавочным к u_об напряжением u_корр=B·l· ·w. В этом случае формула для тангенциальной скорости примет вид

v =(B·l/m)·(w/L)·R_э ·T²·(u_об -u + _корр)=(B·l/m)·(w/L)·R _э·T²·u_об ,

т.е. прежний вид, и все ранее приведенные формулы останутся в силе.

Формула, характеризующая выходную мощность Генератора, останется прежней

N_K=K·(F _A· )=К·m·a · =К·m·(а )²·Т=К·m·( )²/T=К·(В·l·I) ²·T/m.

При этом, т.к. напряжение u =- _w=В·l· ·w, и, поскольку без принятия мер коррекции =(B·l/m)·(w/L)·R_э ·T²·(u_об -B·l·w· ), то u =[(B·l·w)²/(m·L)]·R _э·Т²·u_об . Для полной компенсации влияния u точно так же должно изменяться напряжение коррекции

u_корр=[(В·l·w) ²/(m·L)]·R_э·Т ²·u_об. Тогда, как и ранее, будет =[(B·l·w)/(m·L)]·R _э·T²·(u _об-u + _корр)=[(B·l·w)/(m·L)]·R _э·T²·u_об .

Принцип компенсации влияния эдс э.-м. индукции должен применяться как при начальной запитке Эквивалентов током, так и в рабочем режиме, т.е. после отключения внешнего источника электропитания и замыкания обмоток Эквивалентов через внутренние источники питания (например, как показано в [1], через систему накачки магнитного потока [3, гл.Х1; 4, гл.10]), с применением системы автоматического регулирования, служащие как для компенсации влияния эдс э.-м. индукции, так и для компенсации иных возможных потерь и удержания скорости вращения колеса Генератора в заданных пределах при изменяющихся электрической и механической нагрузках.

Мощность, развиваемая источником питания для получения механической мощности N₁, есть N_ип =i_ип·u_ип=(u _об+u_корр)²·Т/L,

[т.к. u_ип/L=i_ип /T, то i_ип=u_ип·T/L, a u_ип=(u_об+u _корр),

поэтому N_ип=i _ип·u_ип=(u_об +u_корр)²·T/L]; а поскольку

u_корр=[(B·l·w) ²/m·L)·R_э·u _об·T²=[(B·l·w) ²/m·L)·R_э·L·(di _об/dt)·T², то

N _ип={1+[(B·l·w)²/mL]·R _э·T²}² ·(u_об/L)·u_об ·T=

={1+[(B·l·w)²/mL]·R _э·T²}² ·(di_об/dt)²·L·T;

i_ип=(u_об+u _корр)·T/L - ток, посылаемый в обмотку источником питания, причем часть тока i_корр=u _корр·T/L направлена противоположно току i _эми=u ·T/L, создаваемому в витках обмотки напряжением э.-м. индукции u =B·l·w· .

Таким образом, механическая мощность на валу Генератора, создаваемая одним Эквивалентом, есть

N ₁=[(B·l·w)²/mL]·(R _э)²·(u_об /L)·u_об·T³ или

N₁=[(B·l·w) ²/mL]·(R_э)² ·T²·(di_об /dt)²·L·Т

при затратах мощности источником питания

N_ип={1+[(B·l·w) ²/mL]·R_э·T ²}²·(u_об /L)·u_об·T или

N _ип={1+[(B·l·w)²/mL]·R _э·T²}² ·(di_об/dt)²·L·T;

N₁=(N₁-N _ип) - полезная (избыточная) мощность, отдаваемая одним Эквивалентом;

N_K=K·(N₁ -N_ип) - полезная мощность, отдаваемая Генератором, где K число используемых Эквивалентов;

N ₁/N_ип - отношение получаемой механической мощности к мощности, расходуемой источником электропитания (эффективность преобразования Генератора);

n= /(2 ·r) - число оборотов колеса Генератора в единицу времени, (1/с), где r - плечо силы F_A.

Время T_o, при котором избыточная мощность N₁ принимает максимальное значение, определяется следующим образом:

N₁=(N₁-N _u)=

=[(B·l·w)²/mL]·(R _э)²·(u_об ·/L)·u_об·T ³-{1+[(B·l·w)²/mL]·R _э·T²}² ·(u_об/L)·u_об ·T=

={[(B·l·w)²/mL]·(R _э)²·T³ -2[(B·l·w)²/mL]·R _э·T³-[(B·l·w) ⁴/(mL)²]·(R_э )²·T⁵-T}·

·(u_об/L)·u _об={[(B·l·w)²/mL]·[(R _э)²-2·R_э ]·T³-[(B·l·w) ⁴/(mL)²]·(R_э )²·T⁵-T}·

·(u_об/L)·u _об.

Условие экстремума: d(N₁ -N_ип)/d(T)=0; (u_об /L)·u_об=(di_об /dt)²·L 0;

5[(B·l·w)⁴/mL) ²]·(R_э)² ·T⁴-3·[(B·l·w) ²/mL]·[(R_э)² -2R_э]·T²+1=0 или

T⁴-{3·(mL)·(R _э-2)/[5·[B·l·w)²·R _э}·T²+(mL)² /[5·[B·l·w)⁴·(R _э)²]=0. Поэтому

T _o=±[(m·L/10·R_э)/(B·l·w) ²]^0,5·{3·(R _э-2)±[9·(R_э-2) ²-20]^0,5}^0,5 .

Анализ полученных выше формул приводит к следующему.

Поскольку T_o=±[(m·L/10·R _э)/(B·l·w)²] ^0,5·{3·(R_э-2)±[9·(R _э-2)²-20]^0,5 }^0,5, то квадрат времени выхода Генератора на оптимальный режим работы пропорционален массе, соответствующей одному Эквиваленту, т.е. (Т_o) ²˜m. (Следует отметить, что масса m включает в себя не только массу Эквивалента, но и соответствующую долю массы элементов вращающегося колеса Генератора и других вращающихся элементов, в частности, вращающихся элементов электрогенератора).

Из формулы для Т_о следует (на первый взгляд), что при заданном значении величины [mL/(B·l·w) ²] время Т_о зависит только от коэффициента R_э. Однако в формулу входит величина L (индуктивность Эквивалента), которая также зависит от R _э.

