DE47012C

DE47012C - Circuit of a transformer and the associated electricity generator

Info

Publication number: DE47012C
Application number: DENDAT47012D
Authority: DE
Original assignee: N. tesla in New-York, V. St. A
Anticipated expiration: 1908-05-01

Description

KAISERLICHES PATENTAMT.IMPERIAL PATENT OFFICE.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf diejenigen Systeme von elektrischer Vertheilung, bei denen ein Strom von einer einzigen Quelle in einem Haupt- oder Uebertragungsstromkreise mittelst zweckentsprechender Inductionsrollen veranlafst wird, einen oder mehrere Ströme in einem oder mehreren besonderen Arbeitsstromkreisen zu induciren.The present invention relates to those systems of electrical distribution, where a current from a single source in a main or transmission circuit by means of appropriate induction rollers, one or more currents are brought into to induce one or more special working circuits.

Die Hauptzwecke der Erfindung sind dieselben, wie sie früher durch die Anwendung der vorerwähnten Systeme erzielt worden sind, d. h. den Strom von einer einzigen Quelle zu theilen, um dadurch eine Anzahl von Lampen, Motoren und anderen Verbrauchsstellen unabhängig zu controliren und in Betrieb zu setzen, und zwar von derselben Stromquelle aus, und in einigen Fällen einen Strom von hohem Potential im Hauptstromkreise in einen . solchen von gröfserer Menge und niedrigerem Potential in dem oder den Verbrauchsstromkreisen zu reduciren.The main purposes of the invention are the same as those used earlier through its application of the aforementioned systems have been achieved, d. H. the electricity from a single source to divide thereby a number of lamps, motors and other points of consumption independently to control and to put into operation, from the same power source off, and in some cases a high potential current in the main circuit into one . those of greater quantity and lower potential in the consumer circuit (s) to reduce.

Das Wesen dieser Einrichtungen ist bekannt. Eine magnetelektrische Maschine für "Wechselstrom dient als Stromquelle; der so erzeugte Strom wird durch einen Uebertragungsstromkreis nach einem oder nach mehreren Punkten geleitet, an denen die Transformatoren aufgestellt sind. Diese bestehen ihrerseits aus Inductionsmaschinen verschiedener Art; in manchen Fällen hat man gewöhnliche Ausführungsformen von Inductionsrollen benutzt, von denen die eine Rolle im Uebertragungsstromkreise, die andere in einem Verbrauchsstromkreise angeordnet war und wobei die Rollen entsprechend der im Verbrauchsstromkreise zu leistenden Arbeit verschieden geschaltet waren, d. h. wenn die zu leistende Arbeit einen Strom von höherem Potential'als den in dem Uebertragungsstromkreise erforderte, so \var die secundäre oder inducirte Rolle von gröfserer Länge und gröfserem Widerstände als die primäre, während umgekehrt bei Bedarf eines Stromes von gröfserer Menge und niedrigerem Potential die längere Rolle die Stelle der primären einnahm.The nature of these facilities is well known. A magneto-electric machine for "alternating current." serves as a power source; the electricity generated in this way is passed through a transmission circuit directed to one or more points at which the transformers are placed are. These in turn consist of induction machines of various kinds; in some Cases one has used common embodiments of induction rollers, of which one role is arranged in the transmission circuit, the other in a consumption circuit and where the roles were switched differently according to the work to be done in the consumption circuit, d. H. when the work to be done involves a current of higher potential than that in the transmission circuit required, so \ var the secondary or induced role of greater Length and greater resistances than the primary, while vice versa if necessary one Current of greater quantity and lower potential the longer role the place of the primary took.

An Stelle dieser Vorrichtungen sind verschiedene Ausführungsformen dynamoelektrischer Inductionsmaschinen einschliefslich combinirter Motoren und Stromerzeuger in Vorschlag gebracht worden.In place of these devices, various embodiments are more dynamo-electric Induction machines including combined motors and power generators in proposal has been brought.

Ohne die gegen diese Systeme zu erhebenden Einwände einzeln aufzuführen, dürfte die Angabe genügen, dafs die Theorie oder das Wirkungsprincip dieser Vorrichtungen offenbar so wenig erkannt worden ist, dafs deren gehörige Construction und Anwendung bis in neueste Zeit mit Schwierigkeiten und grofsen Kosten verknüpft gewesen ist.Without listing the objections to be raised against these systems individually, the information should be suffice for the theory or the principle of action of these devices to be evident so little has been recognized that their proper construction and application up to recent times have been associated with difficulties and great costs.

