 Динамо электрическая машина Николы Тесла. Униполярный генератор Тесла. Обсуждение данной темы на форуме. Этот тип машин изобрел Майкл Фарадей, однако ему и многим другим не удалось создать эффективную и практичную машину, работающую на данном принципе. Никола Тесла в 1889 г. запатентовал (патент США № 406968) собственное устройство, работающее на принципе униполярной индукции, так называемую "Динамо электрическую машину", которая отличалась простотой конструкции и повышенной эффективностью, но основным преимуществом данной машины было оригинальное решение проблемы контактных узлов. Для более глубокого понимание предмета, предлагаю для начала ознакомиться с опытами самого Фарадея, а так же с принципами работы ("Заметки по поводу униполярной динамо машины. Н. Тесла, 1891г. (.djvu)"), практическими конструкциями и применением данного класса машин ("Электрические униполярные машины. Л. А. Суханов, 1964г. (.djvu)"). Ниже представлен перевод оригинального патента Николы Тесла: Да будет известно, что я, Никола Тесла, из Smiljan, Lika, на границе Австро-Венгрии, подданный Императора Австрии, и резидент города Нью-Йорка, штата Нью-Йорк, изобрел некоторые новые и полезные усовершенствования в генераторе с самовозбуждением или для электрических машин "магнето", которые следуют из спецификации и сопровождающих рисунков. Это изобретение касается класса электрических генераторов, известных как "униполярные", в которых диск или цилиндрический проводник установлены между магнитными полюсами, приспособленными, чтобы произвести приблизительно однородное поле. В вышеназванных устройствах или в машинах с дисковым якорем токи, наведенные во вращающемся проводнике, текут от центра к периферии, или наоборот, согласно направлению вращения или силовых линий в зависимости от знаков магнитных полюсов. Эти токи снижаются, проходя соединения или щетки, приложенные к диску в точках на его периферии и около его центра. В случае машины с цилиндрическим якорем токи, наведенные в цилиндре, снижаются щетками, приложенными к сторонам цилиндра на его концах. В порядке повышения эффективности ЭДС возможной для применения в практических целях, необходимо или вращать проводник с очень высокой скоростью или использовать диск большого диаметра или цилиндр большой длины; но в любом случае становится трудно гарантировать, и сохранять хороший электрический контакт между коллекторными щетками и якорем, вследствие высокой взаимной скорости. Было предложено соединить два или больше дисков вместе последовательно с целью получения более высокой электродвижущей силы; но с соединениями, применяемыми прежде и использующими другие скорости и размеры диска, необходимого для обеспечения хороших результатов эта трудность - все еще чувствительна, чтобы быть серьезным препятствием к использованию этого вида генератора. Я попытался это преодолеть и для этой цели я сконструировал машину с двумя областями, каждая из которых имеет вращающийся проводник установленный между магнитными полюсами, но с применением того же принципа, описанного выше для обеих форм машины, и поскольку я предпочитаю использовать форму диска, я опишу здесь именно такую машину. Диски изготовлены с фланцами, на манер шкивов, и связаны вместе гибкими проводящими лентами или ремнями. Я предпочитаю конструировать машину так, чтобы направление магнетизма или направления полюсов в одном силовом поле является противоположным другому, так, чтобы вращение дисков в том же самом направлении развивало ток в одной форме от центра к окружности и в другой от окружности к центру. Поэтому контакты, приложенные к валам, на которые установлены диски имеют вид клемм и электродвижущая сила на них является суммой электродвижущих сил двух дисков. Я привлек бы внимание к очевидному факту, что, если направление магнетизма в обеих областях, то же самое то будет получен тот же самый результат как выше, при вращении дисков в противоположных направлениях и при пересечении соединительных лент или ремней. Этим способом избегают трудности обеспечения и поддержания хорошего контакта с перифериями дисков, и дешевая и долговечная машина сделана, она является полезной для многих целей - для возбуждения генераторов переменного тока, для двигателя, и для любой другой цели, для которой используются машины генераторы с самовозбуждением. Специфику конструкции машины, которую я только что, в общем описал, я иллюстрировал в сопровождающих рисунках, в которых - Fig.1 является видом сбоку, частично в сечении, моей улучшенной машины. Fig.2 - вертикальное сечение того же самого перпендикулярно к валам. 
Чтобы сделать корпус с двумя силовыми магнитными полями, я отливал основание с интегрированными двумя частями магнита - полюсами B и B' . К корпусу я присоединял болтами E к отливке D, с двумя подобными и соответствующими частями магнита - полюсами C и C'. Части полюса B и B' предназначены для производства силового поля определенной полярности, а части полюса C и C' предназначены для производства силового поля противоположной полярности. Валы управления F и G пронзают полюсы и вращаются в изолированных подшипниках в отливке D, как показано. H и K - диски или генерирующие проводники. Они изготовлены из меди, латуни, или железа и прикреплены к соответствующим валам. Они снабжаются широкой периферийной, отбортовкой J. Конечно, очевидно что диски могут быть изолированными от их валов, если нужно. Гибкий металлический пояс L проходит через фланцы двух дисков, и, если нужно, может использоваться, чтобы вращать один из дисков. Я предпочитаю, однако, использовать этот пояс просто как проводник, и для этой цели может использовать тонколистовую сталь, медь, или другой соответствующий металл. Каждый вал, снабжается шкивом управления М, через который передается мощность извне . N и N - клеммы. Ради четкости их показывают, как предусмотрено с пружинами P, которые касаются концов валов. Чтобы эта машина само возбуждалась, могут использоваться медные полосы вокруг ее полюсов, или проводники любого типа, показанные на рисунках. Я не ограничиваю мое изобретение только показанной здесь конструкцией. Например, не обязательно, чтобы строго соблюдались указанные материалы и размеры. Кроме того, очевидно, что проводящая лента или ремень могут быть скомпонованы из нескольких меньших лент и что правило соединения описанное здесь может применяться на более чем два диска. Я патентую следующее: 1. Электрический генератор, состоящий из комбинации, с двумя вращающимися проводниками смонтированных в униполярных полях, гибкого проводящего ремня или пояса, проходящего вокруг периферий вышеназванных проводников, как здесь сформулировано. 2. Комбинации, с двумя вращающимися проводящими дисками, имеющих отбортовку на периферии установленных в униполярных полях, гибкого проводящего ремня или пояса, проходящей вокруг фланцев обоих дисков, как сформулировано. 3. Комбинация независимых наборов возбуждающих магнитов, приспособленных, чтобы сохранить униполярные области, проводящих дисков, установленных, чтобы вращаться в указанных полях, независимого механизма передачи для каждого диска, и гибкого проводящего ремня или пояса, проходящего вокруг периферий дисков, как сформулировано. Для более полного понимания конструкции униполярной машины Тесла представляю 3D модель в нескольких ракурсах: 
Модель динамо электрической машины Николы Тесла, или униполярный генератор Тесла. Я не мог себе позволить не соорудить такую машинку. Причин несколько: 1. Исключительно любопытство, тем более, в данном случае цена вопроса не так высока, что бы не попробовать. 2. Изучение взаимодействия магнитных полей, а так же природы магнетизма. В этом свете данное устройство является прекрасным инструментом, так как обладает одним уникальным и не совсем понятным свойством - отсутствием силы реакции. 3. Если мои взгляды на природу магнетизма верны, тогда есть шанс создать более совершенный генератор, работающий на данном принципе. Итак, ниже представляю вашему вниманию модель униполярного генератора: 
В отличии от оригинального устройства, в этой модели я использовал мощные неодимовые магниты вместо электромагнитов, описанных в патенте, в остальном конструкция ни чем принципиально не отличается. На данный момент модель не закончена, еще предстоит внести некоторые важные дополнения, такие как скользящие контакты и натяжной ролик для ремня, эти детали крайне важны, так как от них в значительной степени зависит электрическое сопротивление машины в процессе работы, от которого в свою очередь зависят ток и напряжение, а соответственно - мощность и эффективность. Эти важные детали будут сделаны в ближайшее время. Ниже представляю несколько видео роликов, на которых подробно показана конструкция модели, а так же процесс сборки: А так же несколько предварительных тестов: В данном тесте хотел проверить - будут ли вращаться роторы, если соединить их периферии последовательно неподвижным контактом и резиновым пасиком, а ток подавать на валы. Результат на видео ниже: А на следующем ролике хотел выяснить то же, что и на предыдущем, но с подвижным контактом на перифериях роторов, т.е. в первом случае ротор движется относительно контакта, а в данном - нет, так как в качестве контакта выступает электропроводящий ремень, который неподвижен относительно обоих роторов, результат на видео ниже: На следующем ролике показана работа машина в качестве генератора: Возникли у меня сомнения... Мало верилось, что эта моделька не может давать бОльший ток. Так как ток зависит от напряжения и сопротивления цепи, решил изменить сопротивление, использовав не электронный амперметр с относительно большим внутренним сопротивлением, и аналоговый, измеряющий перепад напряжений на шунте, сопротивление которого значительно ниже. В результате все оказалось честно, ток достиг 15 ампер, правда, при очень небольшом напряжении, которое составило всего 50 мВ, измерялось непосредственно на шунте, если бы измерение производилось на токосъемных щетках, напряжение было бы немного выше. Ниже представляю видео-ролик с данным тестом: Серия небольших опытов - "проводник с током в поле постоянного кольцевого магнита": Продолжение опытов с кольцевым постоянным магнитом и проводником с током: Как видно, для повышения чувствительности я разместил магнит в емкости, которая в свою очередь помещена в таз с водой. Под тазом примерно в центре лежит небольшая стальная пластинка, магнит в емкости немного притягивается к ней, что позволяет удерживать емкость с магнитов в центре таза. Иначе емкость с магнитов прилипает к стенкам таза из-за сил поверхностного натяжения воды. Как показано на ролике, сила реакции на магнит есть, и она направлена строго перпендикулярно проводнику с током. Магнит не стремятся поворачиваться, он стремится сдивуться. Действие силы происходит в полном соответствии с классическими законами, т.е. перпендикулярно току. Если имеется два диаметрально противоположных плеча, по которым протекает ток к примеру от центра к периферии, и проводники закреплены неподвижно, то возникающая сила реакции на магнит, пытается сдвинуть половинки магнита в разные стороны. Но действие происходит одинаково по каждому радиусу, во всех точках, из за чего поворот невозможен. Сила реакции пытается разорвать сам магнит. Продолжение следует... |