Ранее была приведена формула оценки индуктивности Эквивалента [1]:

L=2·10^-7·l·w·{ln(2l/r _об)+ln(2l/r_э)+2ln[2l/(r _об-r_э)]-4}.

С учетом того, что

R_э=[r_э/(r _об-r_э)]+1=[r_об /(r_об-r_э)] - коэффициент, показывающий, во сколько раз радиус наружной части обмотки r _об больше "зазора" (r_об -r_э) между наружной поверхностью экрана и центрами проводов наружной части однослойной обмотки Эквивалента;

[r_э(r_об-r _э)]=R_э-1;

(r _об-r_э)=r_э/(R _э-1);

r_об=r _э·R_э/(R_э -1);

для индуктивности L можно записать

L=2·10 ^-7·l·w·{4ln(2l/r_э)+3ln(R _э-1)-ln(R_э)-4}.

Например, при l=1 м, r_э=0,05 м, w=750 вит. для R _э=201 имеем R_э-1=200,

(r _об-r_э)=r_э/(R _э-1)=0,05/200=250·10^-6 м.

4ln(2l/r_э)=4ln40=4·3,6888=14,7552,

3ln(R_э-1)=3ln200=15,9099,

ln(R _э)=ln201=4,6052, поэтому

L=2·10 ^-7·1·750·{14,7552+15,9099-4,6052-4}=3,158985·10 ^-3 Гн.

В [1] для обмотки выбран провод, радиус которого r_пр=200·10^-6 м (при радиусе сверхпроводниковой жилы r_ж =125·10^-6 м), поэтому минимальный зазор между экраном и центрами проводов наружной части обмотки может составлять (r_об-r _э)_мин=200·10 ^-6 м. Следовательно, минимально возможный наружный радиус обмотки (при r_э=0,05 м) может быть r _об=r_э+r_пр=0,05+200·10 ^-6=0,050200 м. Минимальному зазору (r_об -r_э)_мин=200·10 ^-6 м соответствует максимально возможное значение коэффициента

R_{э макс}=[r_э/(r _об-r_э)_мин]+1=[0,05/(200·10 ^-6)]+1=251.

Поэтому для R_{э макс} =251

L=2·10^-7·1·750·{4ln40+3ln250-ln251-4}=3,26913·10 ^-3 Гн.

Другим значениям R_э соответствуют другие значения L.

Ниже (табл.2) приведены результаты оценочных расчетов для заданных значений: В=30·10 ^-6 Т, l=1 м, r=0,05 м, w=750 вит., m=100 кг, di _об/dt=1 А/с и ряда значений коэффициентов R _э (от R_{э макс}=251 до R _{э мин}=3,4907119); при этом оценены:

(r _об-r_э)=r_э/(R _э-1) - значение величины зазора между поверхностью экрана и наружным слоем обмотки (по центрам проводов);

L=2·10 ^-7·1·750·{4·ln40+3·ln(R _э-1)-ln(R_э)-4} - индуктивность Эквивалента;

T_o=±[(m·L/10·R _э)/(B·l·w)²] ^0,5·{3·(R_э-2)±[9·(R _э-2)²-20]^0,5 }^0,5 - момент времени выхода Генератора на оптимальный режим работы (когда избыточная мощность Генератора N₁=(N₁-N _ип) - максимальна); эта формула дает два положительных корня, соответствующих двум максимумам величины N₁; знак "минус" в выражении, заключенном в фигурные скобки, дает корень, значение которого много меньше корня, соответствующего знаку "плюс"; первому корню соответствует момент времени первого небольшого отрицательного максимума избыточной мощности

N₁=(N₁-N _ип)_мин, имеющий место в самом начале разгона колеса Генератора; второму корню (знак "плюс") соответствует момент времени второго положительного (по модулю много большего, чем первый) максимума избыточной мощности N₁=(N₁-N _ип)_макс; ниже будут оценены величины, соответствующие только второму максимуму;

N ₁=[(B·l·w)²/mL]·(R _э)²·Т² ·(di_об/dt)²·L·Т - получаемая механическая мощность;

N_ип ={1+[(B·l·w)²/mL]·R _эT²}²·{di _об/dt}²·L·T - затрачиваемая электрическая мощность;

N₁=(N₁-N _ип) - полезная (избыточная) мощность, отдаваемая одним Эквивалентом;

N₁/N _ип - отношение получаемой механической мощности к мощности, расходуемой источником электропитания (эффективность Генератора);

u_об=L·(di_об /dt) - результирующее напряжение, приложенное к обмотке;

i_об=(u_об/L)·Т _о=(di_об/dt)·Т _о - ток в обмотке Эквивалента к моменту времени Т _о;

I_об=i_об ·w=(u_об/L)·w·T _o=(di_об/dt)·w·Т _о=(di_об/dt)·w·T _o - полный (суммарный) ток в сечении наружной части обмотки,

I_э=I_об·(R _э-1)=i_об·w·(R _э-1)=w·(R_э-1)·(u _об/L)·Т_о=w·(R _э-1)·(di_об/dt)·T _o - полный ток в сечении наружной поверхности экрана;

I_o=I_э+I _об=i_об·w·R _э=w·(u_об/L)·R _э·Т_o=w·(di _об/dt)·R_э·T _o - полный (суммарный) ток в сечении наружной поверхности Эквивалента;

F_A=B·l·I _o=(В·l·w)·i_об·R _э=(B·l·w)·(u_об/L)·R _э·T_o=(B·l·w)·R _э·T_o·(di _об/dt) - движущая сила, приложенная к средней точке Эквивалента перпендикулярно к его оси;

а_o =F_A/m=(B·l·w/m)·R _э·(u_об/L)·T _o=(В·l·w/m)·R_э·(di _об/dl)·T_o - линейное (тангенциальное) ускорение средней точки Эквивалента к моменту времени T _o;

_o =a_o ·Т_o=(В·l·w/m)·(u _об/L)·R_э·(T _o)²=(В·l·w/m)·R _э·(T_o)² ·(di_об/dt) - линейная (тангенциальная) скорость средней точки Эквивалента к моменту времени T _o;

n= /(2 ·r) - число оборотов колеса Генератора в единицу времени, где r - расстояние от оси колеса до средней точки Эквивалента (плечо);

u_корр=(B·l·w)· =[(В·l·w)²/m·L)]·R _э·(Т_o)² ·L·(di_об/dt) - напряжение, выдаваемое источником электропитания дополнительно к заданному значению u_об, компенсирующее напряжение

u =(В·l·w)· =[(В·l·w)²/m·L)]·R _э·(Т_o)² ·L·(di_об/dt); u - напряжение, возникающее в обмотке под влиянием э.-м. индукции при скорости вращения Эквивалента во внешнем магнитном поле;

u_ип=(u_об+u _корр) - напряжение источника электропитания, приложенное к обмотке Эквивалента;

i_ип=(u _об+u_корр)·T/L - ток, посылаемый в обмотку источником питания, причем часть тока i _корр=u_корр·Т/L направлена противоположно току i_эми=u ·T/L, создаваемому в витках обмотки напряжением э.-м. индукции u =В·l·w· . При этом мощность, развиваемая источником питания для получения механической мощности N₁, есть

N_ип=i_ип ·u_ип=(u_об+u _корр)²·T/L={1+[(B·l·w) ²/mL]·R_э·T ²}²·(u_об /L)·u_об·T или N _ип={1+[(B·l·w)²/mL]·R _э·T²}² ·(di_об/dt)²·L·T.

Результаты расчетов сведены в таблицу 2. B=30·10 ^-6 Т, l=1 м, r=0,05 м, w=750 вит., m=100 кг, di _об/dt=1 А/с;

Табл.2
Rэ	251	201	151
(r об-rэ), м	200·10 -6	250·10-6	333,(3)·10-6
L, Гн	3,26913·10 -3	3,158985·10-3	3,1155·10-3
(То) -, с	0,0581124	0,0721323	0,0955042
(Т о)+, с	19,60514	19,252729	19,08781
N1, Вт	2403,3792	1459,5994	802,76275
Nип, Вт	1449,738	881,6168	485,95796
N1, Вт	952,8129	577,9826	316,80479
N2, Вт	1905,6258	1155,9652	633,60958
N1/N ип	1,6578024	1,6555939	1,6519181
u об, В	3,26913·10 -3	3,158985·10-3	3,1155·10-3
iоб, А	19,60514	19,252729	19,08781
Iоб, А	14703,855	14439,543	14315,857
Iэ, А	3,6759637·106	2,88779086·10 6	2,1473784·106
Iо, А	3,6906675·106	2,9023481·106	2,1616944·10 6
FA, Н	110,72002	87,070443	64,850832
а о , м/с2	1,1072002	0,8707044	0,6485083
o , м/с	21,706814	16,763431	12,378603
n, 1/с	3,4564987	2,6693361	1,9725482
u корр, В	0,4884033	0,3771771	0,2785185
uип, В	0,4916724	0,380336	0,281634
iип, В	2948,5847	2317,9926	1725,4938
Табл.2 (продолжение)
Rэ	101	51	21
(rоб-rэ ), м	500·10-6	1·10-3	2,5·10-3
L, Гн	2,99469·10-3	2,890275·10-3	2,50467·10-3
(То) -, с	0,140449	0,2760043	0,636036
(Т о)+, с	18,651492	18,139499	16,375723
N1, Вт	335,08	78,592521	9,2940399
Nип, Вт	203,7462	48,430257	6,2887204
N1, Вт	132,08678	28,038254	3,5153131
N2, Вт	262,6667	60,324528	5,830639
N1/N ип	1,644595	1,6227979	1,4635791
u об, В	2,99469·10 -3	2,890275·10-3	2,50467·10-3
iоб, А	18,651492	18,139499	16,375723
Iоб, А	13988,619	13604,624	12281,792
Iэ, А	1,3988619·106	680,2312·10 6	245,63584·106
Iо, А	1,4128505·106	693,83582·106	257,91763·10 6
FA, Н	42,385515	20,815074	7,7375289
а о , м/с2	0,4238551	0,2081507	0,0773752
o , м/с	7,905530	3,7757494	1,267048
n, 1/с	1,2588423	0,6012339	0,2017635
u корр, В	0,17787442	0,08o9543	0,0285091
uип, В	0,18086911	0,0878445	0,0310137
iип, А	1126,4867	551,3161	202,7699

Табл.2 (продолжение)
Rэ	11	6	3,4907119
(rоб-rэ), м	5·10-3	10·10 -3	20,07458·10-3
L, Гн	2,289765·10 -3	2,17272·10-3	1,858179·10-3
(То) -, с	1,2383405	2,4866757	8,1181471
(Т о)+, с	14,849387	12,864219	8,1181471
N1, Вт	2,0057462	0,3879875	33,003785·10 -3
Nип , Вт	1,3765211	0,3068844	39,920361·10-3
N1, Вт	0,6292251	0,0811031	-6,91657610 -3
N2, Вт	1,2584502	0,162062	-13,83315·10 -3
N1 /Nип	1,4573035	1,2642789	0,8267406
uоб, В	2,289765·10 -3	2,172720·10-3	1,858179·10-3
iоб, А	14,849387	12,864219	8,1181471
Iоб, А	11137,04	9648,1642	6088,6103
Iэ, А	111,3704·103	48,24082·10 3	15,164974·103
Iо, А	122,50744·103	57,88899·103	2U53584·10 3
FA, Н	3,6752232	1,7366695	0,6376075
а о , м/с2	0,0367522	0,173667	0,063761
o , м/с	0,5457476	0,2234077	0,0517613
n, 1/с	0,095835	0,0355743	0,0082422
u корр, В	0,01279321	0,0050266	0,00116461
uип, В	0,01469086	0,0071993	0,0030227
iип, А	94,48218	42,6255	13,2057

Для определенности оценим динамику изменения различных величин в процессе первоначальной запитки Эквивалентов, соответствующем описанному ранее подходу, использующему коррекцию (компенсацию) влияния электромагнитной индукции. При расчетах воспользуемся следующими исходными параметрами Эквивалента:

l=1 м длина; m=100 кг - масса;

R_э =r_э·/[(r_об-r _э)+1]=201; r_э=0,05·l=0,05 м - радиус экрана;

(r_об-r _э)=250·10^-6 м - расстояние от поверхности экрана до наружного слоя витков обмотки (но центрам провода);

w=750 вит. - число витков обулотки, намотанной вокруг стенки экрана Эквивалента проводом с диаметром d _пр=400·10^-6 м (d _ж=250·10^-6 м - диаметр сверхнроводниковой жилы) [7, с.181];

L=3,158985·10³ Гн - расчетная индуктивность Эквивалента (при R _э=201);

В=30·10^-6 Т; 60·10 ^-6 Т - индукция (плотность магнитного потока) внешнего магнитного поля (В=30·10^-6 Т - горизонтальная составляющая магнитного поля Земли в окрестности магнитного экватора, B=60·10^-6 Т - вертикальная составляющая магнитного поля Земли в окрестности магнитных полюсов [5, с.43]);

для В=30·10^-6 Т время T _o=19,252729 с; для В=60·10^-6 Т время Т_o=9,6263653 с;

(di _об/dt)=2А/с; 4А/с; 8А/с; 16А/с - скорость возрастания тока в проводе обмотки в процессе запитки.

Результаты расчетов сведены в таблицы 3...6.

B=30·10^-6 T; (di_об/dt)=(u_об /L)=2A/c; L=3,158985·10^-3 Гн; w=750 вит.; l=1 м; m=100 кг, u_об=L·(di _об/dt)=6,31797·10^-3 B; r _э=0,05 м; (r_об-r_э )=250·10^-6 м; R_э =201;

Таблица 3
Т, с	1	2	5	10
N 1, Вт	0,81812024	6,5449616	102,26503	8181,2024
Nип, Вт	0,02208753	0,13235095	15,177918	139,37649
N1, Вт	0,7958327	6,4126107	97,08712	678,74375
NK, Вт	1,5916654	12,825221	194,17424	1357,4875
(N1 /Nип)	36,70758	49,451546	19,750222	5,8698582
iоб, A	2	4	10	20
Iоб, А	1500	3000	7500	15000
I э, А	0,3·106	0,6·106	1,5·106	3·10 6
Io, А	0,3015·106	0,603·106	1,5075·106	3,015·10 6
FA, Н	9,045	18,09	45,225	90,45
а , м/с2	0,09045	0,1809	0,45225	0,9045
, м/с	0,09045	0,3618	2,26125	9,045
n, 1/с	0,0144028	0,0576114	0,3600716	1,4402866
uкорр , В	0,00203525	0,0081405	0,050878125	0,2035125
uип, В	0,0083531	0,0144584	0,057196	0,2098304
i ип, А	2,6442354	9,1538263	90,529078	664,2336
Nип=u ип·iип (контроль)	0,0220875	0,1323496	5,1779011	139,3764

Таблица 3 (продолжение)
Т, с	15	18	19	19,2
N1, Вт	2761,1556	4771,2771	5611,4864	5790,5631
N ип, Вт	1023,2774	2525,1078	3302,4796	3478,7623
N1, Вт	1737,7564	2246,1693	2309,0068	2311,8008
NK, Вт	3575,7564	4492,3386	4618,0136	4623,6016
(N1 /Nип)	2,6983451	1,8895341	1,6991736	1,6645469
iоб , A	30	36	38	38,4
I об, А	22500	27000	28500	28800
Iэ, А	4,5·10 6	5,4·106	5,7·106	5,76·106
Io, А	4,5225·10 6	5,427·106	5,7285·106	5,7888·106
FA, Н	135,675	162,81	171,855	173,664
а , м/с2	1,35675	1,6281	1,71855	1,73664
, м/с	20,35125	29,3058	32,65245	33,343488
n, 1/с	3,2406449	4,6665286	5,1994347	5,3094726
uкорр , В	0,45790312	0,6593805	0,73468011	0,75022848
uип, В	0,464221	0,66569847	0,74099808	0,75654645
i ип, А	2204,289	3793,1715	4456,7995	4598,2146
Nип=u ип·iип (контроль)	1023,2772	2525,1085	3302,4799	3478,7631
Табл.3 (продолжение)
Т, с	19,252729	19,6	20	24,855030
N1 , Вт	5838,3976	6160,0653	6544,9616	12562,034
Nип, Вт	3526,4722	3853,9486	42060,8847	12562,934
N1, Вт	2311,9292	2306,1167	2284,0769	0
NK, Вт	4523,8590	4612,9832	4568,1538	0
(N1/N ип)	1,6555928	1,5983776	1,5360569	1,000
iоб, A	38,505458	39,2	40	49,71006
Iоб , А	28879,093	29400	30000	37282,545
Iэ, А	5,7758186·106	5,88·10 6	6·106	7,456509·106
Io, А	5,8046976·106	5,9094·10 6	6,03·106	7,493792·106
FA, Н	174,14092	177,282	180,9	224,81374
а , м/с2	1,7414092	1,77282	1,809	2,2481374
, м/с	33,526879	34,747272	36,18	55,877522
n, 1/с	5338675	5,533005	5,7611464	8,8976945
uкорр , В	0,7543547	0,78181362	0,81405	1,2572444
uип, В	0,7606727	0,78813159	0,82036797	1,2635621
i ип, А	4635,99	4889,9817	5193,8704	9941,7607
Nип=u ип·iип (контроль)	3526,471	3853,9491	4260,8845	12362,032

B=60·10 ^-6 T; (di_об/dt)=(u _об/L)=4A/c; L=3,158985·10^-3 Гн; w=750 вит.; l=1 м; m=100 кг; r_э=0,05 м; (r_об-r_э)=250·10 ^-6 м; u_об=L·(di _об/dt)=12,63594·10^-3 В; R _э=201;

