Russian Arabic English French German Hungarian Japanese Romanian Turkish Ukrainian

Метод приведения в действие электромагнитных двигателей

 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СОЕДИНЁННЫХ ШТАТОВ

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

МЕТОД ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

ОПИСАНИЕ, ЯВЛЯЮЩЕЕСЯ ЧАСТЬЮ ПАТЕНТА № 416192 ОТ 3 ДЕКАБРЯ 1889 Г. ЗАЯВКА ОТ 20 МАЯ 1889 Г., НОМЕР ЗАЯВКИ 311414 (МОДЕЛЬ НЕ ПРИЛАГАЕТСЯ)

Всем заинтересованным лицам:

Я, Никола Тесла, подданный Австрийской империи, родившийся в Смилянах Лики (провинция Австро-Венгрии), проживающий в Нью- Йорке, штат Нью-Йорк, изобрел некоторые новые и полезные усовершенствования в методах приведения в действие электромагнитных двигателей, описание которых со ссылками на прилагающиеся чертежи приводится ниже.

В патенте № 401520, выданном мне 16 апреля 1889 г., я показал и описал метод запуска и приведение в действие синхронных двигателей, заключавшийся в преобразовании двигателя с большим пусковым моментом в синхронный. Ранее я достигал этого посредством изменения схемы соединений, причем при запуске полюса результирующего магнитного поля индукторов перемещались или вращались под действием тока, пока двигатель не достигал синхронной с генератором скорости, после чего полюса лишь периодически менялись знаками. Настоящая заявка основана на другом способе достижения этого эффекта, и основной принцип таков: если переменный ток пропустить только по индуктору двигателя, имеющему две рабочие обмотки различной индуктивности, а якорные обмотки закоротить, то двигатель получит сильный вращающий момент, но тенденция к синхронизму с генератором или будет отсутствовать, или будет выражена очень слабо; но если ток, возбуждающий обмотку индуктора, пропустить по обмотке якоря, то тенденция к сохранению синхронизма значительно усилится. Это обусловлено тем, что максимальные магнитные эффекты в обмотке возбуждения и на якоре практически совпадают. Эту закономерность, открытую мной, я применил в управлении двигателем. Другими словами, я конструирую двигатель с независимыми цепями возбуждения различной индуктивности, соединенными в ответвлении с источником переменного тока. Якорь имеет одну или несколько обмоток, соединенных с возбуждающими обмотками контактными кольцами и щетками, а в обход обмоток якоря делается шунт, снабженный переключателем для замыкания и размыкания. При запуске такого двигателя я замыкаю шунт в обход обмоток якоря, которые, таким образом, оказываются в замкнутой цепи. Когда по двигателю пускается ток, он разделяется между двумя цепями (нет необходимости рассматривать случаи, когда используется более двух цепей), что, ввиду различия их индуктивности, обеспечит сдвиг фаз между обоими токами в двух ответвлениях, а это вызовет сдвиг или вращение полюсов. Посредством периодического изменения тока в замкнутых или закороченных обмотках якоря наводятся другие токи, и двигатель получает мощный вращающий момент. Когда желаемая скорость достигнута, параллельная цепь вокруг якорных обмоток размыкается и ток направляется по обмоткам и якоря, и индуктора. В этих условиях двигатель приобретает сильную тенденцию к синхронизму.

На прилагаемых чертежах я привел некоторые модификации изложенной схемы управления двигателями. Предлагаемые чертежи будут объясняться в их последовательности.

На рисунке 1 А и В — возбуждающие обмотки двигателя. Поскольку цепи с этими обмотками обладают различной индуктивностью, я представил это в виде обмотки сопротивления Л, подключенной к А, и обмотки индуктивности 5, подключенной к В. Аналогичный результат, разумеется, можно получить намоткой витков. С — цепь якоря, ее выводами являются кольца а и Ь. Щетки с и ё контактируют с этими кольцами и соединены с главной цепью и обмотками возбуждения. И — шунт или закороченная цепь вокруг якоря, Е — переключатель в ней. Работу этих элементов я описал выше.

Следует заметить, что при комбинации, представленной на рисунке 1, когда возбуждающие обмотки А и В обладают различной индуктивностью, ток в одной всегда имеет большую задержку, чем в другой, и в обычном случае фазы якоря будут соответствовать не одной из них, а результирующим обеих. Поэтому при укладке якорной обмотки необходимо придерживаться определенных правил. Например, если двигатель имеет восемь полюсов — по четыре в каждой цепи, то результирующих полюсов будет четыре, и, следовательно, якорная обмотка должна быть такой, чтобы образовались четыре полюса, что сделает двигатель действительно синхронным.

Рисунок 2: этот чертеж отличается от предшествующего только последовательностью соединений. В данном случае обмотка якоря, вместо последовательного подключения к возбуждающей обмотке, соединена с ней параллельно. Обмотка якоря может быть подобна возбуждающей обмотке, то есть якорь может иметь две или более обмоток различной индуктивности, предпочтительно дающих тот же сдвиг фаз, что и возбуждающие обмотки. При запуске двигателя параллельная цепь замыкается в обход обеих обмоток. Это изображено на рисунке 3, где Т7 и С — якорные обмотки. Чтобы продемонстрировать различие их электрических характеристик, в цепи с ними я показал соответственно резистор Я' и обмотку индуктивности 5'. Обе якорные обмотки подключены последовательно к обмоткам возбуждения, и используется прежняя схема параллельного соединения или закорачивания £). Для управления такими двигателями выгодно делать якорь или его обмотку такими, чтобы при закорачивании во время пуска им сообщалась тенденция к скорости, превосходящей синхронную. Например, данный двигатель с восемью полюсами при закороченной якорной обмотке должен совершать две тысячи оборотов в минуту, чтобы достичь синхронизма. Однако при обычных условиях эта скорость будет недостижима, поскольку между токами якоря и обмотки возбуждения соответствие неполное, и поэтому, когда ток пропускается по якорю (а двигатель еще не синхронизовался целиком), велика вероятность того, что тот «не вытянет». Поэтому я предпочитаю конструировать двигатель так, чтобы при запуске, когда якорные обмотки закорочены, двигатель стремился к скорости больше синхронной, превышающей ее примерно в два раза. В таком случае это затруднение не ощущается, так как двигатель будет постоянно синхронизирован, если синхронная скорость — в данном случае две тысячи оборотов — будет достигнута или превышена. Это может быть реализовано несколькими путями, но для любой практической цели будет достаточно такого: на якорь наматываются две группы обмоток, при запуске закорачивается только одна и тем самым на нем образуется несколько полюсов, которые будут стремиться развить скорость, превышающую синхронную. Когда эта граница будет достигнута или преодолена, ток пойдет по другой обмотке, которая, увеличивая число полюсов якоря, стремится сохранить синхронизм. Эта комбинация представлена на рисунке 4. Двигатель, имеющий, например, восемь полюсов, содержит две возбуждающие цепи А и В различной индуктивности. Якорь имеет две обмотки ^ и б. Первая замкнута на себя, вторая соединена с обмоткой возбуждения и основной цепью контактными кольцами а и Ь, щетками с (I и переключателем Е. При запуске активна только обмотка Т7, и двигатель стремится вращаться со скоростью больше синхронной; но когда к цепи подключается обмотка С, число якорных полюсов возрастает, а двигатель становится действительно синхронизированным. Такая компоновка имеет то преимущество, что замкнутая цепь якоря сообщает двигателю вращающий момент, когда скорость уменьшается, но в то же время двигатель легче выходит из синхронного состояния. Для усиления тенденции к синхронизму на якоре можно использовать две цепи, одна из которых закорачивается при запуске и обе соединяются с внешней цепью после достижения или превышения синхронизирующей скорости. Такая компоновка представлена на рисунке 5. Здесь присутствуют три контактных кольца аЬе и три щетки сё(, соединяющие якорные цепи с внешними цепями. При запуске переключатель Н перемещается, чтобы замкнуть соединение между клеммой Р и обмотками возбуждения. Это закорачивает одну из якорных обмоток, к примеру С. Другая обмотка Т7 выключена из цепи и разомкнута. Когда двигатель достигает необходимой скорости, переключатель Н перемещается назад, так что соединение между клеммой Р и возбуждающими обмотками происходит через обмотку в, а переключатель К замыкается, и обмотка Т7 тем самым включается параллельно с возбуждающими обмотками. Таким образом, обе якорные обмотки становятся активными.

Из приведенных примеров очевидно, что возможно множество других комбинаций для реализации этого изобретения.

Я не претендую на метод и средства, описанные и продемонстрированные для приведения в действие двигателя путем искусственного сдвига фаз тока в независимых рабочих обмотках; я также не претендую на двигатель с независимыми рабочими цепями различной индуктивности и соединенными с ним цепями якоря, поскольку эти особенности были предметом других заявок, представленных мной.

Формула изобретения:

  1. Описанный метод приведения в действие двигателей переменного тока с независимыми рабочими цепями, состоящий в закорачивании якорной цепи или цепей до тех пор, пока двигатель не достигнет или не превзойдет синхронную скорость с последующим соединением названных якорных цепей с внешними.
  2. Метод приведения в действие двигателей переменного тока с возбуждающими обмотками различной индуктивности, заключающийся в направлении переменного тока от внешнего источника по обмоткам возбуждения только до тех пор, пока двигатель не достигнет заданной скорости, и последующее пропускание этих токов как по цепям возбуждения, так и по одной или нескольким якорным цепям.
  3. Метод приведения в действие двигателей переменного тока с возбуждающими обмотками различной индуктивности, заключающийся в направлении переменного тока от внешнего источника по обмоткам возбуждения и закорачивании части якорных цепей, а по достижении двигателем заданной скорости пропускании переменных токов как по обмоткам возбуждения, так и по одной или нескольким якорным цепям.

Никола Тесла.

Свидетели: Р.Ф. Гейлорд, Ф.Э. Хартли.

Н. ТЕСЛА МЕТОД ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 

3 ДЕКАБРЯ 1889 Г.

Метод приведения в действие электромагнитных двигателей

 

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика