Про электродвигатель Бедини — простой электродвигаль для самоделок и ещё немного интересностей

Некоторое время назад мне на глаза попалась любопытная информация, о том, что примерно в середине 2000-х годов в сети начала распространяться информация о появлении некоего «загадочного электродвигателя Бедини», который, якобы задействует некую «свободную энергию» :-) и вообще представляет собой «чудесный прорыв» (хе-хе). 

Тем не менее, при взгляде на него, меня тут осенила одна мысль, которую я в сети ещё не встречал и мне всё стало «ясно как день» что же мы тут видим перед собой на самом деле! (Спойлер: в целом — ничего фантастичного, но, тем не менее, интересно и корни глубокие). 

Собственно, чем и хочу поделиться с вами… 

Но, для начала, поглядим, о чём идёт речь… 

Джон Бедини (1949-2016) был американским инженером и изобретателем, который занимался на протяжении своей жизни исследованиями в области электричества, а также его необычных проявлений и применений:

В 2001 году он подал заявку на патент, в котором описывается устройство, позволяющее реализовать необычный электродвигатель, предназначенный для заряда аккумуляторов:

Как можно видеть по схеме и по тексту патента, работает система примерно следующим образом: стартовый электродвигатель* раскручивает специальный диск, с укреплёнными по периметру редкоземельными магнитами, в результате чего, эти магниты начинают проходить мимо катушки с сердечником, установленной стационарно.

Катушка содержит три обмотки: 

• 1 — условно назовём её «инициирующая»: при появлении магнита около сердечника катушки — в этой обмотке (в том числе, помимо «3» обмотки — о ней будет ниже) появляется электрический ток, который открывает транзистор;

• 2 — «силовая обмотка»: открывшийся транзистор подаёт питание от аккумулятора на эту силовую обмотку, в результате чего, в виду подключения этой силовой цепи в определённом направлении к обмотке — сердечник катушки намагничивается таким образом, что его полюс, обращённый в сторону вращающегося диска с магнитами — получает ту же магнитную полярность, что и у магнита на диске (т.е. N-N) — в результате, из-за того что диск уже вращается и обладает определенной инерцией, происходит его отталкивание по направлению вращения;

• 3 — «обмотка питания»: на начальном этапе, когда магнит только подходит к сердечнику, в этой катушке, появляется и начинает расти относительно слабый ток, уже направляемый на конденсатор, и, как только магнит отходит от сердечника и закрывается транзистор — начинает схлопываться магнитное поле в этой силовой катушке, а так как они с зарядной катушкой связаны индуктивно (намотаны на один сердечник и вторичка с первичкой трансформатора по сути) — это схлопывающееся поле порождает мощный импульс тока в этой катушке заряда — который тоже отправляется на конденсатор; затем, в какой то момент, похоже что срабатывают механические щётки и коллектор, замыкая цепь (28 и 27 на схеме) — и запасённый в этом конденсаторе ток, резко, импульсом разряжается на целевой аккумулятор.

*В интернете широко распространены версии, где стартовый электродвигатель отсутствует и ротор с магнитами раскручивается просто рукой чтобы придать ему изначальное вращение, которое затем поддерживается импульсами стационарной катушки-электромагнита. 

Если посмотреть имеющуюся в сети информацию, то видно, что людям сильно «зашла» эта идея, так как сеть полнится большим количеством самоделок — от маленьких:

До довольно больших, даже на базе колеса от велосипеда:

Так как весь патент и всё затея этого двигателя построены вокруг идеи «получать на выходе больше, чем затрачено» — то есть, одной из вариаций вечного двигателя, то, в виду явной бредовости такого утверждения, мы его рассматривать не будем вовсе и сконцентрируемся немножко на другой стороне: как интересном простейшем подвиде электродвигателей, которые можно собирать для собственного развлечения (скажем, как вам «копеечный» вентилятор на стол, диаметром в метр? :-)  — или то же самое можно сотворить, подвесив его под потолком, на манер потолочных вентиляторов; только естественно, нужно будет выбросить 3-ю обмотку с конденсатором (которая для заряда аккумулятора), они теперь ни к чему)… 

И, что интересно, ведь, по сути, этот двигатель уже был в истории и очень давно, много лет назад! :-) 

Думается, что относительно сложная архитектура всей схемы и слабое знакомство большинства экспериментаторов с историей развития электродвигателей туманит ум и не даёт увидеть главное — что, думается, и явилось причиной того, что они «поддались на волшебство» вроде сложной конструкции и наличия патента у неё… :-)

Осознал я это, как уже упоминал выше, как только увидел этот двигатель в первый раз, ведь по своей сути, он почти один в один копирует (в силовой части, по логике действия) — исторически самый первый электродвигатель (из практически применимых) который был разработан английским инженером и изобретателем Уильямом Стёрджином (William Sturgeon) в 1832 году, который был представлен двумя подковообразными сердечниками, на которые были намотаны катушки, где одна катушка крепилась на вращающийся вал, а вторая устанавливалась стационарно:

При этом, что интересно, в этом двигателе впервые в истории был применён «коллектор» — то есть токопроводящие пластины на валу, по которым скользили щётки и логика работы двигателя была построена таким образом, что он, переключая полярность, во время своего вращения добивался того, чтобы ротор попеременно проходил через фазы притяжения к стационарной подкове и отталкивания от неё (смотреть с 2:38):

Таким образом, мы можем для себя констатировать, что Джон Бедини был, похоже, по крайней мере, неплохим историком электротехники — исходя из того, что он вообще знал о существовании таких устройств….:-)

Глядя на это всё, приходит понимание, что, по большому счёту, Бедини как бы «проапгрейдил» старую конструкцию XIX века, доведя её до современного уровня техники — как минимум, существенно уменьшив энергопотребление: как можно видеть по конструкции Стёрджина, у него там было задействовано два электромагнита, что, очевидно, существенно увеличивает энергозатраты;  в отличие от этого подхода, современная версия, во-первых, не требует щёток и коллектора на валу, в виду установки редкоземельных магнитов вместо подвижных катушек*, а во-вторых, стационарно установленная катушка работает импульсно, и, в-третьих (что наиболее существенно!) — силовая обмотка коммутируется транзистором.

