Machines électriques basées sur des champs électriques

Notre professeur nous a posé cette question lors de la conférence de Power Electromagnetics. Nous savons que les champs électriques et les champs magnétiques sont facilement transformables l'un en l'autre. Et ils sont largement utilisés dans divers systèmes.

Il nous a demandé pourquoi est-ce que presque toutes les machines électriques sont encore basées sur l'échange d'énergie magnétique? Pourquoi le champ électrique n'est-il pas utilisé pour l'échange de puissance et l'interaction à travers les entrefers d'une machine?

— Digvijay Gusain
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C'est une question vraiment étrange. Mais j'ai le sentiment que cela a quelque chose à voir avec le fait que le champ électrique nécessitera un moyen (conducteur) pour transférer l'énergie.

— Eugene Sh.

Cela fait des lustres pour moi depuis que je me suis penché sur des choses comme ça, mais ma première intuition serait d'étudier la formule autour de et . Notez la différence entre -12 et -6.

ε_{0} \approx 9 \cdot 10^{- 12} F/m

$\varepsilon _0\approx 9 \cdot 10 ^{ -12 }\ \text{F/m}$

μ_{0} \approx 1 \cdot 10^{- 6} H/m

$\mu _0 \approx 1 \cdot 10 ^{-6}\ \text{H/m}$

— jippie

L'exemple le plus courant de champs électriques dans l'énergie mécanique (dans ce cas, le mouvement de l'air) est le haut-parleur électrostatique. Les étudier vous aidera à comprendre le point de Jippie.

— Brian Drummond

Peut-être parce qu'au moment où vous avez une tension suffisamment élevée pour produire un champ électrique assez fort qui exerce suffisamment de force pour faire beaucoup de travail, vous avez rencontré des problèmes de panne de votre isolateur (air) et d'étincelles volant partout.

— brhans

Les gens font maintenant un transfert de puissance capacitif à des niveaux qui sont "utiles" avec l'augmentation pour commuter efficacement au niveau GHz. Cela aide à gérer la différence E6 dans les équations de Jippe.

— Russell McMahon

Réponses:

Il existe des moteurs électrostatiques. Ils peuvent être un meilleur choix que les moteurs magnétiques dans certaines situations.

Par exemple, découvrez ce moteur électrostatique qui peut être utilisé dans des endroits où les champs magnétiques sont très puissants, comme près des appareils d'IRM ...

http://www.shinsei-motor.com/English/techno/

Les moteurs électrostatiques peuvent également utiliser très efficacement directement la haute tension à très faible courant. Celui décrit ici peut fonctionner à jamais sur le différentiel de tension entre deux fils séparés par quelques dizaines de pieds de hauteur ...

http://www.rexresearch.com/elstatix/esgenmot.htm#sciam

Voici un livre pratique avec beaucoup d'informations sur les moteurs électrostatiques, dont de nombreux modèles peuvent vous construire ...

https://www.amazon.com/Electrostatics-Exploring-Controlling-Electricity-Includes/dp/1885540043/ref=as_sl_pc_ss_til?tag=joshcom-20&linkCode=w01&linkId=GY4GGJ3S5CKUMRHM&creat5

— bigjosh
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Jusqu'à la machine Gramme, les machines électriques étaient des démonstrations en classe à l'échelle du milliwatt et des curiosités de laboratoire. L'idée révolutionnaire de Gramme était à l'échelle industrielle et était la base des machines DC "bipolaires" d'Edison qui ont conquis le monde à l'époque pré-Westinghouse.

Les appareils de champ électrique, ou les moteurs et générateurs statiques électriques, restent non industriels car le champ maximal est défini par une panne de gaz et donne un faible couple à cette limite. Les machines à champ B ont un couple énorme à leur limite de noyau-sat. Quelle est la taille d'un moteur électrostatique 1/4 cheval? Comme c'est lourd? Tellement cher?

Pensez à sortir d'une boîte! Peut-être que les choses vont changer dans l'industrie LEO ou "Belter", où les circuits mégavolts dans un environnement de vac dur sont bon marché et courants, et où le refroidissement des bobines et des noyaux est presque impossible. Fabriquez des «muscles» micro-couche capacitifs pour un moteur linéaire de mille HP qui nécessite des conditions de salle blanche et un vide comme isolation.

— wbeaty
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Vous pouvez transformer un courant électrique en un champ magnétique, qui peut exercer des forces. Si vous voulez un champ fort, faites simplement plusieurs enroulements. Si vous voulez un champ électrique puissant, vous avez besoin d'un courant magnétique. Vous ne pouvez pas faire un conducteur avec des charges magnétiques fluides (car il n'y a pas de charges magnétiques). Vous pouvez créer un conducteur magnétique avec des courants de déplacement magnétiques fluides, mais la séparation entre un conducteur de champ magnétique et un isolant est bien pire qu'entre un conducteur de courant électrique et un isolant.

Il est donc plus efficace de transporter de l'énergie sous forme de courant électrique dans des fils métalliques où elle peut être très bien contenue, puis de l'appliquer avec un champ magnétique. Vous pouvez également l'appliquer avec un champ électrique, mais vous aurez besoin de très hautes tensions. Il est plus facile de faire plusieurs enroulements.

J'espère que cela avait du sens, je passe sous silence de nombreux termes techniques pour illustrer la symétrie entre les systèmes.

— Austin
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