Табл.4
Т, с	0,5	1	2,5	5
N 1, Вт	1,6362405	13,089924	204,53006	1636,2405
Nип, Вт	0,044175	0,2647019	10,355835	278,75295
N1, Вт	1,58823	12,825654	194,17423	1357,4876
(N1 /Nип)	37,039966	49,532368	19,750223	5,8698589
iоб , A	2	4	10	20
I об, А	1500	3000	7500	15000
Iэ, А	0,3·10 6	0,6·106	1,5·106	3·106
Io, А	0,3015·10 6	0,603·106	15075·106	3,015·106
FA, Н	18,09	36,18	90,45	180,9
а , м/с2	0,1809	0,3618	0,9045	1,809
, м/с	0,09045	0,3618	2,26125	9,045
n, 1/с	0,0114028	0,0576114	0,3600716	1,1102866
uкорр , В	0,00407025	0,016281	0,10175625	0,407025
uип, В	0,01670619	0,02891694	0,11437219	0,41966094
i ип, А	2,6442338	9,1538706	90,529226	664,23382
Nип=u ип·iип (контроль)	0,0441749	0,2647015	10,355828	278,75296
Табл.4 (продолжение)
Т, с	7,5	9	9,5	9,6
N1, Вт	5522,3116	9542,5533	11222,972	11581,126
Nип, Вт	2046,5547	5050,2159	6604,9584	6957,5234
N1, Вт	3475,7569	4492,3374	4618,014	4623,603
(N1 /Nип)	2,6983454	1,8895337	1,6991737	1,6645471
iоб , A	30	36	38	38,4
I об, А	22500	27000	28500	28800
Iэ, А	4,5·10 6	5,4·106	5,7·106	5,76·106
Io, А	4,5225·10 6	5,527·106	5,7285·106	5,7888·106
FA, Н	271,35	325,62	343,71	347,328
а , м/с2	2,7135	3,2562	3,4371	3,47328
, м/с	20,35125	29,3058	32,65245	33,343488
n, 1/с	3,2406449	4,6665286	5,1994347	5,3094726
uкорр , В	0,91589625	1,318761	1,4693602	1,5004569
uип, В	0,92853219	1,3313969	1,4819961	1,5130928
i ип, А	2204,5028	3739,1715	4456,7992	4598,2142
Nип=u ип·iип (контроль)	2046,9516	5050,2167	6604,959	6557,5247

Табл.4 (продолжение)
Т, с	9,6263653	9,8	10	12,427515
N1, Вт	11676,807	12320,13	13089,924	25124,068
N ип, Вт	7052,9461	7707,8961	8521,7694	25124,168
N1, Вт	4623,861	4612,234	4568,155	0,000
(N1/N ип)	1,6555928	1,5973777	1,536057	1,000
iоб, A	38,505461	39,2	40	49,71006
Iоб , А	28879,095	29400	30000	37282,545
Iэ, А	5,775819·106	5,88·10 6	6.106	7,456509·106
Io, А	5,804698·10 6	5,9094·106	6,03·106	7,493792·106
FA, Н	348,28188	354,564	361,8	449,62749
а , м/с2	3,4828188	3,54564	3,618	4,4962749
, м/с	33,526886	34,747272	36,18	55877523,
n, 1/с	5,3386761	5,533005	5,7611464	8,8976947
uкорр , В	1,5087098	1,5636272	1,6281	2,5144885
uип, В	1,5213457	1,5762631	1,6407359	2,5271244
i ип, А	4635,9919	4839,9814	5193,8704	9941,7616
Nип=u ип·iип (контроль)	7052,9463	7707,8972	8521,7696	25124,068

В табл.5 и табл.6 отображена динамика изменения исследуемых величин в функции от заданной скорости изменения тока обмотки - (di _об/dt), А/с для случая, когда избыточная мощность N₁ максимальна.

B=30·10 ^-6 Г; (di_об/dt)=2 A/c; 4 A/c; 8 A/c; L=3,158985·10^-3 Гн; T _o=19,252729 с;

Табл.5
(diоб/dt), A/c	2	4	8
uоб=L·(diоб/dt), B	0,00631794	0,01263594	0,02527188
N 1, Вт	5838,4021	23353,608	93414,432
N ип, Вт	3526,4712	14105,885	56423,54
N1, Вт	2311,9307	9247,723	36990,892
(N1/N ип)	1,6555928	1,6555932	1,6555932
i об=(diоб/dt)·T o, А	38,505458	77,010916	154,02183
I об=iоб·w, A	28879,093	57758,185	115516,37
Iэ=I об·(Rэ-1), А	5,775819·106	11,5516·10 6	23,10327·106
Io=i об·w·Rэ, A	5,8046976·106	11,609395·10 6	23,218790·106
FA=B·l·I o, H	174,14092	348,28185	696,5637
a o =FA/m, м/с2	1,7414092	3,4828185	6,965637
o =ao ·То, м/с	33,526879	67,05376	134,10752
n= o /(2 ·r), 1/c	5,338675	10,67735	21,3547
uкорр=B·l·w· o , B	0,754354	1,5087096	3,0174192
uип=(uкорр+u об), В	0,7606727	1,5213455	3,042691
iип=(Uип·Т o/L), A	4635,99	9271,982	18543,964
N ип=(uип·iип ), BT, (контроль)	3526,471	14105,888	56423,552

В=60·10^-6; (di_об /dt)=4 A/c; 8 A/c; 16 А/с; L=3,158985·10 ^-3 Гн; Т_o=9,6263653 с;

Табл.6
(diоб/dt), A/c	14	8	16
uоб=L·(diоб/dt), B	0,01263594	0,02527188	0,05054376
N 1, Вт	11676,807	46707,228	18628,91
N ип, Вт	7052,9461	28211,786	112847,15
N1, Вт	4623,861	18495,44	73981,76
(N1/N ип)	1,6555928	1,6555927	1,6555926
i об=(diоб/dt)·T o, А	38,50561	77,010922	154,02184
I об=iоб·w, A	28879,095	57758,19	115516,38
Iэ=I об·(Rэ-1), А	5,775819·106	11,551638·10 6	23,103276·106
Io=i об·w·Rэ, A	5,804698·106	11,609396·10 6	23,218792·106
FA=B·l·I o, H	348,28188	696,56376	1393,1275
a o =FA/m, м/с2	3,4828188	6,9656376	13,931275
o =ao ·То, м/с	33,526886	67,05377	134,10754
n= o /(2 ·r), 1/c	5,3386761	10,677351	21,354703
uкорр=B·l·w· o , B	1,5087098	3,0174196	6,0348392
uип=(uкорр+u об), В	1,5213457	3,0426914	6,0853829
iип=(Uип·Т o/L), A	4635,9919	9271,9838	18543,968
Nип=(uип·i ип), Bт, (контроль)	7052,9463	28211,785	112847,14

Оценка в режиме предварительной запитки изменения мощностных параметров Генератора в функции от значения массы m, приводит к следующему.

