EGYÜTTMŰKÖDÉSI JAVASLAT
Extrém Villamos & Mágnes gépek K+F László Ivanics Sr.
Evolutio Mérnöki Iroda HUNGARY Budapest +36307304877
[email protected] 2017.01.01.
A mára kialakult energetikai rendszer - szinte megoldhatatlan - problémák elé állította az embert. Ezért új, eddig nem ismert céleszközöket kell felkutatni, olyanokat, amelyek paradigmaváltást hozhatnak. Olyan gépeket, amelyek széles körben történő bevezetésével fokozatosan, kivezethetőek a hőerőgépek (kazánok és belső égésű motorok) valamint azok a villamos erőgépek (AC és DC motorok) amelyek jelentős villamos energiafalók. Az új céleszközök sikeres bevezetése: csökkenteni fogja a fosszíliák alkalmazási ütemét, lassítják az erőművek és hálózatok növekedését, és új biztonság filozófiát teremtenek. Biztosítják, hogy egyszerűbb, kisebb tömegű alacsony energia igényű erőgépekkel hajtsuk a beredezéseinket, hogy újra, célszerűen, széles körben alkalmazzuk az egyenfeszültséget, és elterjesszük a „végponti erőművek” alkalmazását. Az új céleszközök K+F tevékenysége három Magyarországon kezdeményezett szabadalmi bejelentésen alapul. A K+F-t, a Magyarországon létrehozott ABB-EMI kft végzi, az ABB által történő finanszírozással.
1
Bevezetés
Ivanics László
Jelen előzetes anyag a villamos energetika három új elemét, eszközét mutatja be, amelyek egy jövőbeni K+F programban kell, hogy igazolhatók legyenek. Siker esetén bölcs előrelátással tervezhető meg, a bevezetés módja, üteme és lesz átlátható a jövőre gyakorolt hatása is. Amit ezen anyagban olvashatunk, az az elméletben kidolgozott és a gyakorlati kísérleti fázis előtt áll. A know-how tárgyát képező egyes céleszközök-ről az alábbiakban feltételezzük, hogy a leírások szerint alkalmasak azokra a célokra amire szántuk azokat. Az előzetes bemutatás az illető eszközök alkalmazásának előnyeit és az energetikai iparra gyakorolt hatását hangsúlyozza így a működési mód, elvek ismertetésétől e helyen eltekintünk. Két új, - ismereteink szerint - ebben a megoldásban soha nem publikált gépről van szó. A harmadik berendezés az előbbiekből épített rendszer, amely szintén újdonság. Az új gépek generátorok, motorok és aggregátok modelljei illetve csúcsmodelljei, a rajzok az előzetes számítások, leírások AutoCAD13-al készültek. Minden változat (gyorsan) rendelkezésre áll. Nagyon fontos, a három céleszköz szabadalmaztatási eljárása Magyarországon folyamatban van. Azaz a leírások néhány hónapon belül elkészülnek, és benyújtjuk a Magyar Szabadalmi Hivatalnak. Az újdonság kutatás elkészült. A működésmód evidenciákon alapul. Az új gépek gyűjtő neve „Extrém gépek”, ezek a céleszközök, amelyek a ma ismert és alkalmazott villamos gépektől ( I. Főcsoport) eltérő, új rendszert alkotnak. Ezért (később látni fogjuk) ezeket az „Extrém gépek”-et az un. II. Főcsoportba sorolhatjuk. Ezen új gépek unikális tulajdonságai hiányoztak a villamos generátorok és motorok világából. Az előzetes agyagokból ismerhető a pályám és korom, valamint sejthetőek a lehetőségeim is. Ahhoz, hogy szakszerű környezetben, kiváló kísérleti műhely és labor körülmények között kerüljön sor a K+F első fázisának bonyolítására, ahhoz az Önök segítségét, támogatását kérem. Első video megbeszélésünkön kérdéseikre válaszolok és az elképzeléseimet kifejtem.
2
1. Előzmények
Ivanics László
A hagyományos gépeink az elmúlt évszázadban elérték a fejlesztési lehetőségek csúcsát. A hatásfok szinte minden konstrukciónál a maximumon van. A gerjesztő köri PM-ek alkalmazásával egyes villamos gépek vesztessége jelentősen csökkent. Nem kétséges, hogy az AC generátorok a jövőben is a villamos energiatermelés egyedüli berendezései maradnak. Azonban egyre nehezebb és drágább az energia igényeket kielégíteni. Lassan a lehetőségeink határait feszegetjük. Egyes tudós grémiumok szerint a Föld haldoklik. A fúziós reaktor a távoli jövő. Számtalan intézkedés kellene, most! Többek között, a növekvő igények mellett, drasztikusan csökkenteni kellene a fosszilis tüzelőanyagok alkalmazási ütemét, mérsékelni kellene az erőművek és hálózatok igénybevételét és méreteik további növelését. Továbbá egyre több megújuló energiaforrást igyekszünk bevonni, pedig tudjuk, hogy ezek is természetrombolók és végesek. Mást és máshogyan kellene cselekedni! Mi azt gondoljuk, hogy az energetikai iparban markáns fordulatra lenne szükség, amit néhány új céleszköz szisztematikus kifejlesztésével és bölcs alkalmazásával lehetne megvalósítani. Az alábbi céleszközök-kel, ha rendelkezésünkre állnak lassan elindítható a fordulat, a paradigmaváltás. Rég’ tartozott a szakma két gép megalkotásával. A kommutátor és kefe nélküli tisztán egyen áramú géppel, valamint a mágnesek szabad árama egy részét hasznosító motorral. A két dilemma kutatása kezdetén (a 60-as években), álmainkban se gondoltuk volna, hogy ez a két kulcsgép azonos alapokon nyugvó, egymásból levezethető, koherens rendszert alkotnak. Az általunk kidolgozott új (futurisztikus) eszközök: 1. Új ideális egyenáramú gépek (motor/generátor) Jele: iDC (EM vagy PM gerjesztés) 2. Új ideális erőgépek (gyorsító/motor) Jele: iMD 3. Új ideális autonóm aggregátorok Jele: iAA
(EM vagy PM gerjesztés)
(EM és PM gerjesztés)
Az új céleszközök néhány funkcionális jellemzője, előnyei (röviden):
Az iDC gépekkel kiküszöböltük a mai DC gépek minden „problémáját”. (1*, lásd 4.oldal)
Másrészt mindhárom céleszköz ki/be fordítható a célszerűség szerint.
3
Minden építési módban (hengeres, tárcsa, sík, serleges) korlátozás nélkül tervezhető, építhető.
A céleszközök mindegyike egyszerű, azonos modulokból vagy hagyományos módon a mai villamos gép gyártás elvei szerint és eszközeivel megépíthető,
A kis és a közepes gépek automatizált gyártása evidens.
Az iDC kétféle gép (motor/ generátor) tetszőleges áramra és feszültségre tervezhetők. -
A kétféle uj ideális iDC gép EM vagy PM gerjesztéssel építhető
-
A tervezhető teljesítmény határok 0,5kW – cca.10MW. (Ahogyan a PMG szinkron gépek)
-
A nagyobb gépek nagyfeszültségű DC turbógenerátorok lehetnek. (A hagyományos DC gépek esetén a kommutátor átmérő, a szeletfeszültség és a kerületi sebesség növelése behatárolta a lehetőségeket!)
-
Az iDC generátorok a jövő ideális aggregátok fő részei lesznek.
-
Az iDC gépek alkalmazása új fejezetet nyit a DC rendszerek, hálózatok alkalmazása terén.
-
Méretezésük az ismert villamos gép tervezési elvek alkalmazásával történik. Stb.
A iMD kétféle új ideális erőgép,(gyorsító/motor) elterjedése jelentős energia megtakarítást jelent. -
A tervezhető teljesítmény határok (mai becsléseink szerint) 0,5kW - cca.25MW, sőt.
-
Fokozatosan beépülnek a villamos és a belső égésű motorok helyére (A háztartási gépek az ipari berendezések és a járművek gépeit, a mars járót, a fejlődő világ örök energiaforrásai lehetnek.)
-
Az EM gerjesztésű cca. 70%, míg a PM gerjesztésű cca. 90% energiát takarít meg.
-
Az iMD mindkét változata (mint erőgépek) új, zöld, alternatív, megújuló erőforrás!
-
Bevezetésükkel arányosan csökken a fosszilis energiahordozók felhasználásának mennyisége, ezzel együtt csökken a káros anyag kibocsátás, a meddő és hamu anyagtárolás.
-
Csökken a hálózatok és az erőművek terhelése és csökken a meddőenergia forgalom. Stb.
-
A fogyasztókat folyamatosan kell átalakítani a új DC hálózathoz.
Az iAA ideális autonóm aggregátok (végponti erőművek vagy energia cellák) (A komplex egység magába foglalja az energia szegény új iMD erőgépet, és az új iDC generátort, a szinuszos invertert és a belső processzor egységet. A teljes felügyeletet központi PC -vel van összefogva. -
Az iAA-k az erőművek csúcs egységei vagy a kapacitásnövelő, pótló bővítményei lehetnek
-
A járművek területén is új - minden eddigitől eltérő - filozófiát vezethetünk be. Azaz pl. gépjárműbe épített aggregát adja a jármű teljes ellátását. A 4 x iMD- HUB motoroknak pedig a mintegy 20%-gyi energiát, vagy PM gerjesztés esetén elhanyagolható energiát szolgáltatnak.
-
Az új iAA a fűtés, vízmelegítés egyetemes villamos erőforrása lehet.
-
Alkalmazásuk néhány évtized alatt megváltoztatná az ember és a természet viszonyát, …..
-
Stb.
4
2. Hagyományos villamos gépek
Ivanics László
I . Főcsoport (Váltakozó pólusú gépek) A. AC szinkron gépek (motor/generátor). Gerjesztése EM vagy PM. A vesztességek alakulása PL ≈ Pcs + Pcr + Pi + Pm; PM rotor : PL ≈ Pcs + 0 + Pi + Pm B. AC aszinkron motorok (erőgépek) A vesztességek alakulása: PL ≈ Pcs + Pcr + Pi + Pm C. DC egyenáramú gépek (motor/generátor). (1*) Gerjesztése EM vagy PM. A vesztességek alakulása : PL ≈ Pcs + Pcr + Pi + Pm; PM státor : PL ≈ 0 + Pcr + Pi + Pm D. Különleges villamos AC és DC gépek , továbbá HDC gépek (2*)
Jelölések : PL = összes vesztesség; Pcs = státor réz vesztesség; Pcr = rotor réz vesztesség Pi = vas vesztesség; Pm = mechanikai és egyéb vesztességek _______________________________________________________________________
1*. Problémák: Bonyolult, egyedi tekercselés, kommutátor, kefék, kefeállító szerkezet, armatúra reakció, segédpólus, kompenzáló tekercselés, nehéz üzem. A gép nagy tömegű és igen drága. Nem kifordítható és nem építhető meg tetszőleges építési módban. (Pl. tárcsás, serleges, lineáris, hengeres). A kétoldalas gerjesztés nem értelmezhető! Nagyobb gépek időszakos kőrtüzei igen drágán javítható. 2*. Homopoláris gépek. Kommutátor nélküli, forgó armatúrás (tömbös, rudas, dobos, tárcsás), csúszógyűrűs, tisztán egyen feszültségű és igen nagy áramú gépek. Mára a hadiipar nagy áramgenerátorai és hadihajók meghajtó motorjai. (Pl.: Westinghouse, 2MW (1906) generátor ≈ 260VDC; 7500A, 8-rudas, 16 gyűrűs, stb.; vagy General Atomic US. 25MW, (2006) motor ≈ 500VDC; 25kA. Utóbbi 5-dobos, szupravezetős gerjesztésű, B ≈ 6T, stb. Giga költségű gép.) Megjegyzések :
A mai gépeink az elmúlt mintegy 150-év mérnöki fejlesztési munkájának eredményei. A PM-ek alkalmazásának csúcsa, ccsa. 20-25% energia megtakarítást eredményez. A hagyományos villamos gépek hatásfoka elérte a felső határokat. FONTOS! A hőerőgépeket mint fosszilis energia faló és környezet romboló eszközöket itt kell említenünk, miután a pl. a villamos energia termelés hatásfoka (természetesen) cca 50% vagy a járműveink hatásfoka csupán. cca 25%. A villamos autók akkuiba ezt a (drága, szennyező) villamos energiát töltjük! Új filozófia kell.
5
3. Extrém villamos & mágnes gépek
Ivanics László
II. Főcsoport (Egyen pólusú gépek) A. iDC gépek (motor/generátor). Ideális, egyenáramú gép. (3*) Az armatúrájában tisztán egyenfeszültség indukálódik. Tetszőleges feszültségre és áramra tervezhető. A jövő DC vagy AC villamos energiatermelés alapgépe. A gerjesztése EM vagy PM. Kifordított gép. A szinkron gép DC megfelelője. A hatásfoka kiváló. A vesztességek alakulása: PL ≈ Pcs + Pcr + 0 + Pm
PM rotor : PL ≈ Pcs + 0 + 0 + Pm
A JÖVŐ DC (AC) GENERÁTORAI B. iMD erőgépek. Ideális, EM gerjesztésű, belső energiával hajtott motor /gyorsító. (3*) A jövő jelentéktelen külső fogyasztású, erőgépei. Kiváló, ki/be fordítható, egyszerű üzemű gépek. (ideális HUB motorok). A hatásfok kiváló. Zöld megújuló "langyos" erőforrások. A vesztességek alakulása: PM rotor : PL ≈ Pcs + 0 + 0 + Pm; Energia szükséglet : cca: 25%. A JÖVŐ ERŐGÉPEI
(Új, megújuló energiával hajtott, zöld, langyos erőgép!)
C. iMD* erőgépek . Ideális, PM gerjesztésű, belső energiával hajtott motor /gyorsító. (3*) A jövő elhanyagolható külső fogyasztású, erőgépei. Kiváló, ki/be fordíható, egyszerű üzemű erőgépek. (ideális HUB motor). A hatásfoka kiváló. Zöld megújuló "hideg" erőforrások. A vesztességek alakulása: PM rotor : PL ≈ 0 + 0 + 0 + Pm; Energi szükséglat : cca : 0. A JÖVŐ KIEMELT ERŐGÉPEI (Új, megújuló energiával hajtott, zöld, hideg erőgép!) D. iAA berendezések. Ideális autonom aggregátok.(3*) Azonos házba tetszőleges építési módban épített iDC generátor és iMD motor. A jövő végponti DC és/vagy AC erőműve (Fogyasztók, lakások, irodák, házak, háztömbök, ...ipari fogyasztók, gyártelepek, .... beduin sátor, mars járó, csúcs erőmű blokkok, mágneses csapágyazással és lendítőkerekes tárolóval stb.) Zöld megújuló DC vagy AC erőforrások. A JÖVŐ VÉGPONTI ERŐMŰVEI (Új, megújuló, zöld villamos energiaforrás!) Jelölések : PL = összes vesztesség; Pcs = státor réz vesztesség; Pcr = rotor réz vesztesség Pi = vas vesztesség; Pm = mechanikai és egyéb vesztességek ____________________________________________________________________ 3*. Rendkívüli előnyök: Egyszerű felépítés. NINCS : kommutátor, kefék, kefeállító szerkezet, armatúra reakció, segédpólus, kompenzáló tekercselés, nehéz üzem. A gép kisebb tömegű (-40%) és olcsó. Ki/be fordítható és tetszőleges építési módban építhető. ( Pl. tárcsás, serleges, líneáris, serleges) A kétoldalasan gerjeszthető ! Felügyeletmentesen üzemeltethető. A vas részek nem lemezeltek. Vezérlését belső mP végzi.
6
4. Privát stori
Ivanics László
Nagy Ward Leonard és más nagy AC gépek körében eltöltött évek, az üzemzavarok, nagyjavítások szervezése, bevésték e gépek problémáit az emlékezetembe. Talán a kommutátor tüzek és a macerás helyreállítás a leg emlékezetesebb. A vas edényes higanygőzös egyenirányítók visszagyújtását már ki ne hagyjam, meg a galván üzem egyik - akkor roppant furcsa - gépét, amelynek rendre összeégtek a végtelen kefesorai. Utóbbi egy homopáris dinamó volt). Egy könyvtári kutakodás nyitotta igazán ki a szemem a 60’-as években. A magyar Elektrotechnika folyóirat egyik 1911-es cikke került a kezembe. Seidner Mihály Dr. „A kommutátor nélküli egyen áramú gép”-című írása. Ő az egyik „Ganzos zseni”. Kifejtette, hogy az egyenáramú gépek gyenge pontja a kommutátor. stb. Na meg azt, hogy ezen Ő is törte a fejét, sikertelenül. Végül igényes matematikai apparátust felhasználva bizonyította, hogy az Ő elképzelése „a mágnesek kommutációja” nem lehetséges. Ekkor figyeltem föl a két dologra a DC gép kommutátorára és a mágnesek alkalmazhatóságára. No csak, lám-lám ekkora gond ez és ilyen rég óta? Szóval tudatosodott bennem, hogy a DC gépet a mai formájában „jobb híján” fejlesztettük agyon. Ettől kezdve a két téma elkísért, és az egyre növekvő jegyzet és rajz pakkomat cipeltem magammal mindenen keresztül. Az elmúlt évtizedet az összegzésnek szántam (nyugdíjas éveim), és meglepő kincsekre bukkantam. Sikerült kidolgozni a mai AC és DC gépek komplementer csoportját, amely önmagában is koherens, megvan benne az ideális, tisztán egyenáramú gép( iDC), és a soha nem volt mágnes áramú zöld, alternatív örök erőforrás, az iMD. Továbbá a két új gép optimalizált összeolvasztása eredménye az ideális zöld autonom aggregát az iAA. Most már teljessé válhat a villamos gépek rendszere. Az evidens elmélet, a gép-rendszerek, a kidolgozott előzetes dokumentumok, modell műhelyrajzok a számítások, stb. meg alapozzák a kísérleti, proto’ darabok létrehozását és a korábban felvázolt céloknak megfelelő modellek megvalósítását. Sajnos a K+F-i program (előzetes anyag kész) lebonyolításának feltételei hiányoznak. A legfontosabbak a financiális háttér és az esetleges siker esetén az, hitnterland nem áll rendelkezésünkre, amely a teljes megvalósításhoz kellene Az Önök hatalmas tapasztalata és tőkeereje biztosíthatná e korszakalkotó projekt megvalósítását, sikerre vitelét. Így ezúton teszünk javaslatot az együttműködésünkre, amit az alábbi formában gondolunk megvalósítani. Természetesen más, Önök által felvázolt megoldásra is nyitottak vagyunk a lényeg, hogy a kölcsönösen előnyös legyen a projekt.
7
5. Extrém Projekt (1. Javaslat)
Ivanics László
1. Szerződő felek: ABB & EMI Cég telephely: Hungary, Budapest Cég neve : ABB & EMI Kft. Előszerződés, titoktartási záradékkal. Know-how tulajdonos : Ivanics László Sr. 2. Megvalósítási tanulmány elkészítése Telephely (bérlemény) Felszereltség (bérelt autók, PC-k, néhány műszer, bérmunka, ABB labor igénybevétele) Létszám; Ügyvezető, műszaki vezető, személyzet Ütemterv (műszaki, pénzügyi, létszám, felszereltség) - I. ÜTEM (8-10db kísérleti minta, elkészítése. Elvek igazolása. max 1,5 év. NEN : Szerződés lezárása, elszámolás! 3. IGEN : ABB nyilatkozik a jövőbeli szándékáról, az együttműködésről. (Az ABB dönt az igazolt know-how megvásárlásáról és/vagy közös értékesítéséről, teveiről stb.) Megállapodás esetén: 4. II. ÜTEM : 5. Licenc szerződés, 6. EU Pályázat készítés „Extrém gépek, mint megújuló új zöld erőforrások.” Szabadalmaztatás felgyorsítása és kiterjesztése? Önálló kísérleti műhely és laboratórium létesítése. Kooperáció Egyetemekkel, számítógépes tervező szoftverkészítés, doktorandusz képzés, diplomamunka instrukció, új ágazati oktatás beindítása stb. Vezérlő elektronika K+F ( spec kétpont és PID szabályozók, cél-chip fejlesztése stb.) Szimuláció, optimalizálás, teljesítmény sorok felírása Oktató gépek, oktató laborok Gyártáskutatás Alkalmazáskutatás 7. Rendszer nemzetközi frencsájzing filozófia kialakítása Nemzetközi értékesítés, (egyszerre ….db ország?). Frencsájz felügyelet! - Műszaki tartalom, E-anyag, mintadarabok, mérőlabor, betanítás stb - Díjszabások, - Folyamatos (éves) elszámolás ABB és EMI között. - Stb.
8
