Russian Arabic English French German Hungarian Japanese Romanian Turkish Ukrainian

Регулятор для двигателей переменного тока

 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СОЕДИНЁННЫХ ШТАТОВ

НИКОЛА ТЕСЛА, ПРОЖИВАЮЩИЙ В НЬЮ-ЙОРКЕ, ШТАТ НЬЮ-ЙОРК, ПЕРЕУСТУПАЮЩИЙ ПРАВА НА ДАННОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ ФИРМЕ «ТЕСЛА ЭЛЕКТРИК КОМПАНИ», НЬЮ-ЙОРК

РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ОПИСАНИЕ, ЯВЛЯЮЩЕЕСЯ ЧАСТЬЮ ПАТЕНТА № 390820 ОТ 9 ОКТЯБРЯ 1888 Г. ЗАЯВКА ОТ 21 АПРЕЛЯ 1888 Г., НОМЕР ЗАЯВКИ 271682 (МОДЕЛЬ НЕ ПРИЛАГАЕТСЯ)

Всем заинтересованным лицам:

Я, Никола Тесла, подданный Австрийской империи, родившийся в Смилянах Лики (провинция Австро-Венгрии), в настоящее время проживающий в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк, изобрел некоторые новые и полезные усовершенствования в регуляторах для двигателей переменного тока, описание которых со ссылками на прилагающиеся чертежи приводится ниже.

Мое изобретение представляет собой усовершенствование систем электрической передачи энергии и состоит из устройств для регулирования скорости и мощности двигателя или двигателей. Система, для которой разработано данное изобретение, включает двигатели или то, что в определенных случаях может быть их эквивалентом, например, электрические трансформаторы с двумя или более независимыми силовыми цепями, которые, получая ток из соответствующих источников, вызывают поступательное смещение или сдвиг магнитных полюсов двигателя. Изобретение, однако, может служить и другим целям, как будет показано далее. Для изменения скорости этих двигателей я использую регулятор.

Собственно регулятор представляет собой конвертер или трансформатор, один элемент которого подвижен относительно другого, причем соотношение индуктивных элементов можно менять вручную или автоматически с целью варьирования силы индуцированного тока. Предпочтительна такая конструкция, чтобы индуцированный или вторичный элемент мог двигаться по отношению к первичному; а усовершенствование, что касается самого устройства, состоит прежде всего из сочетания двух магнитных полюсов разного знака с якорем, имеющим изолированную обмотку и смонтированным на валу так, что он способен поворачиваться в поле полюсов в желаемых пределах. Нормальное положение сердечника вторичного элемента — то, в котором он полностью замыкает магнитный контур между полюсами первичного элемента, и именно в таком положении его обмотка подвергается наиболее эффективному индуцирующему воздействию со стороны первичных обмоток; однако при поворотах подвижного сердечника в любом направлении наведенный ток, создаваемый его обмоткой, слабеет, пока в результате передвижения названного сердечника и обмотки на 90 градусов ток не прекратится.

В широком плане я не считаю конструкцию этого устройства своим изобретением; собственно предметом изобретения является способ его применения, что я и объясню ниже с помощью ссылок на прилагающиеся чертежи.

Рисунок 1 — торцевой вид регулятора. Рисунок 2 — ломаное сечение по линии хх на рисунке 1. Рисунок 3 — схема, иллюстрирующая предпочтительный способ использования регулятора для обычных типов двигателя, а рисунок 4 — схожая схема, иллюстрирующая применение устройства для моих улучшенных двигателей переменного тока.

Для достижения желаемого результата регулятор может иметь несколько разновидностей, но лучшая модификация представлена на рисунках 1 и 2. А — железный каркас (подчеркну, что при конструкции данного устройства следует придерживаться неизменной схемы и разделять все железные сердечники, подверженные влиянию переменных токов). ВВ' — сердечники индуцирующих или привычных обмоток СС, причем названные сердечники составляют единое целое с каркасом А или прикручены к нему болтами одним из известных способов. И — вал, установленный на наружных пластинах £)', на которых закреплен сегментированный железный сердечник Е, имеющий индуцированную или вторичную обмотку і7, витки которой параллельны оси вала. Оконечности сердечника Е закруглены так, чтобы вплотную подходить к обоим полюсам и обеспечивать ему возможность поворота. Для этой цели имеется рычаг Є, прикрепленный к выступающему концу вала И.

Для удержания сердечника и вторичной обмотки в положении, в которое они приведены посредством рычага, могут использоваться любые механизмы.

Принцип работы устройства становится понятен из иллюстрирующих его работу схем.

Пусть на рисунке З Н — обычный генератор переменного тока, индукторы которого возбуждаются соответствующим источником тока /. Пусть / — обычный тип электромагнитного двигателя с якорем К, коллектором Ь и индукторами М. Хорошо известно, что, если индукторы подобного двигателя разделены на изолированные секции, то управление им посредством переменного тока вполне экономично; но при использовании моего регулятора в сочетании с таким двигателем только один элемент двигателя — скажем, обмотку якоря — подключаю к основной цепи генератора, соединяя их через щетки и коллектор обычным способом. Включаю также один элемент регулятора — скажем, стационарную обмотку — в ту же цепь, а к цепи со вторичными или подвижными обмотками регулятора подсоединяю возбуждающие обмотки двигателя. Для соединений вторичной обмотки регулятора я предпочитаю использовать гибкие проводники, так как это позволяет избежать скользящих контактов или колец без помех необходимому движению кольца Е.

Если регулятор окажется в своем обычном положении, или том, в каком его магнитный контур практически замкнут, то он дает максимальный индуцированный ток, фазы которого так соотносятся с фазами первичного тока, что двигатель будет работать, будто и обмотка возбуждения, и якорь питаются основным током.

Для изменения скорости двигателя в любом диапазоне между минимальным и максимальным значениями сердечник Е и обмотки F поворачиваются в обоих направлениях настолько, насколько это необходимо для желаемого результата, поскольку в рабочем положении витки обмотки F охватывают максимальное число линий силы, каждая из которых воздействует на названную обмотку с одинаковым эффектом, в результате чего она будет генерировать максимальный ток; но если отвести обмотку .Р из этого положения максимального воздействия, то число силовых линий, пересекаемых ею, уменьшится. Тем самым индуктивный эффект ослабнет, а ток от обмотки Т7 продолжит уменьшаться пропорционально углу ее поворота, пока не достигнет угла 90°, витки обмотки не окажутся под прямым углом к виткам обмотки СС, и индуктивный эффект не будет сведен к минимуму.

Отметим, что в некоторых устройствах иные причины могут влиять на изменение силы наведенного тока. В данном случае в начале движения обмотки некоторая часть ее витков окажется вне направления прямого влияния линий силы, и линии магнитной индукции, или магнитная цепь этих линий, будут ослаблены, что вызовет ослабление эффекта индукции. Далее: после движения под определенным углом, очевидно определяемом относительными размерами катушки или обмотки Т7, диагонально противоположные участки обмотки будут одновременно включены в цепь, но в таких положениях, что линии, дающие в одном участке обмотки импульс тока в определенном направлении, в диагонально противоположных участках будут вызывать аналогичный импульс в противоположном направлении; таким образом, импульсы тока будут взаимно нейтрализовываться.

Как было сказано раньше, исполнение механических элементов данного устройства может значительно отличаться, но основные принципы изобретения будут реализовываться в любом устройстве, в котором движение элементов относительно друг друга вызывает те же эффекты благодаря варьированию индуктивных отношений между двумя элементами.

Приходишь к убеждению, что сердечник Е не является необходимым звеном для работы регулятора, но его присутствие очевидно производит положительный эффект. Этот регулятор, имеет еще одно ценное свойство - способность к реверсированию двигателя: когда обмотка F повернется на пол-оборота, то расположение ее витков по отношению к двум обмоткам СС и силовым линиям реверсируется, следовательно, реверсируются и фазы тока. Это приведет к вращению двигателя в противоположном направлении. Такой тип регулятора с большим успехом применяется в моей системе переменного тока, где магнитные полюса обмотки двигателя непрерывно перемещаются вследствие объединенного воздействия на поле намагничивающих обмоток, включенных в независимые цепи, через которые с установленными интервалами и в надлежащем соотношении проходят переменные токи.

Представим, что на рисунке 4 Р — один из моих генераторов с двумя независимыми якорными обмотками Р' и Р", а Т — двигатель с двумя независимыми силовыми обмотками или парами обмоток RR'. В одну из цепей генератора, например S'S', входит одна пара силовых обмоток двигателя, а в другую цепь SS — первичная обмотка регулятора. Во вторичную обмотку регулятора входит другая обмотка RR двигателя.

Когда вторичная обмотка регулятора находится в исходной позиции, она производит максимальный ток, а двигатель получает максимальный вращательный эффект; но этот эффект уменьшится пропорционально углу, на который поворачивается обмотка F регулятора. При реверсировании расположения обмотки относительно обмоток С С двигатель также реверсируется. Это изменяет направление движения смещающихся полюсов, за которыми следует якорь.

Одно из основных преимуществ такой схемы регулирования — экономия энергии. Когда индуцированная обмотка производит максимальный ток, первичная обмотка поглощает максимальное количество энергии; но когда индуцированная обмотка оказывается под углом к своему нормальному положению, индуктивность первичных обмоток уменьшает расход энергии и таким образом снижает мощность.

Очевидно, что на практике в качестве первичной или вторичной можно использовать или обмотки СС, или обмотку Е, и естественно, их относительные размеры можно варьировать для производства любого необходимого различия или сходства в возбуждающих и наведенных токах. Мне известно, что нет ничего нового в варьировании тока вторичной обмотки индукционной катушки посредством перемещения одной обмотки относительно другой и, следовательно, в изменении индуктивных связей, обычно существующих между обеими. Это не входит в формулу изобретения.

Формула изобретения:

  1. Сочетание двигателя, имеющего независимые силовые цепи, с регулятором переменного тока, состоящим прежде всего из индуцирующих и индуцированных обмоток, способных двигаться относительно друг друга, что изменяет силу тока, причем индуцированные обмотки приспособлены для подвода тока к одной из цепей двигателя и включены в нее.
  2. Сочетание двигателя, приспособленного для работы на переменном токе и оснащенного независимыми силовыми обмотками, с регулятором, состоящим из стационарных индуцирующих и индуцированных обмоток, способных вращаться и поворачиваться на больший или меньший угол по отношению к первичным обмоткам или реверсироваться по отношению к ним, причем индуцированная обмотка или обмотки приспособлены для подвода тока к одной из цепей двигателя и включены в нее.

Никола Тесла.

Свидетели: Р.Ф. Гейлорд, Ф.Б. Мерфи.

Н. ТЕСЛА

РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА № 390820          9 ОКТЯБРЯ 1888 Г.

РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Н. ТЕСЛА РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА № 390820    9 ОКТЯБРЯ 1888 Г.

РЕГУЛЯТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

 

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика