Russian Arabic English French German Hungarian Japanese Romanian Turkish Ukrainian

Электромагнитный двигатель (патент № 459772)

 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СОЕДИНЁННЫХ ШТАТОВ

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

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

ОПИСАНИЕ, ЯВЛЯЮЩЕЕСЯ ЧАСТЬЮ ПАТЕНТА № 459772 ОТ 22 СЕНТЯБРЯ 1891 Г. ЗАЯВКА ОТ 6 АПРЕЛЯ 1889 Г., НОМЕР ЗАЯВКИ 306165 (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 электромагнитных двигателях, описание которых со ссылками на прилагающиеся чертежи приводится ниже.

Хорошо известно, что некоторые типы машин переменного тока при включении в цепь вместе с генератором переменного тока имеют свойство работать как двигатель синхронно с генератором; но переменный ток будет приводить двигатель в движение лишь после достижения им скорости, синхронной со скоростью генератора, но не может запустить его. Поэтому вплоть до настоящего времени во всех случаях, когда запускались эти, так называемые синхронные двигатели, применялись определенные способы для полной или приблизительной синхронизации двигателя с генератором, прежде чем от генератора подавался переменный ток для их вращения.

В заявке от 18 февраля 1889 г. с серийным номером № 300220 я представил и описал усовершенствованную систему управления этим типом двигателей, которая в общих чертах заключается в намотке или компоновке двигателя таким образом, что при помощи соответствующих переключателей он мог быть запущен как многоконтурный двигатель, или двигатель, работающий за счет движения его магнитных полюсов, а по достижении необходимой скорости или близких величин преобразовывался в обычный синхронный двигатель или такой, в котором магнитные полюса просто чередуются. В некоторых случаях, например, при использовании большого двигателя, когда число изменений полюсов очень велико, придать двух- или многоконтурному двигателю необходимую скорость более или менее сложно; ибо устройство, позволяющее двигателю наиболее эффективно работать в качестве синхронного, уменьшает его эффективность как двигателя с большим пусковым моментом, или двухконтурного, при заданных условиях во время запуска. Это нетрудно понять, поскольку в крупных синхронных двигателях длина магнитной цепи полюсных наконечников и масса последних настолько велики, что очевидно требуется значительное время для их намагничивания и размагничивания. Следовательно, при токе с очень большим числом изменений двигатель не способен реагировать надлежащим образом. Решить эту проблему и запустить синхронный двигатель, в котором будут реализовываться эти условия, — цель моего настоящего изобретения. Поэтому я соединил два двигателя — синхронный и многообмоточный, или двигатель с большим пусковым моментом, и запускаю первый при помощи второго, после чего либо направляю весь ток в синхронный двигатель, либо работают оба мотора.

Это изобретение характеризуется рядом новых и полезных свойств. Прежде всего отметим, что оба двигателя запускаются без каких бы то ни было коллекторов, и, во-вторых, скорость двигателя с большим пусковым моментом может быть выше, чем скорость синхронного двигателя, и именно так и будет, когда он включает меньшее число полюсов или их групп, в результате чего двигатель запускается легче. В-третьих, устройство синхронного двигателя может обладать значительно более сильной тенденцией к синхронизму при хороших пусковых характеристиках.

На чертежах я проиллюстрировал свое изобретение.

Рисунок 1 — частичный разреза обоих двигателей; рисунок 2 — торцевой вид синхронного двигателя; рисунок 3 — торцевой вид и частичный разрез двигателя с большим пусковым моментом, или двухконтурного; рисунок 4 — схема используемых соединений; рисунки 5, 6, 7, 8 и 9 — схемы модификаций расположения обоих двигателей.

