Уніполярний мотор-генератор
Динамо електрична машина Ніколи Тесла. Уніполярний генератор Тесла.
Обговорення даної теми на форумі.
Нижче представлений переклад оригінального патенту Ніколи Тесла:
Щоб ви знали, що я, Нікола Тесла, з Smiljan, Lika, на кордоні Австро-Угорщини, підданий Імператора Австрії, і резидент міста Нью-Йорка, штату Нью-Йорк, винайшов деякі нові і корисні удосконалення в генераторі з самозбудженням або для електричних машин "магнето", які слідують з специфікації і супроводжуючих малюнків.
Цей винахід стосується класу електричних генераторів, відомих як "уніполярні", в яких диск або циліндричний провідник встановлені між магнітними полюсами, пристосованими, щоб зробити приблизно однорідне поле. У вищеназваних пристроях або в машинах з дисковим якорем струми, наведені в обертовому провіднику, течуть від центру до периферії, або навпаки, відповідно до напряму обертання або силових ліній в залежності від знаків магнітних полюсів. Ці струми знижуються, проходячи сполуки або щітки, прикладені до диска в точках на його периферії і близько його центру. У разі машини з циліндричним якорем струми, наведені в циліндрі, знижуються щітками, прикладеними до сторін циліндра на його кінцях. У порядку підвищення ефективності ЕРС можливої для застосування в практичних цілях, необхідно або обертати провідник з дуже високою швидкістю або використовувати диск великого діаметра або циліндр великої довжини; але в будь-якому випадку стає важко гарантувати, і зберігати хороший електричний контакт між колекторними щітками і якорем, внаслідок високої взаємної швидкості.
Було запропоновано поєднати два або більше дисків разом послідовно з метою одержання більш високої електрорушійної сили; але з сполуками, застосовуваними перш і використовують інші швидкості і розміри диска, необхідного для забезпечення хороших результатів ця трудність - все ще чутлива, щоб бути серйозною перешкодою до використання цього виду генератора. Я спробував це подолати і для цієї мети я сконструював машину з двома областями, кожна з яких має обертовий провідник встановлений між магнітними полюсами, але із застосуванням того ж принципу, описаного вище для обох форм машини, і оскільки я вважаю за краще використовувати форму диска, я опишу тут саме таку машину. Диски виготовлені з фланцями, на манер шківів, і пов'язані один з одним гнучкими провідними стрічками або ременями.
Я вважаю за краще конструювати машину так, щоб напрямок магнетизму або напрямки полюсів в одному силовому полі є протилежним іншому, так, щоб обертання дисків у тому ж самому напрямку розвивало ток в одній формі від центру до кола та в інший від окружності до центру. Тому контакти, прикладені до валів, на які встановлені диски мають вигляд клем і електрорушійна сила на них є сумою електрорухомий сил двох дисків.
Я привернув би увагу до очевидного факту, що, якщо напрямок магнетизму в обох областях, те ж саме то буде отриманий той же самий результат як вище, при обертанні дисків в протилежних напрямках і при перетині сполучних стрічок або ременів. Цим способом уникають проблеми забезпечення та підтримки хорошого контакту з периферії дисків, і дешева і довговічна машина зроблена, вона є корисною для багатьох цілей - для збудження генераторів змінного струму, для двигуна, і для будь-якої іншої мети, для якої використовуються машини генератори з самозбудженням.
Специфіку конструкції машини, яку я тільки що, в загальному описав, я ілюстрував в супроводжуючих малюнках, в яких - Fig.1 є видом збоку, частково в перерізі, моєї поліпшеною машини. Fig.2 - вертикальний перетин того ж самого перпендикулярно до валів.
Щоб зробити корпус з двома силовими магнітними полями, я відливав підставу з інтегрованими двома частинами магніту - полюсами B і B '. До корпусу я приєднував болтами E до відливання D, з двома подібними і відповідними частинами магніту - полюсами C і C '. Частини полюса B і B 'призначені для виробництва силового поля певної полярності, а частини полюса C і C' призначені для виробництва силового поля протилежної полярності. Вали управління F і G пронизують полюси і обертаються в ізольованих підшипниках в литві D, як показано.
H і K - диски або генеруючі провідники. Вони виготовлені з міді, латуні, або заліза і прикріплені до відповідних валах. Вони забезпечуються широкою периферійної, отбортовкой J. Звичайно, очевидно що диски можуть бути ізольованими від їх валів, якщо потрібно. Гнучкий металевий пояс L проходить через фланці двох дисків, і, якщо потрібно, може використовуватися, щоб обертати один з дисків. Я вважаю за краще, проте, використовувати цей пояс просто як провідник, і для цієї мети може використовувати тонколистовую сталь, мідь, або інший відповідний метал. Кожен вал, забезпечується шкивом управління М, через який передається потужність ззовні. N і N - клеми. Заради чіткості їх показують, як передбачено з пружинами P, які стосуються кінців валів. Щоб ця машина саме порушувалися, можуть використовуватися мідні смуги навколо її полюсів, або провідники будь-якого типу, показані на малюнках.
Я не обмежую мій винахід тільки показаної тут конструкцією. Наприклад, не обов'язково, щоб строго дотримувалися зазначені матеріали і розміри. Крім того, очевидно, що проводить стрічка або ремінь можуть бути скомпоновані з декількох менших стрічок і що правило з'єднання описане тут може застосовуватися на більш ніж два диска.
Я Патенти наступне:
1. Електричний генератор, що складається з комбінації, з двома обертовими провідниками змонтованих в уніполярних полях, гнучкого проводить ременя або пояса, що проходить навколо провінцій вищеназваних провідників, як тут сформульовано.
2. Комбінації, з двома обертовими проводять дисками, що мають отбортовку на периферії встановлених в уніполярних полях, гнучкого проводить ременя або пояса, що проходить навколо фланців обох дисків, як сформульовано.
3. Комбінація незалежних наборів збуджуючих магнітів, пристосованих, щоб зберегти уніполярні області, які проводять дисків, встановлених, щоб обертатися в зазначених полях, незалежного механізму передачі для кожного диска, і гнучкого проводить ременя або пояса, що проходить навколо провінцій дисків, як сформульовано.
Для більш повного розуміння конструкції уніполярної машини Тесла уявляю 3D модель в декількох ракурсах:
Модель динамо електричної машини Ніколи Тесла, або уніполярний генератор Тесла.
Я не міг собі дозволити не спорудити таку машинку. Причин кілька:
1. Виключно цікавість, тим більше, в даному випадку ціна питання не така висока, що б не спробувати.
2. Вивчення взаємодії магнітних полів, а так само природи магнетизму. У цьому світлі даний пристрій є прекрасним інструментом, так як має одну унікальну і не зовсім зрозумілим властивістю - відсутністю сили реакції.
3. Якщо мої погляди на природу магнетизму вірні, тоді є шанс створити більш досконалий генератор, що працює на даному принципі.
Отже, нижче представляю вашій увазі модель униполярного генератора:
А так же кілька попередніх тестів:
На наступному ролику показана робота машина в якості генератора:
Серія невеликих дослідів - "провідник зі струмом в поле постійного кільцевого магніту":
Продовження дослідів з кільцевих постійним магнітом і провідником зі струмом:
Як видно, для підвищення чутливості я розмістив магніт в ємності, яка в свою чергу поміщена в таз з водою. Під тазом приблизно в центрі лежить невелика сталева пластинка, магніт в ємності трохи притягається до неї, що дозволяє утримувати ємність з магнітів в центрі тазу. Інакше ємність з магнітів прилипає до стінок таза через сил поверхневого натягу води. Як показано на ролику, сила реакції на магніт є, і вона спрямована строго перпендикулярно провіднику зі струмом. Магніт не прагнуть повертатися, він прагне сдівуться. Дія сили відбувається в повній відповідності з класичними законами, тобто перпендикулярно току. Якщо є два діаметрально протилежних плеча, по яких протікає струм наприклад від центру до периферії, і провідники закріплені нерухомо, то виникає сила реакції на магніт, намагається зрушити половинки магніту в різні боки. Але дія відбувається однаково по кожному радіусу, у всіх точках, через що поворот неможливий. Сила реакції намагається розірвати сам магніт.