Для любых В, l, w, L и R_э (постоянные величины), поскольку

T_o =[(m·L/10·R_э)/(B·l·w) ²]^0,5·{3·(R _э-2)+[9·(R_э-2) ²-20]^0,5}^0,5 =D·(m)^0,5,

то можно записать

N₁=[(B·l·w) ²/mL]·(R_э)² ·(T_o)²·(di _об/dt)²·L·Т _o=A·(di_об/dt) ²·(m)^0,5,

N _ип={1+[(B·l·w)²/mL]·R _э·(T_o)² }²·(di_об/dt) ²·L·T_o=С·(di _об/dt)²·(m)^0,5 ,

где A, C, D - постоянные величины для каждого набора В, l, w, L и R_э.

Поэтому для R _э=201

N₁/m=А·(di _об/dt)²/(m)^0,5 , N_ип/m=С·(dt_об /dt)²/(m)^0,5,

N₁/m=(N₁/m)-(N _ип/m)=(А-С)·(di_об/dt) ²/(m)^0,5,

N ₁/N_ип=(N₁/m)/(N _ип/m)=А/С=1,6555927=const.

Таким образом, в режиме предварительной запитки, несмотря на то, что с увеличением массы относительная избыточная мощность Генератора N/m (избыточная мощность, приходящаяся на единицу массы) уменьшается, тем не менее, абсолютное значение избыточной мощности N возрастает пропорционально корню квадратному от массы (m^0,5), а коэффициент преобразования остается неизменным и, например, для R_э=201, равным: N₁/N_ип=(N ₁/m)/(N_ип/m)=A/C=1,6555927.

Ранее при оценке работы Генератора в различных режимах масса вращающихся элементов Генератора была условно принята m=100 кг.

Ниже, в табл.7, приведены результаты оценки влияния массы вращающихся частей Генератора, включая вращающиеся части механической нагрузки - электрогенератора, приходящейся на один Эквивалент.

B=30·10^-6 T; l=1 м; w=750 вит., L=3,158985·10^-3 Гн; R _э=201; (di_об/dt)=2 A/c; u _об=L·(di_об/dt)=6,31797·10 ^-3 В;

Табл.7
m, кг	1	2	5	10
Т о, с	1,92527	2,722747	4,3050414	6,088248
N1, Вт	583,840	825,6748	1305,5067	1846,2654
N ип, Вт	352,647	498,7186	788,54332	1115,1689
N1, Вт	231,193	326,9563	516,9634	731,0965
(N1 /Nип)	1,65559	1,655593	1,6555928	1,6555926
iоб, А	3,85055	5,445494	8,6100828	12,176496
I об, А	2887,91	4084,121	6457,5621	9132,372
Iэ, А	577582	816824,2	1,29151·10 6	1,82647·106
Io, А	580470	820908,3	1,29797·106	1,83561·10 6
FA, Н	17,4141	24,62725	38,939097	55,068201
а , м/с2	17,4141	12,31362	7,7878194	5,5068201
, м/с	33,5269	33,52688	33,526884	33,526886
n, 1/с	5,33868	5,338675	5,3386757	5,3386761
uкорр , В	0,75436	0,754355	0,75435489	0,75435492
uип, В	0,76067	0,760727	0,7607266	0,7607269
i ип, А	463,599	655,6745	1036,639	1466,029
Nип=u ип·iип (контроль)	352,647	498,7890	788,54288	1115,168
N1/m, Вт/кг	231,193	163,4781	103,39268	73,10965
N1/FA, Вт/Н	13,276202	13,276201	13,276204	13,276200
Табл.7 (продолжение)
m, кг	20	50	100	200
То, с	8,6100829	13,613736	19,252730	27,227472
N1, Вт	2611,0136	4128,3744	5838,3976	8256,7490
Nип , Вт	1577,0870	2493,5934	3526,4722	4987,1868
N1, Вт	1033,1266	1634,7810	2311,9292	3269,5622
(N1 /Nип)	1,6555926	1,6555924	1,6555928	1,6555924
iоб , А	17,220165	27,227472	38,505458	54,454944
Iоб, А	12915,123	20420,604	28879,093	40841,308
I э, А	2,583025·10 6	4,084121·106	5,775819·106	8,168242·106
Io, А	2,595940·106	4,104541·10 6	5,804700·106	8,209083·106
FA, Н	77,878191	123,13624	174,14092	246,27248
а , м/с2	3,8939095	2,4627248	1,7414092	1,2313624
, м/с	33,52688	33,526885	33,526881	33,526885
n, 1/с	5,338676	5,3386759	5,3386753	5,3386759
uкорр , В	0,75435486	0,75435489	0,75435480	0,75435489
uип, В	0,7607263	0,7607266	0,7607257	0,7607266
i ип, А	2073,378	3278,1402	4636,5712	6556,2808
Nип=u ип·iип (контроль)	1577,0857	2493,5914	3526,9122	4987,1831
N1/m, Вт/кг	51,696330	32,69562	23,119292	16,347811
N1/FA, Вт/Н	13,276202	13,276197	13,276197	13,276197

Табл.7 (продолжение)
m, кг	500	1000	2000	5000
Т о, с	43,050414	60,88248	86,100829	136,13736
N1, Вт	13055,067	18462,653	26110,135	41283,744
N ип, Вт	7885,4349	11151,689	15770,870	24935,934
N1, Вт	5169,633	7310,964	10339,265	16347,810
(N1 /Nип)	1,6555925	1,6555925	1,6555925	1,6555924
iоб , А	86,100828	121,76496	172,20165	272,27472
Iоб, А	64575,621	91323,720	128151,23	204206,04
I э, А	12,915124·10 6	18,264744·106	23,830246·106	40,841208·106
Io, А	12,979699·106	18,356067·10 6	25,959397·106	41,045414·106
FA, Н	389,39097	550,68201	778,78191	1231,3624
а , м/с2	0,7787819	0,550682	0,3893909	0,2462724
, м/с	33,526883	33,526885	33,526879	33,526874
n, 1/с	5,3386756	5,3386759	5,3386750	5,3386742
uкорр , В	0,75435486	0,75435489	0,75435477	0,75435465
uип, В	0,7607263	0,7607266	0,7607254	0,7607242
i ип, А	10366,39	14660,29	20732,778	32781,393
Nип=u ип·iип (контроль)	7885,4288	11151,68	15770,854	24935,900
N1/m, Вт/кг	10,339266	7,310964	5,1696325	3,269562
N1/FA, Вт/Н	13,276201	13,276199	13,276200	13,276197

Анализ данных таблицы 7 приводит к следующему выводу:

для получения максимального значения избыточной мощности N₁, приходящейся на единицу массы вращающихся частей Генератора, следует добиваться снижения массы вращающихся частей и возможности работы Генератора при как можно более высоких (допустимых) значениях скорости нарастания тока (di_об/dt), что, в свою очередь, приводит к необходимости применять для построения Генератора новейшие сверхроводниковые материалы с наивысшими магнитно-полевыми; токовыми и прочностными параметрами, в идеале - не требующие охлаждения.