В тот момент, когда ток воздействует на один двигатель, другой не совершает никакой работы, поскольку оба якоря жестко соединены. Их я монтирую на один вал А, тогда как индукторы В синхронного двигателя и С — двигателя с большим пусковым моментом закреплены на одном основании О. Желательно, чтобы более крупный синхронный двигатель имел полюсные наконечники на якоре, вращающемся очень близко от полюсов обмотки возбуждения, в других же отношениях он отвечает очевидным условиям, необходимым для синхронной работы. Однако чтобы избежать скользящих контактов, полюсные наконечники якоря должны иметь замкнутую обмотку Е. Двигатель меньших размеров, то есть двигатель с большим пусковым моментом, предпочтительно изготовить с цилиндрическим сердечником Р без полюсных наконечников, имеющим замкнутую на себя обмотку С, как я описывал в предшествующих патентах, в частности в патенте № 382279 от 1 мая 1888 г. Возбуждающие обмотки двигателя с большим пусковым моментом соединены в две группы II и I, а переменный ток от генератора направляется по этим двум цепям или разделяется между ними любым способом для сдвига полюсов или точек наибольшего магнитного эффекта. Я достигаю этого результата обычным методом, соединяя обе цепи двигателя в ответвлении с цепью генератора и включая в один контур двигателя балластный резистор, а в другой — катушку индуктивности, посредством чего обеспечиваю различие в фазах между двумя направлениями тока. Если оба двигателя имеют одинаковое число магнитных полюсов, двигатель с большим пусковым моментом за данное число периодических изменений тока будет иметь тенденцию вращаться со скоростью, в два раза превосходящую скорость другого двигателя, так как при условии, что соединения выполнены наилучшим образом, а полюса этого двигателя разделены на две секции и их число фактически сокращается в два раза при том, что число периодических изменений тока остается прежним, якорь начинает вращаться с двойной скоростью. Благодаря этому основной якорь более легко достигает требуемой скорости или выше. Когда скорость, необходимая для синхронизации, сообщается главному двигателю, ток переходит от двигателя с большим пусковым моментом к другому двигателю.

Подходящая компоновка для реализации этого изобретения показана на рисунке 4. Здесь JJ — возбуждающие обмотки синхронного двигателя, а Н1 — двигателя с большим пусковым моментом. ЬЬ' — проводники главной цепи. Один конец, например, обмотки Н соединен обмоткой индуктивности М' с проводником /. Один конец другой серии обмоток I соединен с тем же проводником балластным резистором N. Противоположные концы этих двух цепей подключены к контакту т переключателя, рычаг или рукоять которого соединена с линейным проводом Ь'. Один конец возбуждающей обмотки синхронного двигателя соединен с проводником Ь, а другой — с контактом переключателя п. На рисунке можно увидеть, когда рычаг Р подводится к контакту т, двигатель с большим пусковым моментом запустится вследствие разности фаз между токами в его двух обмотках возбуждения. Если после достижения требуемой скорости рычаг Р сдвинется к контакту п, весь ток потечет по обмоткам возбуждения синхронного двигателя, а другой не будет работать.

Двигатель с большим пусковым моментом может иметь различную компоновку и конструкцию, многие из них уже были описаны в других приложениях, поэтому я не буду давать вновь объяснения устройства и работы настоящего изобретения. Нет необходимости выключать из цепи один двигатель, когда другой находится в ней, поскольку ток может воздействовать на оба одновременно, и я разработал различные компоновки и схемы подключения обоих двигателей для достижения этого результата. Некоторые из этих схем представлены на рисунках 5-9.

Пусть на рисунке 5 Т — двигатель многоконтурный или с большим пусковым моментом, а5 - синхронный двигатель, ЬЬ' — линейный проводник от источника переменного тока. Обе цепи двигателя с большим пусковым моментом, обладающие различной индуктивностью, обозначены N и М и соединены через ответвление с проводником Ь. Затем они соединяются и подключаются к возбуждающему контуру синхронного двигателя, противоположный вывод которого подключен к проводнику V. Таким образом оба двигателя включены последовательно. Чтобы запустить их, я закорачиваю синхронный двигатель переключателем Р', направляя весь ток по двигателю с большим пусковым моментом. Затем, когда желаемая скорость достигнута, переключатель Р' размыкается, и ток циркулирует по обоим двигателям. При подобном расположении ради экономичности и по другим причинам желательно соблюдать верное соотношение между скоростями обоих двигателей.

На рисунке 6 представлена другая компоновка. 5 — синхронный двигатель, Т — двигатель с большим пусковым моментом, причем цепи обоих соединены параллельно. — цепь, шунтирующая цепи двигателя и содержащая переключатель Р". 5" — переключатель в цепи синхронного двигателя. При запуске происходит размыкание переключателя 5", размыкающего таким образом двигатель 5. Затем размыкается Р", в результате чего весь ток направляется через двигатель Г и он получает сильный импульс вращения. По достижении желаемой скорости переключатель 5" замыкается, а ток разделяется между обоими двигателями. При помощи переключателя Р" можно выключить оба двигателя.

На рисунке 7 компоновка в целом та же, за исключением того, что переключатель Т' находится в цепи, включающей две цепи двигателя с большим пусковым моментом.

На рисунке 8 показаны два двигателя, соединенные последовательно, которые могут шунтироваться переключателем 5Т.

На рисунке 9 представлена та же компоновка, но каждый двигатель снабжен шунтирующей цепью с переключателями Р' и Т", как показано.

Способ управления этими системами можно понять из сказанного выше.

Я не считаю формулой изобретения двигатель с большим пусковым моментом или какую-то его часть, за исключением такого их сочетания, которое соответствует предмету данной заявки; характерные особенности названных двигателей являлись предметом других моих заявок.

Формула изобретения:

  1. Асинхронный двигатель переменного тока в паре с синхронным двигателем переменного тока, как описано выше, причем первый запускает второй и синхронизирует его с рабочим током, и переключатель для направления тока по одному либо обоим двигателям.
  2. Сочетание двух двигателей, якори которых смонтированы на одном валу, и один из них — двигатель переменного тока с большим пусковым моментом, или такой, в котором линии магнитного поля или полюса последовательно смещаются под действием возбуждающего тока, а другой — синхронный двигатель переменного тока, и переключателя для направления тока по одному или обоим названным двигателям.
  3. Сочетание синхронного двигателя переменного тока, имеющего одну рабочую обмотку, с двигателем переменного тока с большим пусковым моментом, имеющим несколько рабочих обмоток и предназначенного для приведения в движение токами, различающимися по фазе, и переключателя для направления переменного тока или токов по нескольким цепям одного двигателя или по одной цепи другого двигателя.
  4. Сочетание двигателя переменного тока, имеющего сердечники с рабочей обмоткой, которая предназначена для соединения с источником переменного тока, и якоря с индуцированной обмоткой, замкнутой на саму себя, с пусковым устройством для синхронизации названного двигателя с генератором, к которому он подключен.
  5. Сочетание двигателя переменного тока, состоящего из многополюсного индуктора с чередующимися полюсами, и якоря, обмотка которого замкнута на себя, с пусковым устройством.
  6. В двигателе переменного тока сочетание индуктора, обмотка полюсов которого при подключении к источнику переменного тока производит одновременно противоположные магнитные полюса, с якорем, имеющим полюса, или наконечники, и обмотку, соединенную с постоянно замкнутым и размыкаемым контуром.
  7. Вышеописанный метод приведения в действие двигателей переменного тока, состоящий в подключении одного двигателя переменного тока для синхронизации скорости второго двигателя переменного тока относительно питающего тока с последующим включением синхронного двигателя в цепь.

Никола Тесла.

Свидетели: Дж. Н. Монро, Э.Т. Эванс.

Н. ТЕСЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ   № 459772 22 СЕНТЯБРЯ 1891 Г

 Электромагнитный двигатель
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика