Никола Тесла. Бестопливный генератор Николы Тесла ⋆ Кокшетау Онлайн
Более поздние проекты энергетических генераторов Николы Тесла.
Nikola Tesla’s later energy generation designs
Oliver Nichelson, 333 North 760 East American Fork, Utah 84003 USA
Аннотация
Через десяток лет после патентования успешного метода для вырабатывания переменного тока, Никола Тесла объявил об изобретении электрического генератора, который не должен «потреблять никакого топлива.» Такой генератор должен быть собственной главной движущей силой. Два из тесловских приборов, представляющих различные стадии в развитии такого генератора известны.
Введение
Когда в колледже Никола Тесла объявил, что возможно двигать электрическим мотором без искрящихся щеток, самодовольные профессора «учили» его, что такой мотор требует вечного движения и потому невозможен. В ответ на это в 1880 г. Тесла запатентовал генератор переменного тока и трансформатор.
На протяжении 1890’s он интенсивно исследовал другие методы энергетической генерации, включая накопитель заряженных частиц, запатентованный в 1901 г. Когда New York Times в Июне 1902 г. поместила статью об изобретателе, который объявил о создании электрического генератора не требующего основной движущей силы в форме поставки топлива извне, Тесла написал своему другу, что он уже изобрел такое устройство.
Бестопливный генератор поднимает ту же проблему вечного двигателя. Исследования Никола Тесла проведенные во время его второго творческого периода привели в результате к созданию устройств, которые основывались на возможности безтопливного извлечения энергии. Мы обсудим, был ли безтопливный генератор Тесла неким сортом «схемы вечного двигателя» против которого предостерегали его профессора, или творческое применение распознанных природных явлений.
Высказывания Тесла
В Brooklyn Eagle Тесла объявил 10 июля 1931 г., что «Я запряг космические лучи и заставил их управлять (двигать) движущимся прибором». Далее, в той же статье он пишет: «более 25 лет назад я начал свои усилия, чтобы запрячь космические лучи и сейчас я могу заявить, что я достиг успеха». В 1933 он делает то же заявление в статье для New York American, от 1 ноября под заголовком «Устройство для использования космической энергии заявлено Теслой». Тесла пишет:
«Эта новая энергия для управления машинным оборудованием мира будет извлечена из энергии, которая движет вселенной, космической энергии, центральным источником которой для Земли является Солнце и которая присутствует везде в неограниченных количествах».
Такой отсчет «более чем 25 лет тому назад» от 1933 г. должен означать, что устройство, о котором говорит Тесла, должно было быть построено перед 1908 г. Более точная информация доступна через библиотеку Колумбийского Университета (Columbia University Library’s collection). 10 июня 1902 г. в письме своему другу Robert U. Johnson, редактору Century Magazine, Тесла прилагает вырезку из недавней New York Herald о Clemente Figueras «инженере деревьев и леса» в Las Palmas — столице Канарских Островов, который изобрел устройство производящее электричество без сжигания топлива. Что случилось дальше с Figueras и его генератором топлива неизвестно, но это объявление в газете побудило Теслу в его письме к Джонсону заявить о том, что им уже создано такое устройство и раскрыть физические законы, на которых оно основано.
Понимание изобретения
Прибор, который наиболее соответствует ожидаемому эффекту можно найти в патенте Тесла «Прибор для Утилизации Лучистой Энергии» № 685,957, что был заявлен и удовлетворен 21 марта 1901. Концепция на более старом техническом языке выглядит просто. Изолированная металлическая пластина поднимается в воздух на столько высоко, на сколько это возможно. Другая металлическая пластина помещается в землю. Провод протягивается от металлической пластины к одной стороне конденсатора и второй провод идет от земли на другой конец конденсатора.
