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.?
А если заметить, что все обмотки соединены последовательно и следовательно, по ним течет один и тот же ток, то нельзя ли допустить, что тут будут не "смещенные от центра катушки", а всего лишь одна катушка, распределенная по поверхности ротора? Тогда рассуждения о смещенных катушках можно не принимать в расчет. Более того, можно представить, что шины разных катушек, в которых течет ток одного направления составляют своими половинами (шинами) одну более широкую катушку. Рассматривать торец ротора неправильно в данном случае, надо рассматривать боковину, а для нее можно принять вышеизложенные утверждения. Что я хочу сказать, так это то, что для последовательно соединенных катушек не может быть никакой "смещенной" от центра, она просто "шире намотана" при одинаковом токе в них всех.
Рассматривать в данном случае правильнее отдельные проводники, не обращая внимания на то, к какой катушке они относятся. Вряд ли низкая частота питающего тока будет играть роль.
Для направления тока, которое я нарисовал, можно считать таким образом, что на роторе расположены всего четыре группы проводников (рядом лежащих, в которых течет ток одного направления), формирующих, скажем так, четыре полюса. При другом направлении тока в обмотках возможно получение, например, двух групп/полюсов.
Таким образом, нет никаких "смещенных катушек" при последовательном (да и параллельном, пожалуй) их питании одним и тем же током при симметричном направлении тока (как на моем рисунке), есть результирующие катушки. То, как все видно на торце, это неважно, хоть ромб, хоть треугольник, надо смотреть на боковину Механически ротор тоже будет равновесным, поскольку обмотки симметрично расположены. А если принять в расчет еще и вес однослойной намотки (часть на торце) по сравнению с весом ротора, то этот вопрос не стоит. К тому же всегда есть погрешность в изготовлении самого ротора, выражающаяся в биениях при вращении.
Как ни включай обмотки ротора, при симметричном расположении обмоток с токами получим рядом лежащие результирующие одинаковые более широкие или более узкие обмотки. Самый интересный момент - это при несимметричном питании, как я его привел в первом рисунке, там возможно все будет сложнее.
2 Fema:
Согласен, только надо еще везде упомянуть направление токов в обмотках ротора при включении, иначе можно поспорить с пунктом три И про начальную фазу питания это лишнее. При изменении фазы мы просто получим первоначально менее или более сильный ток во всех катушках одновременно, не более того. И при симметричной подаче тока в обмотки ротора может потребоваться принудительная раскрутка ротора, поскольку полюса будут симметричны в роторе/статоре, а вот при несимметричной может и сам.
Под фазой я понимал именно начальное направление тока
А на роторе собственные полюса не стоит рассматривать, так как обмотка плоская, очень широкая и не утоплена, следовательно важно только токи в проводах этой обмотки.
2 kin
Вы можете принимать в расчет конструктивное смещение обмоток, можете не принимать, - это Ваше дело. Я изложил свою точку видения проблемы и не собираюсь от нее отказываться, тем более, что она позволяет мне видеть тот самый резонанс, о котором упоминал Вовочка и который Вы исключаете из рассмотрения, ограничивая себя "одним и тем же током" и забывая, что есть еще ЭДС на тех или иных обмотках и она не всегда согласуется с ЭДС на других обмотках... Продолжу намеком для уяснения Вами, что токи при их озвученном равенстве не всегда могут течь сонаправленно.
Помнится мне, что Вовочка говорил о резонансе, как о исчезновении индуктивности, т.е. реактивного компанента сопротивления. А вот и вопрос: каков характер реактивности будет при отклонении частоты от резонансной в сторону увеличения и в сторону уменьшения?
_________________ KomX - это комикс (история в картинках) или ком(приходить) икс(к неизвестному)... (Well)
KomX сказал ...Я изложил свою точку видения проблемы и не собираюсь от нее отказываться, тем более, что она позволяет мне видеть тот самый резонанс, о котором упоминал Вовочка...
Что с чем резонирует, позвольте, ещё раз, спросить?
Насколько я помню, при резонансе индуктивность никуда не исчезает, она вообще никуда не исчезает. И при резонансе реактивное сопротивление индуктивности контура просто становится равно реактивному сопротивлению емкости. Вы хотите сказать, что рассматриваете каждый виток (или малую группу витков) как отдельный резонансный контур? Это понятно. Что касается тока, то как мне кажется, то в последовательно соединенной цепи он одинаков для всех элементов, входящих в контур. Если конечно у вас длина цепи не соизмерима с длиной волны, в чем я сомневаюсь. Если у вас есть иные мотивации считать ток в последовательной цепи разным для каждого элемента, то хотелось бы выслушать вашу версию. Попытаюсь проанализировать. Замечу еще, что для отдельного витка/пары витков обеспечить резонансные характеристики сложнее, чем для целого контура.
Так же хотелось бы увидеть где тут "те или иные" обмотки и как вы их рассматриваете, по какому рисунку (в смысле направления токов)? Что до ЭДС, то есть у меня подозрение, что оно будет считаться по самым обычным формулам, просуммируем или проинтегрируем, в крайнем случае.
Аналогично, резонанс. Я тоже хотел бы его увидеть (очень хочу), чтобы проанализировать, будьте добры, разъяснить где он, мы к этому так долго идем, никто не колется, хотя многие видят.
Намеки оставьте, будьте добры, давайте оперировать хотя бы образами или логикой. Рассмотрите пару проводов и в дополнение к ним еще пары на расстоянии 90 градусов (можно и через 45). А потом определимся с векторами.
PS. Дополню вопрос gluk. Какой резонанс вы видите? Механический, электрический? Параметрический? Вовочка не говорит, так хоть вы скажите, чтобы дальше двигаться.
Дополню еще. Я уверен, даже больше чем, что конструктивное исполнение обмоток как раз и принимается в рассмотрение при расчете двигателей, иначе его просто разнесет от вибраций, либо вращающий момент будет как старый магнитофон. Но никто не совмещает механические смещения с "резонансными" или электрическими. Криво намотали - биения и в утиль. А если закрутился, то рассчитывайте здания на вибрацию, или поломается, как тот мост. О данном опыте Тесла в лаборатории как раз писали газеты того времени
Более того, в современных двигателях как раз и укладывают обмотки неровно, со скосом например, как вы безусловно знаете. Усложним форму тока и ЭДС? А в расчет гармоники примем, хотя бы третью, они не очень-то маленькие будут, даже при резонансе?
Давайте обсудим вашу резонансную модель, может что-то интересное прорисуется.
Вращение - это колебание? А "перекошенный" конструктив не неоднородность ли? Захочешь найти резонанс - найдешь! Шутник!
kin
Да, индуктивность при резонансе никуда не исчезает, но и не проявляет себя как индуктивность для внешних относительно контура цепей. Это, надеюсь, Вам не надо объяснять.
Теперь давайте обсудим схему. Итак, имеем одну обмотку соосную с обмоткой статора, и одну обмотку, где проводники "экранируют" полюс статора. В динамике которая из них будет проявлять больше индуктивные свойства? Та что "экранирует", ибо ее витки пересекает магнитный поток полюса статора. Но,, позвольте Вас спросить какую же реактивность должна проявить та обмотка, что соосна полюсу? Мне так "каацца", что для сохранения резонанса в роторе она просто обязана "преобразится" в емкость! Благо, ее схожесть с плоской катушкой Теслы и приписываемая ей Теслой бОльшая емкость Вами отрицаться не будет.
Хотя я и не люблю кого-то принуждать, но все же попрошу - не исключайте витки торца ротора из рассмотрения. Они работают всегда.
_________________ KomX - это комикс (история в картинках) или ком(приходить) икс(к неизвестному)... (Well)
К Вашему сведению, та обмотка, которая "экранирует", с полем статора не взаимодействует, поскольку движется вдоль магнитных линий, а не поперёк. И ничего она не экранирует. В двигателях постоянного тока, в этот момент, меняют направление тока в обмотке. И любая индукция, в данном случае, двигателю вредна - пора бы это знать.
Как назвать ваш резонанс я что-то не соображу. И куда приложить тоже. Вращение и катушки? Так?
Что до индуктивности, то Вовчка заметил, что "ИНДУКТИВНОСТЬ МЕНЯЕТСЯ В ДВА РАЗА", вы заметили, что во много раз. Сложно поверить, что "во много раз", поскольку начальная индуктивность катушки определяется только ее физическими свойствами, то бишь намоткой и сердечником. Для связанных катушек общая индуктивность будет
L = L1 + L2 + M,
где M = k*sqrt(L1*L2), 0<k<1
Как видите, даже при самом большом k, при наиболее сильном влиянии и одинаковых катушках вы получите Lmax = 3*L, т.е. изменение в три раза. Можем взять все 4 полюса, получим еще больше.
Теперь давайте определимся где у вас контур, что это? Обмотки вы как результирующие считать не хотите, но тут же говорите "одна соосна, другая экранирует". Логично тогда предположить, что вы имеете четыре контура на роторе и четыре на статоре. Учитывая, что "ИНДУКТИВНОСТЬ МЕНЯЕТСЯ В ДВА РАЗА" (или в три и более) и вряд ли во всех синхронно, скорее, наоборот, в "противофазе", вы получите четыре контура на роторе, по паре на каждую частоту, при различных L, соединенных последовательно. Два резонанса, вернее две пары контуров с изменяемой частотой резонанса. Впрочем, это наверное, не мешает, скорее, наоборот, в два раза улучшает. Вопрос только который из них мы настроим на частоту вращения двигателя? Учтем еще, что это однофазный ток и амплитуда третьей гармоники будет вносить свою лепту, процентов 20. Исходя из ваших четырех РАЗНЫХ обмоток на роторе, не буду заострять внимание на токах одного направления в разных обмотках, просто примем, что получаем четыре контура, как вы их рассматриваете.
Что касается "реактивности" и "проявлять", а тем более "преобразиться", то вряд ли она преобразится в емкость, поскольку это все-таки катушка индуктивности и меняется у вас именно индуктивность, а не емкость. Ну появится сопротивление у нее, но оно будет индуктивным, а не емкостным, просто больше, чем у соседней. Даже если емкость бифилярной намотки принять бОльшей, чем у обычной, она не будет достаточно большой и не будет меняться при вращении, поскольку зависит от конструктивных особенностей катушки/емкости (большая емкость, кстати, тоже довод в пользу четырех раздельных контуров на роторе).
Если рассмотреть некое равновесие при повороте ротора на 45 градусов и принять, что на роторе мы имеем-таки четыре параллельных контура и L у всех одинаковая в этот момент, то можно допустить, что резонанс системы надо строить именно при таком положении ротора, тогда при вращении каждая пара будет обладать попеременно СУММАРНЫМ реактивным сопротивлением то в виде индуктивности, то в виде емкости. Тогда можно представить всю систему из четырех контуров ротора как последовательную цепь из попеременных индуктивности и емкости, частоту резонанса которой можно считать изменяющейся от нуля (когда ротор повернут на 45 градусов и четыре контура ротора имеют только активное сопротивление, т.е. настроены в свой резонанс) до максимума, который можно вычислить исходя из максимального изменения реактивного сопротивления при вращении (когда L рассогласованы по максимуму).
Как можно видеть, ни в одном рассмотренном контуре не будет постоянной частоты резонанса, они будут меняться. Я не вижу резонанса, вы видите?
Насчет катушки Тесла, вы можете просчитать, что емкость не приобретет порядок даже микрофарад, так что для практического применения в один слой бессмысленно ее использовать, лучше конденсатор поставить.
gluk Пост: 76980 От 11.Aug.2007 (01:25)
К Вашему сведению, та обмотка, которая "экранирует", с полем статора не взаимодействует, поскольку движется вдоль магнитных линий, а не поперёк. И ничего она не экранирует. В двигателях постоянного тока, в этот момент, меняют направление тока в обмотке. И любая индукция, в данном случае, двигателю вредна - пора бы это знать.
Сей шедевр я сохраню для Ваших внуков. Для современников же Ваших поясню, дабы не шли они стезей Вашей:
"Экранирует" - взято в кавычки в силу того, что витки ее пространственно находятся между полюсом статора и собственно болванкой ротора, хотя кавычки - явная перестраховка. Лично Вам: "экран (франц. écran — ширма), устройство с поверхностью, поглощающей, преобразующей или отражающей излучение различных видов энергии." (Российский энциклопедический словарь).