Die Gefahr des Beschädigtwerdens und Ausbrennens liegt für Transformatoren sehr nahe und die bisher zur Beseitigung dieser Gefahr und anderer Nachtheile angewendeten Mittel verkleinerten regelmäßig den Wirkungsgrad.The danger of being damaged and burned out is very close for transformers and the means hitherto employed to eliminate this danger and other disadvantages regularly reduced the efficiency.

Das bei vorliegender Einrichtung angewendete Verfahren besteht darin, dafs man die Linie oder die Punkte der höchsten Wirkung in einem Inductionsfelde fortschreitend und ununterbrochen über die Windungen einer SpuleThe procedure used in this arrangement is to take the line or the points of highest effect in a field of induction progressing and uninterrupted over the turns of a coil

oder eines Leiters verschiebt, der sich innerhalb der Influenz dieses Feldes befindet und einen Theil eines secundären oder Arbeitsstromkreises bildet oder in letzteren eingeschlossen wird.or of a conductor who is within the influence of this field and part of a secondary or working circuit forms or is included in the latter.

Behufs Ausübung dieser Erfindung bedarf man einer Anzahl Inductionsrollen und indueirter Rollen, welche auf einen Kern aufgewickelt werden, wie er beispielsweise in der i G ram me'sehen Dynamomaschine verwendet ■ wird. Die beiden Salze Spulen werden auf j diesen Kern Seite an Seite oder über einander _; oder in anderer gebräuchlicher Anordnung auf- ! gewickelt, um sie in die wirkungsreichsten Be- j ziehunsen zu einander und zum Kerne zu i bringen. . JThe practice of this invention requires a number of induction rolls and induced rolls which are wound onto a core such as that used in the industrial dynamo machine. The two salts coils are placed on j this nucleus side by side or on top of one another _; or in another customary arrangement! wrapped in order to bring them into the most effective relations to one another and to the core. . J

Die auf den Kern gewickelten inducirenden : oder primären Rollen sind in Paare oder Sätze \ eingetheilt und elektrisch so verbunden, dafs, j während die Rollen des einen Paares oder ! Satzes zusammenwirken, um die Magnetpole j des Kernes an zwei bestimmten, einander diametral gegenüberliegenden Punkten zu erregen, die Spulen des anderen Paares oder Satzes (es sind hier als Beispiel nur zwei Sätze im Ganzen angenommen) das Bestreben haben, die Pole in einer Entfernung von 90⁰ von jenen Punkten zu erregen.The wound on the core inducing: or primary rollers are divided in pairs or sets \ and electrically connected so, that, j while the rollers of the one pair or! Set cooperate in order to excite the magnetic poles j of the core at two specific, diametrically opposite points, the coils of the other pair or set (only two sets are assumed here as an example) tend to have the poles at a distance of 90 ⁰ of those points to excite.

In Verbindung mit dieser Inductionsvorrichtung wird ein Stromerzeuger für Wechselstrom mit Spulen oder Sätzen von Spulen benutzt,' j die denen des Transformators oder der In- | ductionsvorrichtung entsprechen, und mittelst geeigneter Leitungen werden die entsprechenden Spulen des Stromerzeugers und des Transformators zu unabhängigen Stromkreisen verbunden. Es folgt hieraus, dafs die verschiedenen elektrischen Wandlungen im Stromerzeuger begleitet sind von entsprechenden magnetischen Aenderungen im Transformator, d. h. in anderen Worten: dafs bei der Umdrehung der Stromerzeugerspulen die Punkte der gröfsten magnetischen Intensität im Transformator fortschreitend weitergeschoben werden. Dieses Wirkungsprincip kann verschiedentlich abgeändert und dem Betriebe von elektromagnetischen Motoren angepafst werden, und die verschiedenen Bedingungen, unter denen eine solche Anpassung erfolgt, werden leicht zu den erforderlichen Aenderungen des vorliegenden Systems führen.In connection with this induction device there is a generator for alternating current used with coils or sets of coils, those of the transformer or the in- | duction device, and by means of suitable lines the corresponding The coils of the generator and the transformer are connected to form independent circuits. It follows from this that the various electrical changes in the generator are accompanied by corresponding magnetic changes in the transformer, i. H. in other words: that with the revolution of the generator coils are the points of greatest magnetic intensity in the transformer progressively pushed on. This principle of action can be modified in various ways and the operation of electromagnetic motors, and the various Conditions under which such an adjustment is made easily become the required changes to this one System.