В соответствии с законом э.-м. индукции [2, §91] и с учетом явления самоиндукции [2, §93], эдс э. м. индукции, возникающая в Эквивалентах при их вращении в Генераторе, есть =-L·(di/dt)=-dФ/dt=-u, где dФ/dt - изменение магнитного потока в единицу времени.

Поскольку в рабочем режиме, т.е. после переключения обмотки каждого Эквивалента на внутренний источник электропитания, напряжение коррекции, выдаваемое внутренним источником электропитания, как ранее найдено, должно быть

u_корр=(B·l·w)· =[(B·l·w)²/m·L)]·R _э·(T_o)² ·L·(di_об/dt)=dФ/dt,

то для скорости изменения тока, выдаваемого внутренним источником электропитания, можно записать, что

L·(di _ип/dt)=[(B·l·w)²/m·L)·R _э·(T_o)² ·L·(di_об/dt)=dФ/dt, откуда

(di_ип/dt)=[(В·l·w) ²/m·L)]·R_э·(T _o)²·(di_об /dt), и, соответственно,

dФ/dt=L·(di _ип/dt)=u_корр.

Таким образом, в рабочем режиме для поддержания требуемого магнитного потока в Эквиваленте, закачанного в него в процессе первоначальной запитки от внешнего источника электропитания, внутренний источник электропитания, основой которого может быть устройство импульсной накачки магнитного потока (УНМП) [3, гл.Х1], например, УНМП с использованием циклического трансформатора апериодического тока [4, гл.10], должен выдавать в обмотку каждого Эквивалента ток, среднее значение скорости изменения которого должно быть (di_ип/dt)=[(В·l·w) ²/m·L)]·R_э·(Т _o)²·(di_об /dt).

Так для случая, соответствующего данным таблицы 3:

B=30·10^-6 Т; (di _об/dt)=2 А/с; L=3,158985·10^-3 Гн; Т_o=19,252729 с; w=750 вит.; l=1 м; m=100 кг; r_э=0,05 м; (r _об-r_э)=250·10 ^-6 м; R_э=201, имеем:

(di _ип/dt)=[(30·10^-6·1·750) ²/(100·3,158985·10^-3)·201·(19,252729) ²·2=238,79658 А/с.

Это соответствует (в рабочем режиме) среднему значению напряжения внутреннего источника электропитания (u_ип.pp=u_корр, при Т_о=19,252729 с, см. табл.3):

u _ип.рр=L·(di_ип/dt)=3,158985·10 ^-3·238,79658=0,75435481 В

и мощности внутреннего источника электропитания

N_ип.pp=u _ип.рр·(di_ип/dt)=u _корр·(di_ип/dt)=0,75435481·238,79658=180,13734 Вт.

Следовательно, в рабочем режиме коэффициент преобразования электрической энергии в механическую энергию теперь будет

N₁/N_ип.pp=5838,3976/180,13734=32,410812,

А коэффициент преобразования электрической энергии внутреннего источника электропитания в избыточную электроэнергию, получаемую от электрогенератора, вращаемого Генератором, без учета КПД электрогенератора, который может быть 0,92...0,98 [2, Табл.18.1], потерь в устройстве накачки магнитного потока (КПД - 0,94-0,98) [3, гл.XI, §2; 4, гл.10, §10.4] и расхода электроэнергии ( 1-2% от N₁) [4, гл.19, с.271, Пример 7] на поддержание сверхпроводимости сверхпроводниковых элементов Генератора (и электрогенератора), будет:

(N ₁-N_ип.pp)/N_ип,pp =(5838,3976-180,13734)/180,13734=31,410812.

Анализ результатов расчета, приведенных в таблицах 3...6, отображающих режим предварительной запитки Эквивалентов Генератора оптимальным током, и оценка параметров, соответствующих рабочему режиму Генератора, позволяет сделать следующий главный вывод:

при выходе предложенного Генератора на оптимальный режим, т.е. когда избыточная мощность N₁=(N₁-N _ип)= N_1макс максимальна, и после переключения Генератора на рабочий режим его эффективность преобразования затрачиваемой электрической мощности в получаемую избыточную электрическую мощность, составляет

(N₁ -N_ип,pp)/N_ип,pp 30.

А это означает, что появляется возможность получения практически неограниченного количества электрической энергии без каких-либо существенных затрат невосполнимых энергоносителей (угля, нефти и т.п.).

Работа Генератора в рабочем режиме заключается в следующем (см. фиг.1 и фиг.4 без учета индуктора 9).

Согласно 1-му варианту формулы изобретения и [1], обмотка каждого Эквивалента 5, находящегося в сверхпроводящем состоянии, в режиме первоначальной запитки подключена через устройство импульсной накачки магнитного потока (УИМП) [3, гл.XI, 4, c.109-110] к внешнему отключаемому источнику электропитания (ОИЭП) постоянного тока.