Поскольку Вы знаток иностранных языков, а тут в скобках еще одно иностранной слово - ширма (нем.), то процитирую Вам статью и о ней: "ШИРМА ж. 1. Комнатная складная переносная перегородка, состоящая из рам, обтянутых материей или бумагой. 2. перен. То, что служит прикрытием кого-л., чего-л. (обычно неблаговидного)."
Теперь о каком-то двигателе постоянного тока.
Мы что обсуждаем?! Можете не отвечать, как собеседник Вы мне более не интересны...
_________________ KomX - это комикс (история в картинках) или ком(приходить) икс(к неизвестному)... (Well)
kin, уходя область увеличения числа контуров, Вы теряете главную идею. Контур ротора ОДИН!
Какой потенциал будет на любом элементарном участке катушки, если напряжения на ее выводах меняются синхронно? Ответьте для себя на этот вопрос и Вы найдете и конденсатор и индуктивность этого контура.
Извините, делаю паузу в обсуждении. Вы уж тут как-нибудь без меня.
_________________ KomX - это комикс (история в картинках) или ком(приходить) икс(к неизвестному)... (Well)
KomX, вы себе противоречите То у вас емкость в катушках должна быть большая, что хотите вы того или не хотите приведет к рассмотрению системы как восьми отдельных контуров, соединенных последовательно, в которых меняются индуктивности неодинаково, а соответственно и частоты. Теперь говорите об одном, но большом. Вы бы определились уже, наконец, какова система в вашем представлении и где искать резонанс Честное слово, интересно понять. И только я хотел предложить вариант рассмотрения вашей системы в целом, а теперь... Вовочку придется ждать, может откроет сам истину. Жаль, только что-то придумывать начали.
Я не употреблял термина "большАя" емкость, я писал - "бОльшая", говорил о сравнителном изменении емкости. Будьте внимательнее, тогда Вам не придется свои измышлизмы приписывать мне.
Касаемо Вашего сожаления о "придумывании", то хотелось бы понять кто и что тут придумывает? Я ничего не выдумываю и выдумывать не собираюсь. Просто на мир смотрю не через "решетку" учебника.
Вопрос о потенциале остается в силе. Придумывайте!
_________________ KomX - это комикс (история в картинках) или ком(приходить) икс(к неизвестному)... (Well)
Fema Пост: 76965 От 10.Aug.2007 (23:53)
Вставлю свои 5 копеек - рассмотрев этот мотор, прихожу к выводу, что он:
1 он может работает от однофазного переменного тока.
2 направление врашения зависит от начального расположения угла ротора относительно статора и начальной фазы подачи питания. Если фаза питания всегда одна и таже, то напраление вращения зависит ТОЛЬКО от начального угла ротора.
3 начальный пусковой момент имеется при любом начальном положении ротора.
4 мотать ротор можно многими способами, что бы иметь такие же возможности
5 Тесла избрал такой способ намотки из возможных, что бы была минимальная индуктивность роторных обмоток! Причем заметим провода обмотки не утоплены в магнитопровод ротора, следовательно используются не магнитные поля обмотки ротора, а взаимодействие тока с проводом и поля статора! То есть ротор нужен только для проводимости через себя только магнитный потока статора. Но при этом появляются нагшрузка на провода ротора, что потребует их жесткой дополнительной фиксации, например клеем.
Мой вывод: этот мотор может обладать малым энергопотреблением на переменном токе используя пониженное напряжение, так как роторная обмотка организована с малым индуктивным сопротивлением, но требует пусковой схемы, обеспечивающей конкретное напраление вращения или просто перед пуском установить ротор в заданное меткой положение.
Вот так вот ребятки ! Пока Вы друг друга за чубы тягаете , Fema Вам
повторно , разжевывая - выложил все на блюдечке .
- Но кому это интересно , когда интересен процесс , а не результат ?
Механически ротор тоже будет равновесным, поскольку обмотки симметрично расположены. А если принять в расчет еще и вес однослойной намотки (часть на торце) по сравнению с весом ротора, то этот вопрос не стоит. К тому же всегда есть погрешность в изготовлении самого ротора, выражающаяся в биениях при вращении.