*Очевидно, что это возможно скорее всего только для относительно маломощных конструкций, тогда как для более силовых — установки электромагнитов похоже, что не избежать…

И, тем не менее, ознакомившись с изначальной конструкцией Уильяма Стёрджина, становится ясно, что у двигателя Бедини имеется и очевидное направление для улучшений: как мы видим, он построен всего лишь на факте отталкивания, а факт притягивания у него отсутствует как класс!  

Любопытно, что на определённом этапе некоторые исследователи обнаружили, что подобные краткосрочные импульсы относительно высоковольтного напряжения можно использовать для так называемой «десульфатации» старых кислотных аккумуляторов, так как такие импульсы позволяют (в некоторой степени, в зависимости от «тяжести» ситуации) растворять отложения на пластинах электродов аккумулятора, что позволяет (иногда, в некоторой степени) восстановить его ёмкость:

При этом, что интересно, этот способ (растворение сульфата свинца, с помощью краткосрочных импульсов высокого напряжения) вполне себе известен, и, таким образом, получается, что под этим процессом есть некоторая позитивная теория, хотя, очевидно, что применение для подобного процесса механического устройства скорее, наверное, забавный выбор, чем реально обусловленный необходимостью… 

Так что, при наличии реальной потребности, похоже, что, лучше обратиться не к механическому, а просто электронному специализированному устройству для этих целей...

 __________

Размышляя о подобных двигателях принципа «тяни-толкай» (или просто «толкай»), я тут вспомнил и ещё один любопытный тип двигателя, который тоже вполне подпадает под эту классификацию. 

Дело в том, что в целях притяжения можно использовать абсолютно разные физические принципы, и одним из них является, как ни странно — факт наличия точки Кюри, то есть, температура, где при повышении её выше этого значения различные магнитные материалы могут терять свои магнитные свойства (кстати говоря, по ссылке выше можно найти довольно большую таблицу с конкретными температурами для разных материалов, что интересно). 

Таким образом, если дальше рассуждать в этом ключе, то можно было бы предположить, что можно собрать (в теории) такое устройство, движущаяся часть которого, обладая магнитными свойствами, временно теряла бы их, при притяжении к магниту, а потом восстанавливала бы, что можно попытаться использовать для реализации некоего движения! 

Идея довольно привлекательная, и, было бы странно, если бы она не пришла в голову кому-то раньше! :-) насколько мне удалось найти, — первое упоминание подобного можно увидеть, например, в патенте Никола Тесла, XIX века (1889 г.), где он предлагает использовать нагревание якоря в составе электромагнитной машины, где уже в свою очередь это периодическое «прилипание-отлипание» его к электромагнитной катушке — может быть некоторым полезным образом использовано (например, передавая вращательное движение через кривошипно-шатунный механизм на вал):

В наше время, при наличии мощных редкоземельных магнитов, подобные схемы реализуются очень элементарно и выглядят весьма наглядно:

Кстати, я тут подумал, что нечто подобное (только с большего размера магнитом) вполне можно было бы провернуть в целях «малой автоматизации» при выезде на природу: скажем, вращать с помощью такого возвратно-поступательного движения — вертел над костром, изготовленный таким образом, чтобы он, с одной стороны, содержал колено — то есть, своей формой отдалённо напоминал букву S. :-) 

Учитывая мощность современных больших неодимовых магнитов — такая штука наверняка смогла бы вращать вертел без каких-либо проблем. Вероятно, с целью использования относительно слабых магнитов и малой длины хода возвратно-поступательного механизма, можно было бы даже попробовать применить самодельный храповой механизм, изготовленный из подручных палок/вырубленный из древесины (хорошее развлечение и инженерный вызов на самом деле — собрать такую штуку на природе! Впрочем, вот вам и вариант — для чего можно купить компактную бензопилу и применить её с пользой для дела — не только для заготовки дров, но и для изготовления всяких «инженерных штук» на природе). Что-то типа того:

Кстати говоря, это моя старая головная боль: как бы обосновать самому перед собой и купить бензопилу? У меня её нет, но я всегда её хотел! :-)))) И у меня её нет не потому, что не могу купить — а потому что не могу найти для себя обоснование, зачем она мне нужна! И вот теперь, похоже, я его для себя нашёл: «всякие инженерные штуки на природе»! :-)))

По видеоролику чуть выше, мы могли видеть, что основной принцип работы подобных термоэлектрических устройств — быстрый нагрев и быстрое охлаждение и именно поэтому в них и используется нечто тонкое, наподобие проволоки. 

Зная этот принцип, многие строят и несколько более простые механизмы, где этот эффект быстрого нагрева проволоки и быстрого её охлаждения (в виду относительно большого размера ротора и малой теплоёмкости проволоки из-за чего она быстро остывает) — реализован в устройствах, где проволока намотана на роторы разного типа или просто укреплена в виде пружины по периметру:

См. с 4:39:

Или, даже просто укрепив металлические штыри на манер спиц — и всё равно это работает:

Размещайте облачную инфраструктуру и масштабируйте сервисы с надежным облачным провайдером Beget.
Эксклюзивно для читателей Хабра мы даем бонус 10% при первом пополнении.