В процессе первоначальной запитки (в режиме «разгона» колеса Генератора) обмотка каждого Эквивалента 5 запитывается через УНМП от внешнего ОИЭП постоянного тока и к моменту времени То избыточная мощность механической энергии на валу Генератора достигает максимального значения N_K=К·(N₁ -N_ип)=K· N_1макс, где К - число примененных в Генераторе Эквивалентов. В момент Т_o внешний ОИЭП отключается, а вместо него к УПМП подключается внутренний источник электропитания, в качестве которого используется электрогенератор, вращаемый валом 6 Генератора сверхпроводниковый униполярный электрогенератор (СПУЭГ) (или какой-либо иной внутренний источник, например, сверхпроводниковый индуктивный накопитель электроэнергии (СПИНЭ) [4, с64-65; 10, с.21-23], электроэнергия и котором была накоплена заранее, например, в процессе первоначальной запитки Генератора, и в рабочем режиме, в качестве электронагрузки (ЭН), может пополняться за счет избыточной энергии, получаемой от электрогенератора). Правильная и безаварийная работа Генератора поддерживается за счет известных систем автоматического регулирования и защиты [4. гл.10], управляемых блоком управления (БУ).

Работа Генератора по 2-му варианту формулы изобретения (фиг.4) заключается в следующем. Предварительно (первоначально) от внешнего отключаемого источника электропитания (ОИЭП) запитывается находящийся в сверхпроводящем состоянии индуктор 9 и замыкается на внутренний источник электропитания, содержащий УНМП и систему автоматического регулирования, компенсирующую изменения тока, возникающие за счет возможных резистивных потерь и других влияющих факторов. Индуктор 9 создает магнитное поле, играющее для Эквивалентов 5 в Генераторе роль магнитного поля внешнего пространства. Затем от внешнего источника ОИЭП в течение времени T _o запитываются находящиеся в сверхпроводящем состоянии Эквиваленты 5 Генератора, которые под действием силы F _A начинают вращать вал 6 и, соответственно, якорь СПУЭГ, на электродах токосъемного устройства, которого появляется напряжение u_эг, и в момент времени Т _о, когда Генератор выйдет на оптимальный режим работы ( N_IK=K·(N₁ -N_ип)=К· N_Iопт), внешний ОИЭП отключается с одновременным подключением каждого Эквивалента 5 ко внутреннему источнику электропитания, содержащему управляемую БУ систему автоматического регулирования тока обмоток Эквивалентов, и, вырабатывающему напряжение u_корр, величина которого равна, а полярность противоположна напряжению э.-м. индукции,

u =- =В·l·w· . Информация о скорости вращения вала 6 Генератора на БУ поступает с датчика скорости вращения (ДСВ), а БУ управляет устройствами накачки магнитного потока так, чтобы напряжение u_корр соответствовало скорости . Теперь внутренние источники электропитания (устройства накачки магнитного потока) введенного индуктора 9 и Эквивалентов 5 питаются от токовых выводов Электрогенератора электроэнергией, вырабатываемой сверхпроводниковым униполярным электрогенератором (СПУЭГ), причем некоторая доля электроэнергии СПУЭГ расходуется на поддержание сверхпроводящего состояния сверхпроводниковых элементов всего устройства (МН, ЭН), а остальная часть электроэнергии идет на питание электронагрузки (ЭН) внешнего энергопотребления. Такой нагрузкой может служить сверхпроводниковый накопитель электроэнергии (СПИНЭ) [4, с64-65; 10, с.21-23].

Работа Генератора по п.3 формулы изобретения аналогична работе Генератора по п.2 формулы. В этом случае производится предварительная запитка током двух индукторов. (На фиг.4 показан только один индуктор. Второй индуктор подключен аналогичным образом, но полярность его подключения к источнику питания - обратная.)

С целью снижения вентиляционных потерь при работе Генератора (системы Генератор-Электрогенератор) в желательном режиме высоких скоростей вращения его следует поместить в герметизированный или заполненный водородом или гелием кожух [8, гл.3]. В [8] описаны также способы снижения других видов потерь.

Следует отметить, что оценка характеристик и возможностей Электрогенератора проводилась на основе значительно устаревших сверхпроводниковых материалов гелиевых температур, разработанных в 70-х годах пошлого столетия. За прошедшие с того времени 30-40 лет техника сверхпроводников перешла в высокотемпературную область, в область температур сжиженного азота, удешевляющих эксплуатационные расходы более, чем в 300 раз [9, с.127]. Токовые и магнитнополевые параметры разработанных высокотемпературных сверхпроводниковых материалов возросли в десятки и более раз. Близится появление сверхпроводниковых материалов, не требующих охлаждения.

Следует подчеркнуть главную особенность предлагаемого Электрогенератора - его уникальные, ранее неизвестные характеристики как источника получения дешевой и практически неограниченной энергии.

Источники информации

1. Заявка на изобретение №2004119071 от 24.06.2004 г. "Автономный эквивалент отрезка проводника с током", (ФИПС, отд.11, Л.В.Андреев).

2. С.Г.Калашников. Электричество. Изд. "Наука", Гл. ред. физ.-мат. литературы, M., 1977 г.

3. В.Б.Зенкевич, В.В.Сычев. Магнитные системы на сверхпроводниках. М.: Наука, 1972 г.

4. А.И.Бертинов к др. Сверхпроводниковые электрические машины и магнитные системы. Под ред. д-ра техн. паук проф. Б.Л.Алиевского. Изд-во МАИ, М., 1993 г.

5. В.И.Почтарев, Б.З.Михлин. Тайна намагниченной Земли. М.: Педагогика, 1986 г.

6. Б.М.Яворский. Справочник по физике. Гл. ред. физ.-мат. лит., М.: Наука, 1980 г.

7. Дж.Уильямс. Сверхпроводимость и ее применение в технике. Изд. "Мир", М., 1973 г.

8. Н.В.Гулиа. Инерция. М.: Наука, 1982 г.

9. Ф.Г.Патрунов. Ниже 120° по Кельвину. М.: Знание, 1989 г.

10. Взрывные генераторы мощных импульсов электрического тока. Под ред. В.Е.Фортова. - М.: Наука, 2002. - 399 с.

11. Введенский В.Л., Ожогин В.И. Сверхчувствительная магнитометрия и биомагнетизм. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - (Соврем, пробл. физики). - 200 с.

12. Нейман Л.Р., Демирчян К.С., Теоретические основы электротехники, т.2. Изд. Энергия, Ленинградское отделение, 1967.

13. С.И.Бондаренко, В.И.Шеремет. Применение сверхпроводимости в магнитных измерениях. Ленинград, Энергоатомиздат, Ленинградское отд., 1982, стр.59-65.