- Прибор для Утилизации Лучистой Энергии
Солнце, также как и другие источники лучистой энергии, сбрасывает мелкие частицы положительно заряженной материи, которые, ударяясь о верхнюю пластину, сообщают ей непрерывный электрический заряд. Размещенный на противоположной стороне терминал конденсатора, присоединяется к земле, которая может быть рассмотрена, как громадный резервуар отрицательного электричества, ничтожный ток течет непрерывно в конденсатор и так как частицы являются. .. заряженными до очень высокого потенциала, это заряжание конденсатора может продолжаться, как я действительно наблюдал, почти неограниченно, до самой точки пробивания диэлектрика.
Это на вид очень простой конструкции устройство кажется должно удовлетворять его заявлению о создании безтопливного генератора, питаемого космическими лучами, но в 1900 г. Тесла написал, что он считает наиболее важной своей статьей ту, в которой он описывает самоактивирующуюся машину, которая могла бы извлекать мощность из окружающего пространства; это безтопливный генератор, который отличается от его Устройства Лучистой Энергии. Статья называется «Проблема Увеличения Человеческой Энергии — Через Использование Солнца» была опубликована его другом Robert Johnson в The Century Illustrated Monthly Magazine в июне 1900 вскоре после того, как Тесла, вернулся из Colorado Springs, где он провел интенсивную серию экспериментов от июня 1899, до января 1900.
Точное заглавие главы, где он обсуждает этот прибор стоит того, чтобы воспроизвести его полностью.
«Отход от известных методов — возможность «самодвижущегося» двигателя или машины, неподвижного, но способного, как живое существо, к извлечению энергии из окружающей среды — идеальный способ получения движущей силы».
Тесла заявил, что он сперва начал думать об идее, когда прочитал заявление Лорда Кельвина, который сказал, что невозможно самоохлаждающееся устройство поддерживающее свою работу за счет тепла поступающего извне. В качестве мысленного эксперимента Тесла представил очень длинную связку металлических проводов протянутых от земли во внешний космос. Так как земля теплее, чем окружающий космос, вместе с теплом, которое будет подниматься вверх, по проводам потечет ток. Потом, все, что нужно будет сделать, взять длинный энергетический шнур, чтобы присоединить два конца металлических решеток к мотору. Мотор будет продолжать работать до тех пор, пока земля не охладится до температуры окружающего пространства. «Это была бы неподвижная машина, которая, к всей очевидности, должна охлаждать часть среды ниже температуры окружения, и действовать получаемым теплом, это то, что производит энергию прямо из окружающей среды без «потребления какого бы то ни было материала».
Тесла продолжает в статье описывать как он работал над созданием такого энергетического устройства и здесь он делает некоторою определяющую работу, чтобы сосредоточиться на одном из его изобретений. Он писал, что он сперва начал размышление об извлечении энергии из окружающего пространства когда был в Париже в течение 1883 г., но там он не мог посвятить много времени этой идее, так как несколько лет должен был заниматься коммерческими вопросами связанными с его переменным током и моторами. Это продолжалось до 1889, когда он снова вернулся к идее самодвижущейся машины.
Турбина
Он быстро пришел к выводу, что обычная электрическая машина, как его генератор, не сможет напрямую извлекать энергию из космоса, что развернуло его усилия в сторону, которую он назвал конструкцией «турбины».
Наиболее известная турбина — водяной насос — связанный с патентом Тесла #1,061,206 который был подан в 1909 и принят в 1913. Уникальная особенность этого водяного насоса в том, что вместо использования определенной формы лопастных колес внутри корпуса для движения воды, большее количество воды в нем движется быстрее с помощью набора плоских металлических дисков. Турбина сама по себе обворожительна и может послужить подтверждением другого важного незамеченного изобретения, но что касается электрического дизайна, общая форма турбины — металлические диски вращающиеся внутри поддерживающей коробки.
Та же самая форма появляется в другом патенте на этот раз он называется «Динамоэлектрическая Машина». Этот патент был подан и одобрен в том же самом году, в котором Тесла говорил, что он вернулся к работе над «самодействующей» машиной, в 1889. Динамо состоящее из металлических дисков вращалось между магнитами производя электрический ток.
- Динамоэлектрическая Машина Теслы
В сравнении с его генератором переменного тока эта «динамомашина» представляет некую любопытную аналогию ко дням ранних экспериментов Фарадея с медным диском и магнитом. Тесла делает некое усовершенствование установки Фарадея используя магниты, которые целиком покрывают вращающиеся металлические диски и он, также, добавляет кромку к наружной части дисков, так что ток может сниматься более легко — все это делает его генератор более совершенным, чем у Фарадея. По первому впечатлению трудно понять, почему Тесла запатентовал такую анахроническую машину в этот период своей работы.
Следующий фрагмент загадки можно найти в статье Тесла написанной для The Electrical Engineer в 1891, названной «Заметки относительно униполярной динамо-машины». Здесь Тесла представляет глубокий анализ дискового генератора Фарадея, объясняя почему он был неэффективным генератором, описывает его усовершенствованные варианты и, в конце третьей страницы этой статьи, заявляет, что он придумал генератор в котором «ток, однажды начав свое движение, может затем быть достаточным чтобы поддерживать себя и даже возрастать в своей силе» (4). Затем, в конце статьи, Тесла заявляет, что «несколько машин было создано автором два года назад» (5). За два года до написания этой статьи был 1889. Все говорит о том, что униполярная динамо-машина в форме турбины была первым сконструированным Теслой устройством которое продолжало производить электричество после того, как было отсоединено от традиционного источника питания.
Самоподдерживающийся ток
Прежде, чем перейти к подробностям этого изобретения, было бы целесообразно иметь представление о том, как любой генератор, даже теоретически, мог бы быть способен к произведению самоподдерживающегося тока. Это было хорошо показано Walter M. Elsasser в журнале Scientific American в статье (Май 1958) которая носила название «Земля, как Динамо-машина.»
Elsasser рассматривает Землю как динамо, подходящее для объяснения вращения металлического диска вокруг магнитного бруска расположенного на краю диска в генераторе Фарадея. Он обращает внимание, также, что магнит бруска мог бы быть заменен электромагнитом, который мог бы получать мощность от вращающегося диска с помощью прикрепления одного конца провода электромагнита к наружной части диска и другого конца провода к металлическому стержню проходящему через центр диска.
- Земля, как Динамо-машина Тесла
Elsasser затем показывает, что обычный дисковый генератор не «мог бы поддержать ток очень долго, из-за того, что ток наведенный в диске на столько слаб, что будет вскоре рассеян сопротивлением проводника [диска].» Эта обычная компоновка не была бы ответом, «как токи могут быть подняты и сохранены для поддержания магнитного поля Земли». Он тем не менее предлагает три варианта конструкции динамо которые могли бы объяснить устойчивый магнетизм Земли.
Если бы мы имели материал, который мог бы проводить электричество в тысячу раз лучше чем медь, система действительно должна дать самоподдерживающийся ток. Мы могли бы также заставить его производить работу вращая диск очень быстро… третий способ заключается в том, что мы могли бы сделать это динамо самоподдерживающимся… через увеличение размеров системы: теория горит, что чем больше мы делаем такое динамо, тем лучше оно работает. Если бы мы могли построить подобный дисковый аппарат размером во много миль, у нас бы не было трудностей в создании самоподдерживающихся токов (6).
Тесла не имел материалов в тысячу раз более проводящих, чем медь, также у него не было возможности вращать диск на сверхвысоких скоростях, необходимых для производства достаточных токов, также он не планировал отливать брусок металла для последующего его вращения диаметром в несколько миль. Что он действительно сделал, так это использовал ту энергию, которая обычно теряется в генераторах и превратил эту энергию в источник мощности.
Униполярное динамо
Конструкция Тесла отличается от конструкции Фарадея двумя основными моментами. Во-первых, он использовал магнит, который был больше в диаметре, чем диск, так, что магнит полностью покрывал диск. Во-вторых, он разделили диск на секции со спиральными кривыми исходящими от центра ко внешнему краю.
- Униполярное динамо Теслы
В униполярном генераторе Фарадея «ток», как отмечал Тесла, «установлен таким образом, что он не пересекает целиком внешнее кольцо… и… значительно большая часть произведенного тока не будет проявляться снаружи…»(7) Имея магнит полностью покрывающий диск, Тесла использовал всю поверхность диска для производства тока, вместо маленькой секции непосредственно прикрепленной к бруску магнита, как это было в устройстве Фарадея. Это не только увеличивало количество произведенного тока, но, понуждая ток перемещаться от центра к краям, делало весь ток доступным для внешнего контура.
Еще более важно, что эти модификации конструкции Фарадея ликвидировали одну из наибольших проблем в любой физической системе — противодействие каждому действию. Это противодействие стремится аннулировать любое усилие являющееся причиной первоначального действия. В электрической системе есть два витка проволочной обмотки один рядом с другим и ток посланный через провод проходя через первую петлю запускает магнитное поле, которое работает против тока проходящего через вторую петлю.
Спиральные секции в диске заставляют ток проходить полный радиус диска или, как в его альтернативной версии генератора — совершать полное прохождение вокруг наружного края диска. Из-за того, что ток протекает в большом круге в ободке диска, магнитное поле, создаваемое током, не только не работает против полевого магнита над круглой пластиной, как в серийных генераторах, но вместо этого действительно усиливает магнит. Так, как диск пересекает магнитные линии, чтобы произвести ток, ток прибывающий от диска усиливает магнит, позволяя ему произвести даже больше тока.
Подобно серийным генераторам постоянного тока, униполярное динамо также работает как мотор если ток подается на диск в то время как под магнитом, и это кажется должно быть последним элементом который сделал бы устройство самоподдерживающимся., так чтобы оно было способно производить ток после отсоединения от внешнего источника движения, такого как падающая вода или пар.
Вращение начинается, например, с запитки мотора текущим током. Как генератор так и электродвижущийся диск оказываются установленными в магнитной оболочке. Поскольку диск набирает скорость, ток, который производится при вращении усиливает магниты, которые становятся причиной для производства еще большего тока. Это ток, вероятно, сперва направляется к диску двигателя, который увеличивает скорость системы. В определенной точке скорость двух дисков становится достаточно большой, чтобы магнитное поле, созданное током, набрало силу чтобы держать динамо-мотор работающим самостоятельно.
Что за процесс мог бы поддерживать униполярное динамо работающим после увеличения мощности только предположение в данный момент, тем не менее две черты генератора существенны. Первое, когда нагрузка сопротивления, как например лампочка, добавляется в цепь, она понижает вольтаж в центре диска. Этот более низкий вольтаж в центре означает, что существует большее различие в напряжении между центром и наружной стороной диска, чем до того, как лампочка была добавлена. Поскольку различие между центром и внешней стороной увеличивается, динамо работает интенсивнее, производя больше тока. Второе, еще более важное, динамо берет очень мало или вообще не берет энергии для поддержания своей работы, поскольку ток приходящий с генератора производит двойную работу. Ток заставляет лампочку светиться, но на этом пути от генератора до свечения лампы, он проходит путь который добавляет момент к динамо и, поэтому, потребляет энергию на очень низком уровне. Процесс продолжается, как могло бы казаться, пока потери тепла в нити накала равны вращательной энергии колеса генератора.
В терминах подхода Elsasser’s для самоподдерживающегося генератора, униполярное динамо Тесла подходит ближе всего к удовлетворению условия лучшего электрического проводника. Но не благодаря тому, что используется новый материал, но благодаря новой геометрии, примененной так, что ток не создает сам себе противодействующей силы. Это похоже, но не есть эквивалент, наличию лучшего проводника.
Таки или иначе, динамо является фактически «безтопливным» генератором и представляется изобретательским подвигом, который использует один из основных принципов природы — противодействие для каждого действия, — и превращает его, используя новую геометрию цепи, в реакцию, которая дополнительна по отношению к начальному действию. Вместо обратного противодействия, тормозящего систему, реакция среды наоборот, добавляет энергию в систему.
Тесла, однако, не был удовлетворен его механическим самоподдерживающимся генератором. Динамо могло обеспечить энергию для работы единственной машины, но его желанием было освещать города и в 1900 г. в статье в журнале Century magazine он детально излагает теорию такого устройства.
Представьте себе, он предложил, закрытый цилиндр с небольшим отверстием в нем возле дна. Давайте допустим что этот цилиндр содержит очень мало энергии, но он помещен в окружение, которое имеет много энергии. В этом случае энергия могла бы течь из внешнего окружения, более высокого источника энергии, через маленькое отверстие на дне цилиндра во внутрь цилиндра, где меньше энергии. Также предположим, что энергия проходя в цилиндр преобразуется в другую форму энергии, как, например, тепло конвертируется в механическую энергию в паровом двигателе. Если бы это было возможно искусственно произвести такой «сток» для энергии окружающего пространства, то тогда «это позволило бы нам снабжать любую точку на глобусе бесперебойной энергией днем и ночью» (8).
Тесла продолжает, детализируя свой энергетический насос, но изменяя слегка его образ. На поверхности Земли мы имеем высший энергетический уровень и можем представить себя на дне озера, с водой окружающей нас подобно энергии окружающего пространства. Если «сток» для энергии будет создан в цилиндре, то необходимо заменить воду, которая могла бы поступать в бак, чем-нибудь, что легче, чем вода. Это могло бы быть сделано путем откачивания воды из цилиндра, но когда вода поступала бы обратно, мы были бы способны произвести лишь то же количество работы с входящей водой, которое мы потратили для ее откачивания. «В результате мы ничего не выигрываем в этой двойной операции: сперва откачивая воду, а затем позволяя ей возвращаться обратно».
Энергия, однако, может быть превращена в различные формы, во время ее прохождения от высшего состояния к низшему. Тесла говорит: «предположим, что вода во время своего прохождения в бак, превращается в нечто иное, что может быть получено без какого либо использования мощности или с очень с незначительным ее использованием» (9). Например, если энергию окружающей среды представить в виде воды, кислород и водород, составляющие воду будут другими формами энергии, в которые она превращается попадая в цилиндр.
В соответствии с этим идеальным случаем, вся вода попадающая в бак будет разложена на кислород и водород… и результат будет такой, что вода будет постоянно поступать и бак будет оставаться пустым, так как образующиеся газы будут улетучиваться. Таким образом нам потребуется произвести небольшое количество работы изначально для создания стока для воды и затем мы будем получать любое количество энергии без дальнейших усилий(10).
Тесла признает, что система преобразования энергии может не быть совершенной, какое-то количество воды всегда будет попадать в бак, но «нужно будет откачивать меньше воды, чем поступает, или другими словами нужно будет меньше энергии для поддержания начального условия, которое создается (поступающей водой), чтобы сказать, что некоторое количество энергии будет извлечено из среды » (11).
Он нашел, что это откачивание могло быть произведено поршнем «не связанным с чем — нибудь еще, но совершенно свободным вибрировать c огромной скоростью (12)«. Это он мог сделать с его «механическим генератором», паровым двигателем, используемым для создания высоко частотных токов. Чем быстрее бы насос работал, тем более эффективным было бы извлечение энергии из космоса. Исследование в этом направлении в итоге завершилось генератором, демонстрируемым в Чикаго на Всемирной Ярмарке в 1893. Только намного позже, в статье 1900 г., Тесла приоткрыл завесу: «На том случае я продемонстрировал принципы механического осциллятора, но первоначальная цель этой машины объясняется здесь впервые (13)«.
- Катушка трансформатор Теслы
Также интересно, что в 1893 Тесла подал заявку на патент электрической катушки, которая является наиболее вероятным кандидатом на немеханический преемник его экстрактора энергии. Это его «Катушка для электромагнитов» патент № 512,340. Это еще одна любопытная конструкция, потому что в отличие от обычной катушки с проводом намотанным на трубчатую форму, в это катушке использовалось два провода положенных один рядом с другим на каркас, но конец первого провода присоединялся к началу второго провода.
В патенте Тесла объясняет, эта двойная катушка способна сохранить на много больше энергии чем обычная катушка (14). Предварительные измерения двух спиралей одинакового размера и с одинаковым количеством витков — одна единичной, другая двойной (бифилярной) намотки, показали различия в полученном вольтаже (15). На рисунке 6, верхняя кривая получена от конструкции Тесла, нижняя же, произведена катушкой с одинарной намоткой. Тем не менее патент не содержит подсказки, что он может иметь более необычное предназначение.
- Катушка трансформатор Теслы
В статье журнала Century Тесла сравнивает извлечение энергии из окружающего пространства с работой других ученых, которые, в то время, исследовали конденсирование атмосферных газов в жидкость. В частности, он упоминал работу Dr. Karl Linde который открыл то, что Тесла назвал методом «самоохлаждающегося» сжиживания воздуха. Как отмечал Тесла: «Это было всего лишь экспериментальное доказательство, которого я ожидал, что энергию можно получать из окружающего пространства способом, который я предполагал».
Что связывает работу Linde с электромагнитной катушкой Тесла, это то, что обе они использовали двойной путь для материала, с которым они работали. Linde использовал компрессор, чтобы накачать воздух до высокого давления, позволяя давлению падать во время его прохождения через трубу и затем использовал этот охлажденный воздух для уменьшения температуры входящего воздуха давая ему перемещаться обратно вверх в первую трубу через вторую трубу закрывая первую (17). Уже охлажденный воздух добавлялся в процесс охлаждения машины и быстро конденсировал газы в жидкость.
Намерением Тесла было конденсировать энергию, захваченную между землей и ее верхней атмосферой и превратить ее в электрический ток. Он изобразил солнце как громадный электрический мяч, положительно заряженный с потенциалом около 200 миллиардов вольт. Земля, с другой стороны, заряжена отрицательно. Потрясающая электрическая сила между этими двумя телами составляет, по крайней мере, часть того, что Тесла называл космической энергией. Она изменяется от ночи ко дню и от сезона к сезону, но всегда присутствует.
Положительные частицы тормозятся в ионосфере и между ней и отрицательными зарядами в земле; на расстоянии 60 миль, есть большая разница напряжения — что-то порядка 360,000 вольт. С газами атмосферы, служащей изолятором между этими двумя противоположными запасами электрических зарядов, область между землей и краем космоса захватывает огромное количество энергии. Вопреки большому размеру планеты, для электричества она подобна конденсатору, который удерживает положительный и отрицательный заряды порознь используя непроводящий материал как изолятор.
Земля имеет заряд 90,000 кулонов. С потенциалом в 360,000 вольт Земля образует конденсатор 0,25 фарад (фарад=кулоны/вольты) (18). Если формула для вычисления энергии, сохраняемой в конденсаторе (E = 1/2CV2) применена к земле, это означает, что окружающая среда содержит 1.6 x 1011 джоулей или 4.5 мегаватт-часов электрической энергии.
Для того, чтобы вынуть пробку из этого запаса энергии Тесле было необходимо сделать две вещи — создать «холодную сточную трубу» для окружающей энергии и придумать путь для самоподдержания «сточной трубы». Объяснение того, как этот процесс мог бы работать снова требует размышления.
