Russian Arabic English French German Hungarian Japanese Romanian Turkish Ukrainian

Электромагнитный двигатель (патент № 455067 )

ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СОЕДИНЁННЫХ ШТАТОВ

НИКОЛА ТЕСЛА, ПРОЖИВАЮЩИЙ В НЬЮ-ЙОРКЕ, ШТАТ НЬЮ-ЙОРК

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ОПИСАНИЕ, ЯВЛЯЮЩЕЕСЯ ЧАСТЬЮ ПАТЕНТА № 455067 ОТ 30 ИЮНЯ 1891 Г. ЗАЯВКА ОТ 4 АПРЕЛЯ 1891 Г., НОМЕР ЗАЯВКИ 379251 (МОДЕЛЬ НЕ ПРИЛАГАЕТСЯ)

Всем заинтересованным лицам:

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

Настоящее изобретение представляет собой улучшение, предназначенное прежде всего для применения в изобретенных мной двигателях переменного тока особого типа, различающихся по фазе приводимых в действие независимыми обмотками двигателя или наводимыми в них и вызывающими сдвиг или вращение магнитных полюсов, или результирующих сил притяжения, действующих на вращающийся элемент или якорь.

Улучшения основаны на некоторых законах, лежащих в основе работы или эффекта конденсатора, подключенного к электрической цепи, через которую пропускается переменный или колеблющийся ток. Некоторые эффекты, имеющие наибольшее значение для моего изобретения, таковы: во-первых, если выводы или обкладки конденсатора соединить с двумя точками цепи и быстро увеличивать и уменьшать их потенциалы, то конденсатор позволит пройти или, строго говоря, перенести ток, хотя его пластины или обкладки могут быть изолированы настолько тщательно, чтобы почти полностью препятствовать прохождению тока неизменной силы или направления и умеренной эдс; во-вторых, если цепь, выводы которой соединены с пластинами конденсатора, имеет собственную индуктивность, то конденсатор преодолеет или нейтрализует в большей или меньшей степени, зависимой от известных условий, эффекты такой индуктивности; в-третьих, если к двум точкам замкнутой цепи, через которые протекает быстро усиливающийся и ослабевающий ток, параллельно подключить конденсатор, то в параллельных ветвях возникнет различие в силе и фазах токов. Эти эффекты я использовал и применял несколькими способами при конструкции и управлении моими двигателями, к примеру, вызывая разность фаз в двух цепях возбуждения двигателя переменного тока при помощи параллельного соединения цепей и включая конденсатор последовательно в одну из них. Такое применение не вызовет сомнений у тех, кто знаком с моими двигателями и вышеизложенными фактами.

Мои нынешние усовершенствования, однако, обладают рядом особенностей, имеющих практическую ценность и предполагающих знание фактов, не столь широко известных. Эти усовершенствования включают использование конденсатора или конденсаторов, соединенных с возбуждающей или якорной цепью двигателя, и некоторых деталей конструкции таких двигателей. В двигателе переменного тока упомянутого выше типа или в любом другом, имеющем якорную обмотку или цепь, замкнутую на себя, последняя обладает не только индуктивностью, но и сопротивлением, значение которого периодически меняется, эти факты осложняют и затрудняют достижение условий, обеспечивающих наибольший КПД двигателей. Другими словами, чтобы достичь наибольшей эффективности, требуется, во-первых, чтобы на якорь по его индуцированным обмоткам на якоре шел ток максимальной силы, а во-вторых, чтобы между токами в возбуждающих и индуцированных цепях всегда существовало заданное соотношение фаз. Поскольку исполнение обоих условий позволяет уменьшить индуктивность и увеличить ток в индуцированных цепях, при прочих равных параметрах это увеличит выходную мощность и эффективность двигателя, что будет верно и для факторов, поддерживающих максимальное взаимопритяжение между индукторами и якорем. Этого я достигаю, подключая к индуцированной цепи или цепям конденсатор, и с этой же целью конструирую двигатель особым образом.

Для более полного описания изобретения обратимся к иллюстрациям. Рисунок 1 —схематичный чертеж двигателя переменного тока, для которого используется настоящее изобретение. Рисунок 2 — центральное осевое сечение якорного сердечника, предназначенного для данного изобретения с валом. Рисунок 3 — схожий разрез модификации сердечника. Рисунок 4 — один из разрезов снятого сердечника. На рисунке 5 представлено измененное расположение якоря или индуцированных цепей.

Общая схема изобретения представлена на рисунке 1. АА — рама и индукторы двигателя переменного тока, полюса или выступы которого имеют обмотки В и С, образующие независимые рабочие цепи, соединенные с одним или разными источниками переменного тока, чтобы протекающие по цепям токи имели соответствующую разность фаз. В пределах этого поля расположен сердечник якоря И с намотанными на него обмотками Е. В моих двигателях подобной конструкции эти обмотки ранее замыкались на себя или соединялись друг с другом последовательно, но в данном случае каждая обмотка или соединенная группа обмоток выводится на противоположные обкладки конденсатора F. Для этого концы группы обмоток выводятся через вал к коллекторным кольцам С, соединенным с конденсатором контактными щетками Н и проводниками, причем конденсатор независим от машины. Якорные обмотки намотаны или соединены так, чтобы соседние обмотки производили противоположные полюса.

Работа этого двигателя представлена на схеме. Когда двигатель запускается, а по обмоткам начинает течь переменный ток, одна группа обмоток возбуждения В наводит ток в якорной обмотке, и на установленные таким образом полюса воздействует другая группа возбуждающей обмотки С. Якорные обмотки, однако, неизбежно обладают высокой индуктивностью, противодействующей установлению тока. Конденсатор не только обеспечивает прохождение или перенос этих токов, но и нейтрализует эффекты индуктивности, и при правильном расчете емкости конденсатора, индуктивности обмотки и периодов тока конденсатор может полностью нейтрализовать эффект индуктивности.

Ввиду нежелательности использования скользящих контактов любого типа предпочтительно соединить конденсатор с якорем напрямую или сделать его элементом якоря. В некоторых случаях я формирую якорь из кольцевых пластин КК, скрепленных болтами / между крышками М, прикрепленными к приводному валу, и в образовавшемся таким образом пространстве размещаю конденсатор F, обычно выполненный путем спиральной намотки двух его изолированных обкладок на вал. В других случаях я использую сами пластины сердечника в качестве обкладки конденсатора. Например, на рисунках 3 и 4 N — приводной вал, ММ — зажимы якорного сердечника, КК' — железные пластины, из которых состоит сердечник. Эти пластины изолированы от вала и друг от друга и скреплены болтами или штифтами Ь. Болты проходят через большое отверстие в одной пластине и маленькое — в соседней и так далее, тем самым электрически соединяя все пластины К как один вывод конденсатора, и все пластины К’ — как другой.

Обмотки якоря можно соединить с любым из описанных выше конденсаторов, как явствует из комментариев к рисунку 1.

В двигателях, где обмотки якоря замкнуты на себя, например, в любом типе двигателей переменного тока, где одна якорная обмотка или их группа расположена относительно возбуждающих обмоток или полюсов в позиции наибольшей индуктивности, тогда как другая расположена в позиции наименьшей индуктивности, — предпочтительно обмотки соединять последовательно, а две точки цепи, образовавшейся таким образом, зашунтированы при помощи конденсатора. Это проиллюстрировано на рисунке 5, где Е — одна группа якорных обмоток, а Е' — другая. Их общие точки соединены при помощи конденсатора Заметим, что при такой схеме собственная индуктивность обеих ветвей Е и Е' меняется вместе с их расположением относительно индуктора и каждая ветвь попеременно становится источником наведенного тока. Следовательно, конденсатор Р оказывает двойной эффект: во-первых, он увеличивает ток в каждой ветви попеременно, а во-вторых, меняет фазы тока в ветвях. Установка конденсатора способствует надлежащей работе двигателя путем компенсации индуктивного эффекта и совмещению магнитных полюсов возбуждающей обмотки и якоря.

Главным среди них, как известно, является периодичность тока,и,  следовательно, описанные мной усовершенствования предназначены прежде всего для систем, в которых поддерживается высокое число циклов, или изменений тока.

Хотя описание данного усовершенствования касается конкретной модификации двигателя, следует признать, что оно в равной мере применимо для любого другого двигателя переменного тока с замкнутыми якорными обмотками, в которых возбуждающая обмотка наводит ток; кроме того, я утверждаю, что характерная особенность [усовершенствования], а именно: использование пластин или секций магнитного сердечника в качестве конденсатора, применима для других разновидностей машин переменного тока.

Формула изобретения:

  1. В двигателе переменного тока сочетание цепей возбуждения и рабочих цепей, якорной цепи с сердечником, предназначенным для возбуждения током, наводимым в его цепи током возбуждающей обмотки, а также конденсатором, соединенным только с цепью якоря.
  2. В двигателе переменного тока сочетание якорных обмоток, находящихся в индуктивном отношении с возбуждающей обмоткой и соединенных в замкнутый контур, с конденсатором, подключенным к названной цепи параллельно.
  3. В двигателе переменного тока сочетание якоря, двух рабочих цепей, образованных обмотками на нем, находящихся в различной индуктивной связи с обмоткой возбуждения и образующих замкнутую последовательность, и конденсатора, обкладки которого соединены соответственно с узлами цепей или обмоток.
  4. В двигателе переменного тока сочетание индуцированной рабочей обмотки или обмоток якоря и соединенного с ней или с ними конденсатора, являющегося частью якоря или ротора двигателя.
  5. В двигателе переменного тока сочетание якорного сердечника из изолированных проводящих пластин, соединенных попеременно и образующих конденсатор, и индуцированной рабочей обмотки или обмоток на нем, соединенных с пластинами или обкладками этого конденсатора.
  6. Магнитный сердечник для двигателя переменного тока, состоящий из пластин или секций, изолированных друг от друга и попеременно подключенных, чтобы образовать две части или обкладки конденсатора.

Никола Тесла.

Свидетели: П.У. Пейдж, Ф.Б. Мерфи.

Н.  ТЕСЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПАТЕНТ № 455067 30 ИЮНЯ 1891 Г.

Электромагнитный двигатель (патент № 455067 )

 

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика