Данное изобретение относится к изобретенным мной электромагнитным двигателям переменного тока, в которых постоянное перемещение (вращение) магнитных полюсов, или точек наибольшего магнитного эфекта, достигается действием переменных токов.
...
В таких двигателях Я применяю ротор с обмоткой или обмотками, соединенными с внешней цепью либо коротко замкнутый, данной изобретение в равной степени относится к обоим типам.
В подобных моторах энергия, расходуемая на работу двигателя, равняется сумме энергий, расходуемых на возбуждение ротора и статора. Вырабатываемая же такими моторами энергия, напротив, пропорциональна произведению этих энергий. такое произведение будет наибольшим в том случае, когда эти значения равны; отсюда при постройке мотора я определяю массу сердечников ротора и статора, и обмоток первого и второго, и подстраиваю их таким образом, чтобы их магнитные свойства (индукция? - прим.перев.) были равны, или максимально близки к равенству.
В моторах с короткозамкнутым ротором подобное равенство можно обеспечить весьма условно, поскольку энергия, наведенная в роторе является производной (индуцированной) энергией статора; но в моторах, в которых как статор, так и ротор подключены к внешним цепям, искомый результат достигается проще всего.
Для дальнейшего обьяснения предмета давайте предположим, что энергия, проявляющаяся в магнитном поле статора двигателя количественно равна 90, а ротора - 10. Сумма этих значений дает количество энергии, необходимое для движения мотора, равное 100. Теперь предположим, что двигатель построен таким образом, что энергия статора = 50 и ротора = 50. При этом кол-во энергии, необходимое для движения мотора по-прежнему равно сумме этих значений, т.е. 100, но если в предыдущем случае произведение этих значений дает 900, то во втором -- 2500, а поскольку вырабатываемая мотором энергия пропорциональна такому произведению, становится очевидным, что имеено такие моторы являются наиболее эффективными, т.е. такие, в которых магнитная энергия статора и ротора равны.
Такое соотношение достигается мной путем применения одинакового количества меди, или ампер-витков, при исполнении обоих элементов в том случае, если сердечники их одинаковы или приблизительно равные; и при условии, что оба элемента возбуждаются одинаковым током; в случае, если ток одного элемента наводится (индуцируется) от другого, я использую в в индуцируемом элементе медь с избытком по сравнению с первичным элементом (проводником).
Поскольку мне неизвестен способ иллюстрации данного изобретения, отвечающий формальным требованиям патентной заявки, я прилагаю чертеж обычного двигателя... Но тем не менее я утверждаю, что уверен в том, что столкнувшись с изложенной мной проблемой, касающася подобного двигателя, любой специалист сможет решить ее предложенным мною способом, с применением данного изобретения без особых трудностей.
...
Вобщем, если массы сердечников статора и ротора равны, количество меди (ампер-витков) также должны быть одинаковыми, но это соотношение может изменяться известным способом для применения в машинах разного назначения.
Вполне понятно, что подобный результат достигается
наилучшим образом в тех случаях, когда двигатель работает с номинальной (расчетной) нагрузкой, и этот факт необходимо принимать во внимание.
Вопросы для дискуссии:
1) можно предположить, как Тесла (возможно) считал КПД: как соотношение вырабатыеваемой двигателем энергии к произведению значений потребления электроэнергии ротора + статора. Например, описанный им двиг. 50х50 должен "выдавать" 2500 у.е. энергии, но на практике "выдает", скажем, 1500 у.е., следовательно, его "КПД по Тесле" = 1500/2500 = 0,6
2) относительно его утверждения "мне неизвестен способ иллюстрации данного изобретения, отвечающий формальным требованиям патентной заявки" - на то время (Декабрь 1889г.) Тесла получил уже 29 патентов, следовательно, "способ иллюстрации данного изобретения" ему известен. А вот что в этом способе может противоречить "формальным требованиям патентной заявки" -- уж не решение ли Парижской академии наук 1775 г.?
Ну так и надо это нарисовать с анализом, разложив "по кадрам". Кто там спец по рисованию?
_________________ Иные боятся убийц, кары неотвратимой, Кризисов и организованную преступность. А я нахожу на Свете самой невыносимой Обычную такую человеческую глупость...
Вовочка. Что есть резонанс, и что вы подразумеваете под термином -резонанс токов? Если Вы не понимаете понятие резонанс, то, если популярно, это понятие подразумевает реакцию системы на внешнее воздействие - от лат. resono — откликаюсь.
Взаимодействие двух проводников с током происходит самым сильным образом, когда токи в них равны. Тесла подразумевал только этот момент. Такое взаимодействие - самое сильное, но не означает, что появляется нечто большее, чем может быть. Появляется экономия затрат для внешнего источника. Вы, наивно полагаете, что соединив последовательно обмотки, и имея один ток, на выходе двигателя получите мощности больше, на коэффициент, рассчитанный, уже как произведение токов? Как же Вы забываете о внешнем источнике?
А, если говорить про резонанс, то двигатель - это железяка с проводом, по которому течёт ток. В таком двигателе нет источника движения более, чем провод с током. Резонанс, в данном случае, может случаться только между внешним источником и двигателем. В самом двигателе не может быть резонансов между токами, в известном смысле. Взаимодействие токов в двигателе - это внутреннее свойство системы. Если Вы считаете, что обмотка ротора может приходить в резонанс от обмотки статора, то, это, просто неправильное употребление понятий, в частности, резонанса.
Ребята, не глумитесь, не поняв сути. Вы оперируете проводами и тока, а равно полюсами, которые взаимодействуют чем ближе, тем сильнее, но есть ведь и инверсный процесс, - чем дальше, тем сильнее, - с присущей этому процессу "горбатой" зависимостью... Сказано же, - рисуйте!
_________________ KomX - это комикс (история в картинках) или ком(приходить) икс(к неизвестному)... (Well)
Лично мне интересны процессы к обмотке, которая своими плоскостями "съезжает" с разных полюсов или какие процессы возникают при пересечении входяще-выходящих магнитных полей... А Вам, как видно, не очень и интересно. Вы уже все знаете, коль перешли от слов к "делу" критики и упреков. И Вас несомненно известно, что коль к двум внешним из четырех в последовательной цепи обмоток подведено напряжение в 5В, то хоть тресни, но на двух внутренних обмотках не может быть колебаний в 100В.
_________________ KomX - это комикс (история в картинках) или ком(приходить) икс(к неизвестному)... (Well)
В своем патенте 390415 Тесла использовал такой же ротор с такими же обмотками и подобный статор, только состоящий из двух разных сердечников. Там он явно отметил, что ширина полюсов должна быть равна промежутку между ними, хотя именно это он и не поместил в патент, значит, считал просто логичным и оптимальным такое расположение. Впрочем, так оно и есть. Разница между этими двумя двигателями небольшая, только в статоре.
Электрически следует считать, исходя из патента Тесла, который тут рассматривается, что обмотки статора и ротора включены параллельно, а секции обмоток можно включить либо параллельно, либо последовательно, разницы я не вижу, только в силе тока, который будет потреблять мотор и, соответственно, в его мощности. В этом и есть смысл данного патента, показать что максимальное магнитное взаимодействие между статором и ротором (или проводниками с током) будет при условии равенства в них токов, если части устройства (или проводники) одного порядка. Тут это уже показали, да и не только тут.
Как я вижу работу такого мотора. Если полагать, что мощности статора и ротора соизмеримы, то их можно рассматривать как два электромагнита. Статор уже рассмотрели, положение полюсов магнитного поля там простое. Что касается ротора, то тут единственный вариант коммутации обмоток, который имеет смысл, это как показано на рисунке. Если рассмотреть магнитные потоки, возникающие вокруг проводников обмотки, взяв каждую отдельную ее часть или «шину», то можно заметить, что полученный магнит будет иметь четыре полюса, расставленных довольно интересно. Тут можно считать, что для тех шин, где ток течет в одном и том же направлении, их можно рассматривать как одну более широкую шину. Рисунок показывает расположение полюсов в начальный момент. При таком расположении полюсов ротор провернется против часовой стрелки, а если в статоре сменить расположение полюсов, то по часовой. Что произойдет через полупериод легко представить, изменив везде полярность поля и повернув ротор на 180 градусов.
Интересно в этом моторе то, что подобный мотор переменного тока должен работать от однофазного тока и не требует сдвига фазы в другой/-их обмотках. Мертвая точка где-то есть, наверное, но где, искать смысла нет.
Ротор может быть и пассивным, магнитное поле в нем будет возникать из-за ЭДС, наводимой в роторе катушками статора, мощность упадет просто. Для увеличения мощности можно намотать плоские катушки как Тесла рекомендовал
Параллельно включать части обмоток или последовательно непринципиально. Получим либо (4I, 4C, L/4) либо (I/4, C/4, 4L), собственная резонансная частота ротора/статора будут одинаковые. Или частоты контуров могут быть близки к частоте питания? Какой порядок индуктивностей и емкостей обмоток двигателя?
Кстати, намотка такого ротора не слишком сложна, никаких хитростей и внутренних «шаровых» обмоток тут не нужно. Выступы на торцах ротора и возможно пропилы под провод между ними, а с торцов хоть шайбами фторопластовыми сжимай. Можно попытаться обычный ротор переделать, высверлив стержни из ротора и забив туда болты, только не слишком добротно получится Да и коллекторные кольца придется сделать, если током питать.
Так вот вопрос Что здесь не так или что я упустил и есть ли смысл в равенстве резонансных частот контуров статора и ротора? И кто видит как-то иначе эти магнитные потоки, пронизывающие обмотки и металлы? Поделитесь идеями
Вставлю свои пять копеек по поводу резонанса для двигателя.
В моём понимании из двигателя надо делать трансформатор. Для какой либо определённой(неизменной во времени) нагрузки на вал, будет присуща одна единственная частота(или её высшие чётные гормоники). Частота должна быть такой, что бы за период якорь-статор выполняли своё действо по отталкиванию друг к другу и при этом железо не успевало входить в насыщение.
В этом случае(по идее) можно без потерь передать энергию через железо двигателя. И при этом не получить перехлёста(и как следствие - торможения на валу) питающих фаз двигателя.
Вот это и будет самый оптимал. При увеличении нагрузки частоту надо понижать(следить за отсутствием насыщения), а при уменьшении - повышать.
KomX:
Насчет съезжает/заезжает, то мне кажется, что тут ничего особенного не будет, просто плавное нарастание/спад тока в обмотке. Можно предположить, что процесс будет аналогичный описанному для генератора в патенте 381968. Там два полюса, тут четыре, так что можно как бы "разогнуть" двойной магнит и катушку со 180 градусов до 90 и сложить рядом две штуки. Получится нечто похожее
kin Пост: 76529 От 07.Aug.2007 (14:17)
Так вот вопрос Что здесь не так или что я упустил и есть ли смысл в равенстве резонансных частот контуров статора и ротора? И кто видит как-то иначе эти магнитные потоки, пронизывающие обмотки и металлы? Поделитесь идеями
У Вас на рисунке есть весьма ценные моменты, а именно, есть сонаправленное и встречно направленные поля, примыкающие друг к другу. Как думаете какие из них будут преобладать?
А из идей... Ну, если считать, что на роторе раз и навсегда образовалось 4 полюса, то идей нет. А если же полюсов, то 2, то 4, то 8?
P.S. Ща, придет Вовочка и скажет, что "паравоз" - это он, а я - "вагончик" и неча стягивать весь "состав" под откос!
_________________ KomX - это комикс (история в картинках) или ком(приходить) икс(к неизвестному)... (Well)
Можно перебрать все варианты с направлением токов, тогда получится 2, 4 и 6 полюсов в роторе, но они будут симметричны, что будет препятствовать вращению, поскольку нет сдвига фаз. Мне кажется, только такое расположение имеет смысл. Насчет преобладания полей вопрос интересный Если разместить один за другим "паровозиком" несколько обычных магнитов, то вырастет ли сила на концах такой цепи?
Жаль у меня нет подходящего статора, попробовал бы из интереса собрать такой моторчик. Хотя ничего особенного, я признаться в нем не вижу.
Отлично! Отчего же мы не придаем значения изменению динамики ротора при изменении количества полюсов? Ведь при таком раскладе двигатель самоперестраивает свою конфигурацию в соответствие с нагрузкой!
_________________ KomX - это комикс (история в картинках) или ком(приходить) икс(к неизвестному)... (Well)
Действительно - сделать такой ротор совершенно не проблема . А для частотного управления нужен датчик положения . С него загнать сигнал на
коммутатор питающего тока - и вот у Вас в руках "управляемый токово -
оборотный резонанс" ! Учитывая возможность сделать ротор полым и очень
легким - то время реакции на фазовый сдвиг при регулировке частоты может быть очень маленьким . В таком случае - главный выигрыш от этого мотора
состоит из двух плюсов :
1) - отличный кпд (т.к. не платим за противо-ЭДС );
2) - идиальная управляемость от 0 до МАХ допустимых оборотов .
Если еще ввести коррекцию угла сдвига фазы в частотном управлении в
зависимости от нагрузки , то варьируя фазой при коммутации - можно в
некоторых пределах варьировать моментом на валу - при любых оборотах .
Это позволит получить управляемый баланс между максимальным кпд и
наилучшей динамикой .
"Действительно - сделать такой ротор совершенно не проблема."
Если вспомнить, что данный ротор вообще может быть заменён на магнит, то сделать предлагаемый Вами двигатель раз плюнуть. Берём дисковод, выдёргиваем оттуда бесколлекторный двигатель, добавляем схему стабилизации оборотов (для компенсации нагрузки) и всё готово.
Да и коллекторные кольца придется сделать, если током питать.
