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陶瓷发电机与能量守恒定律

  2006年11月15日,《中国发明专利公报》第22卷第46期(总第1079)第483页,公开了专利申请“陶瓷发电机”。公开号:CNl862930A,申请号:200610072175,9,申请日:2006年4月4日,申请人:冯连阶。
    陶瓷发电机实际上是“变电容式发电机”,在此之前国内已有多份申请。究其原理,该发电机通过自身的电容量,从额定值――零值,连续地、周期性地改变而产生电流。由于激励电路的存在,它将对其电容进行充电,充电电量±Q,正比于额定电容量及激励电压,用公式表示,则有Q=CU。该机的电容量是周期性变化的,由于Q值的存在,当C→O时,则U→∞,从而产生电压或电流,或者说陶瓷发电机是原动机拖动发电机转子克服电场引力,而产生电流的,这就是它的原理。
    目前,传统发电机均为电磁感应式。它在各种场合、行业有着广泛普遍的应用。电力行业是能源的支柱产业,电能的应用,深入各行各业千家万户,日常生活谁都离不开它,电磁感应式发电机又是电力系统的心脏,可见其重要性。
    陶瓷发电机它将取代电磁感应式发电机。该机的机械能转换电能的高效率是令人意想不到的。它将给电力行业带来一场革命。可观的经济效益、社会效益不可言喻,下面我们来对比一下两者之间的效率差别。
    陶瓷发电机和传统电磁感应式发电机的效率比较:
    传统发电机是原动机拖动发电机转子克服“磁场引力”而产生电流:
    陶瓷发电机是原动机拖动发电机转子克服“电场引力”而产生电流。
    首先对比一下两种发电机所需的拖动功率。众所周知,发电机的输出功率对发电机的转子会产生一个反作用力,输出功率越大所需推动功率也越大,不论传统的和陶瓷的都一样。影响推动功率的物理指标,有以下4项:①额定输出功率P额定;②每秒钟转数,即频率f:③转子有效力矩半径r转:④引力场造成的阻力kg/kW。对于第4项,相对于陶瓷发电机是克服“电场引力”而做功。传统发电机是克服“磁场引力”而做功。经模拟实验测得:每kW电力产生磁场引力为1750kg,每kW电力产生电场引力为500kg。
    为了清晰地对比方便,我们规定两者的:①额定输出功率相同,P电额=P磁场;②频率相同,f电=f磁=f;③两种发电机同等功率级别的转子有效力矩半径相等,r电转=r磁转;④引用模拟实验值;⑤机械损耗摩擦力忽略不计。则两种发电机的拖动功率,给出下式:
    p电推=p电额?f?r转?500kg/kW
    p磁推=p磁额?f?r转?1750kg/kW
    p电推,p磁推=(p电额?f?r转?500kg/kW),(p磁额?f?r转?1750kg/kW)=1/3.5
    即在输出功率相同的情况下,传统发电机的推动功率是陶瓷发电机的3,5倍。
    如果说电磁感应式发电机的效率约40%,则陶瓷发电机的效率为140%,陶瓷发电机冲击能量守恒定律。
    
    附录一:每kW电力产生的磁场引力值(模拟值)
    
    (一)取一牵引电磁铁将下块固定,上下间垫一厚度为0.5mm的硬纸片,(模拟电磁感应式发电机定转子间的间隙)。通过直流电,用拉力计,强行将上下块拉开,块同时测其最大引力值。根据P=IU折算每kW电力产生磁场引力为3500kg。
    
    (二)模拟实验时,牵引电磁铁为什么要通以直流电?
    电磁感应式发电机(以三相交流发电机为例)其转子通以激磁电流,产生一磁场。转子由原动机施动,以频率f旋转,产生一旋转磁场,定子线圈就产生了感生电流。经分析得知,感生磁场较转子磁场超前90°。虽然发电机输出为交流电,根据楞次定律所述,阻碍转子旋转的感应磁场之方向和强度,始终是恒定的,在转子N极旋转方向的前面始终是N极(感生同性磁极)后面始终是S极(感生异性磁极),这和通以直流电的模拟实验相似。
    
    (三)模拟实验值为什么大打折扣?
    考虑感生磁场和转子磁场,并不完全重合而超前90°,所以,该值应乘以一个系数,为避免电场引力值、磁场引力值差值过大,而导致错误结论。发明人认为折扣50%较为稳妥。折扣后值应为1750kg。
    在作磁场引力实验时的数据:
    U=15V
    1=0.4A
    根据P=IU=0.4A?15V=6W
    测得引力为21.0kg
    折算成每kW磁场引力
    1000W/6W×21.0kg=166V21.0kg=3486kg≈3.500kg
    
    附录二:每kW电力产生的电场引力值的由来
    
    2006年3月下旬,发明人作了一个“自制平板型电容器两板间的引力实验”并邀请了昌图公证处郑宇等公证人员,作现场监督,以资证明。该实验,用一圆形铝制下板(直径320mm)表面加工平整,并贴多片圆形φ22mm厚0.8mm的,Y5V陶瓷片,以提高其电容量。陶瓷片以六角形均匀紧密排列,排列的剩余间隙处钻3mm透孔(便于两板间空气流通)。
    将上下两片叠合,用电容表测其电容量为0.003uf。加直流电压800V。测其两板间最大引力为0.1kg。
    充电量Q=CU=0.000000003×800=0.0000024(库仑),折算成每kW电力产生的电场引力为:
    设定电机以被制造出来,频率f=50Hz
    因Q=CU  P=IU  I=2fQ
    P=IU=2fQU=2fCU2=2×50×0.000000003×800×800≈0.2W
    折算成每kW电力产生的电场引力为500kg。
    根据以上实验数据,计算每kW电场产生的引力值。
    已知C=0.000 000 003F
    U=800v
    D=0.0008m
    求F=?  (引力值)
    解法一:设B板向右移动微小距离△X
    则W=F?△X
    即F?△X=Q2/2C-Q2/2c
    F?△X=Q2/2(1/C-1/C)
    F?△X=Q2/2(4Ⅱkd/£S-4Ⅱkd/£S)
    F?△X=Q2/2(4Ⅱkd?△X/£S)
    ∴F=Q2/2dc=C2Q2/scd=CQ2/2d=
    [0.003×10-6×(800)2]/2×8×10-4=1.2N=0.12kg
    解法二:可认为B板处在A板所形成的电场中
    则场强为E=E/2
    F=EQ=CU2/2d=1.2N=0.12kg
    比实验值0.1kg大20%
    折算成每kW的引力值
    1000/0.2W×0.12kg=600kg/kW
    结论于实验值接近。

 
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