A ist der geschlossene Kern, der Ringform oder eine gleichwerthige andere Gestaltung haben kann und behufs Erhöhung der Wirkung aus dünnen Streifen, Platten oder Drähten weichen Eisens, die so viel wie möglich von einander isolirt sind, hergestellt ist. Dieser Kern wird in beliebiger bekannter Weise umwickelt, beispielsweise mit vier Spulen BBB¹B¹, welche die primären Rollen und aus langen, dünnen Drähten bestehen, über welche kürzere Spulen CCC¹C¹ aus gröberem Drahte, welche die inducirten oder secundären Rollen bilden, gewickelt werden. Die Construction dieser oder einer anderen eleichwerthiaen Ausführungsform eines Transformators kann weiter ausgeführt werden, indem man diese Spulen in Eisen einschliefst und beispielsweise eine oder mehrere Lagen isolirten Eisendrahtes darum wickelt. A is the closed core, which can be in the form of a ring or an equivalent other configuration, and, for the purpose of increasing the effect, is made of thin strips, plates, or wires of soft iron, which are insulated from one another as much as possible. This core is wrapped in any known manner, for example with four coils BBB ¹ B ¹ , which are the primary rollers and consist of long, thin wires, over which shorter coils CCC ¹ C ¹ of coarser wires, which form the induced or secondary rollers, to be wrapped. The construction of this or any other equivalent embodiment of a transformer can be carried out further by enclosing these coils in iron and, for example, winding one or more layers of insulated iron wire around them.

Die Vorrichtung ist mit entsprechenden Polklemmen versehen, mit denen die Enden der Spulen verbunden werden. Die diametral einander gegenüberliegenden Spulen B B und B¹B¹ sind bezw. hinter einander geschaltet und die vier Polenden werden durch die Polklemmen festgehalten. Die inducirten Spulen werden in irgend einer Weise zusammen verbunden; es können beispielsweise die Spulen C C parallel geschaltet werden, wenn, wie z. B. beim Betriebe einer Gruppe von Glühlichtlampen, auf Strommenge Rücksicht zu nehmen ist, während C¹ C¹ besonders in einen Stromkreis hinter einander geschaltet werden können, der Bogenlampen oder dergleichen einschliefst.The device is provided with corresponding pole terminals with which the ends of the coils are connected. The diametrically opposed coils BB and B ¹ B ¹ are BEZW. connected one behind the other and the four pole ends are held in place by the pole clamps. The induced coils are connected together in some way; it can be connected in parallel, for example, the coils CC if, such. B. when operating a group of incandescent lamps, the amount of electricity must be taken into account, while C ¹ C ^{1 can} especially be connected in a circuit behind each other that includes arc lamps or the like.

Der Stromerzeuger wird in diesem System dem Transformator in der dargestellten Weise angepafst. Im vorliegenden Falle besteht derselbe z. B. aus einerh Paare permanenter oder Elektromagnete E E, z\vischen denen ein cylindrischer, mit den Spulen G G¹ umwickelter Ankerkern auf einer Welle F sitzt. Die Polenden dieser Spulen sind bezw. mit vier isolirten oder Sammelringen HHH¹H¹ verbunden, und die vier Drähte L des Leitungsstromkreises verbinden die gegen diese Ringe sich anlegenden Schleiffedern K mit dem Transformator.In this system, the power generator is adapted to the transformer in the manner shown. In the present case, there is the same z. B. from a pair of permanent or electromagnets EE, z \ vischen which a cylindrical armature core wound with the coils GG ¹ sits on a shaft F. The pole ends of these coils are respectively. connected to four isolated or collecting rings HHH ¹ H ¹ , and the four wires L of the conduction circuit connect the slip springs K , which rest against these rings, to the transformer.

Betrachtet man die Ergebnisse dieser Verbindung, so findet man, dafs zu einem gewissen Zeitpunkte die Spule G sich in ihrer neutralen Lage befindet und wenig oder gar keinen Strom erzeugt, während die andere Spule G¹ sich in einer Stellung befindet, in der sie ihre höchste Wirkung äufsert. Angenommen nun, die Spule G sei mit den Spulen BB des Transformators und die Spule G¹ mit den Spulen B¹B¹ stromleitend verbunden, so werden die Pole des Ringes A bei der dargestellten Stellung nur durch den Strom in den Spulen B¹B¹ erregt werden. Da aber der Anker des Stromerzeugers sich weiterdreht, so' erzeugt alsbald die Spule G mehr und die Spule G¹ weniger Strom, bis G schliefslich seine Maximalleistung und G¹ seine neutrale Stellung erreicht hat.If one looks at the results of this connection, one finds that at a certain point in time the coil G is in its neutral position and generates little or no current, while the other coil G ¹ is in a position in which it is its highest Effect expresses itself. Assuming now that the coil G is connected to the coil BB of the transformer and the coil G ¹ to the coils B ¹ B ¹ , the poles of the ring A in the position shown are only connected by the current in the coils B ¹ B ¹ get excited. But since the armature of the power generator continues to rotate, the coil G immediately generates more and the coil G ¹ less current, until G has finally reached its maximum power and G ^{1 has reached} its neutral position.

Die augenscheinliche Folge ist eine Verschiebung der Pole des Ringes A um eine dem Viertelumfang entsprechende Entfernung. Die Bewegung der Stromerzeugerspulen während der nächsten Viertelumdrehung bringt die Spule G¹ in ein Feld von entgegengesetzter Polarität und erzeugt einen Strom von ent-The apparent consequence is a displacement of the poles of the ring A by a distance corresponding to the quarter of the circumference. The movement of the generator coils during the next quarter turn brings the coil G ¹ into a field of opposite polarity and generates a current of opposite polarity.

gegengesetzter Richtung und wachsender Stärke, während die Spule G aus der Stellung ihrer Maximalleistung in ihre neutrale Stellung übergeht und einen Strom von schwindender Stärke und derselben Richtung wie vorher erzeugt und eine weitere Verschiebung der Pole über das zweite Viertel des Ringes weg hervorruft. Die zweite Hälfte der Umdrehung wird, wie ersichtlich, eine Wiederholung derselben Wirkungsweise veranlassen.opposite direction and increasing strength, while the coil G passes from the position of its maximum power to its neutral position and produces a current of diminishing strength and the same direction as before and causes a further shift of the poles over the second quarter of the ring away. The second half of the revolution will, as can be seen, cause the same mode of action to be repeated.

Durch die Verschiebung der Pole des Ringes A wird eine starke dynamische und inducirende Wirkung auf die Spulen C C¹ ausgeübt.By shifting the poles of the ring A , a strong dynamic and inductive effect is exerted on the coils CC ^1.

Aufser den durch dynamomagnetische Induction in der secundären Rolle erzeugten Strömen werden in denselben Spulen noch andere Ströme hervorgerufen infolge jeder Aenderung in der Intensität der Pole im Ringe A. Dies sollte aber vermieden werden, indem man die Intensität der Pole constant erhält, zu welchem Zwecke man beim Entwerfen und Dimensioniren des Stromerzeugers, beim Vertheilen der Drahtspulen auf dem Ringe A und beim Abwägen ihrer Leistungsfähigkeit Sorgfalt üben mufs. Thut man dies, so werden die Ströme einzig und allein durch dynamomagnetische Induction erzeugt und derselbe Erfolg erzielt, als wenn die Pole durch einen Commutator mit einer grofsen Anzahl von Segmenten verschoben werden würden.In addition to the currents produced by dynamomagnetic induction in the secondary roll, other currents are produced in the same coils as a result of any change in the intensity of the poles in ring A. This should, however, be avoided by keeping the intensity of the poles constant, whatever the purpose Care must be taken in designing and dimensioning the generator, distributing the coils of wire on ring A, and weighing their efficiency. If this is done, the currents are produced solely by dynamomagnetic induction, and the same result is obtained as if the poles were shifted by a commutator with a large number of segments.

Claims

Patent claim:

In transformers the division of the primary coils into independent coils Groups, which with the corresponding, equally independent groups divided armature coils of an electricity generator are connected and, alternately in the circuit switched on, generate an induction current by shifting the poles.

For this purpose ι sheet of drawings.