Такой «сточной трубе» необходимо быть в низшем состоянии энергии, чем окружающая среда; для постоянного поддержания поступления энергии в нее (сточную трубу) сток должен поддерживать более низкое состояние энергии, и одновременно соответствовать требованиям мощности нагрузки прикрепленной к нему. Электрическая энергия, ватты-секунды, это результат вольт х амперы х секунды. Поскольку период колебаний не изменяется как вольтаж так и ток должны быть переменными в энергетическом уравнении катушки.
Так как катушка двойной обмотки увеличивает разницу напряжения между ее витками, возможно что ток минимизируется производя низкое состояние энергии в катушке. Для того чтобы катушка была изначально «пустой» и на низкой энергии она могла бы работать при высоком напряжении с небольшим количеством заряда (19).
Катушка затем должна быть установлена в колебания с резонирующей частотой внешним источником энергии. В течение части этого цикла катушка войдет в электрическое поле Земли как одна пластина конденсатора. Поскольку напряжение через катушку возрастает, количество заряда которое она может «спускать» от высшей энергии Земного поля будет увеличиваться.
Энергия, захватывается в катушку — через «малое отверстие», которым представляется атомная структура проводника соответственно физике времени Тесла, затем «сгущается» в положительные и отрицательные компоненты тока — образуя более низкое состояние энергии относительно ее источника.
Ток сравним с водой превращенной в газы в описании самодвижущейся машины Тесла. Ток может «выскальзывать» из «стока» в какую бы то ни было нагрузку, которая была бы присоединена к этой цепи. Движение тока в нагрузку производило бы сильное магнитное поле (цель, показанная в патенте) которое, при ослабевании, могло снова произвести высокий потенциал, низко зарядный «сток» чтобы совокупиться с электрическим полем Земли.
Из-за того, что впадающая энергия выполняет двойную функцию, подобную униполярному генератору, снабжая током нагрузку и помогая функции откачки, расход энергии системы при движении зарядов низкий, позволяя системе извлекать больше энергии из среды, чем ее тратится в ходе работы. Катушка не нуждается в дополнительной энергии из внешнего источника чтобы качать энергию, которую она извлекает.
Энергия могла бы приходить непосредственно от Солнца
Более современное видение такого прибора могло бы описать его работу с точки зрения само-колебательной емкостной системы. Как только прибор настроен на определенные колебания, очень мало мощности расходуется для поддержания нагрузки. Поскольку мы имеем электростатическую колебательную систему, лишь небольшое количество зарядов проходит через нагрузку за один цикл (это кулоны в секунду=амперы которые будут низкими). Если заряд используется при низком уровне, энергия накапливаемая в емкостной системе, будет превращена в тепло незначительно, позволяя колебаниям продолжаться долгий период времени.
Учитывая огромное значение изобретения Тесла для мировой науки становится интересно, почему оно не стало использоваться или, по крайней мере, публиковаться. Экономика — не наука и она может быть главным фактором. Принятие переменного тока также встречало сопротивление мощных финансистов того периода. Михаил Пупин, другой ведущий исследователь электричества, отмечал в своей автобиографии:
…командующие промышленностью боялись что им придется довольствоваться остатками их аппаратов постоянного тока и фабриками для их производства, если системы переменного тока получили бы какую-то поддержку… невежество и ложные представления преобладали в ранние девятисотые, потому что командующие уделяли мало внимания высоко обученным ученым. (20, 21)
Патенты Тесла для электрических генераторов и двигателей были предоставлены в позднем 1880-м. На протяжении 1890-х большая электрическая энергетическая индустрия, в виде Westinghouse и General Electric, пришла к существованию. С 10-ю миллионами долларов инвестированными в строительство и оборудование индустрия не намеревалась отказаться от старой, но очень прибыльной технологии ради какой-то еще одной.
Тесла видел доходы, которые могли бы быть получены от само-действующего генератора, но вместе с тем он понимал и негативное отношение, которое это устройство может иметь. В конце раздела в журнале Century, где он описывал свой новый генератор он написал:
«Я работал на протяжении долгого времени будучи полностью убежденным, что практическая реализация метода получения энергии от Солнца имела бы неоценимое значение для промышленности, но продолжая изучение предмета я понял, что хотя мои ожидания прибыли от этого проекта достаточно обоснованы, он не будет оценен в соответствии с его исключительным достоинством». (22)
Спустя годы, в 1933, он был более четок в его заметках о применении его безтопливного генератора. В Филадельфийском Общественном Гроссбухе от 2 ноября есть интервью с Теслой под заголовком «Тесла «запрягает» космическую энергию». В интервью ему был задан вопрос произойдет ли расстройство существующей экономической системы с введением его принципа? Доктор Тесла ответил: «она уже расстроена». Он добавил, что теперь, как никогда раньше назрело время для развития новых ресурсов.
Прошло около столетия, после того как Никола Тесла объявил о радикально новом методе для производства электричества. Надобность для развития новых ресурсов сейчас существует огромная, больше чем в конце последнего столетия. Возможно эти рассмотренные здесь изобретения сделают его видение «увеличения человеческой энергии через использование энергии солнца » реальностью.
Литература
1. Nikola Tesla, U.S. Patent #685,957, «Apparatus for the Utilization of Radiant Energy,» reproduced in Nikola Tesla: Lectures * Patents * Articles (hereafter LPA), Tesla Museum, Beograd, 1956, reprinted by Health Research, Mokelumne Hill, CA., p. P-344, 1973.
2. Nikola Tesla, «The Problem of Increasing Human Energy — Through Use of the Sun’s Energy,» The Century Illustrated Magazine, reprinted in LPA, p. A-140.
3. Reference 2, p. A-142.
4. Nikola Tesla, «Notes on a Unipolar Generator,» The Electrical Engineer,» N.Y., Sept. 2, 1891, reprinted in LPA, p. A-24.
5. Reference 4, p. A-26.
6. W.M. Elsasser, «The Earth as a Dynamo,» Scientific American, p. 44-48, May 1958.
7. Reference 4, p. A-23.
8. Reference 2, p. A-140.
9. Reference 2, p. A-141.
10. Reference 2, p. A-141.
11. Reference 2, p. A-141.
12. Reference 2, p. A-142.
13. Reference 2, p. A-142.
14. Nikola Tesla, U.S. Patent #512,340, «Coil for Electro-Magnets,» reprinted in LPA, pp. P-428-429. He explains that a standard coil of 1000 turns with a potential of 100 volts across it will have a difference of .1 volt between turns. A similar bifilar coil will have a potential of 50 volts between turns. In that the stored energy is a function of the square of the voltages the energy in the bifilar will be 502/.12 = 2500/.01 = 250,000 times greater than the standard coil.
15. Measurements were made by M. King and O. Nichelson at Eyring, Inc., with a HP 3577A network analyzer on 3 inch diameter coils with 43 turns each of number 20 wire.
16. Reference 2, p. A-143.
17. Carl Linde, «Process and Apparatus for Attaining Lowest Temperatures for Liquefying Gases, and for Mechanically Separating Gas Mixtures,» The Engineer, pp. 485-6, Nov. 13, 1896 and p. 509, Nov. 20, 1896.
18. «The Amateur Scientist,» Scientific American, p. 160, May 1957.
19. This resembles the electrostatic oscillator in Tesla’s wireless transmission system: Oliver Nichelson, «The Underwater Communication System of Nikola Tesla,» 1991.
20. Michael Pupin, From Immigrant to Inventor, Charles Scribner’s Sons, N.Y., pp. 285-286, 1930.
21. Reference 2, p. A-143.
22. For others who followed Tesla with inventions to extract energy from the ambient medium see: Christopher Bird and Oliver Nichelson, «Nikola Tesla: Great Scientist, Forgotten Genius,» New Age, p. 36 ff, Feb. 1977.
http://www.patlah.ru/etm/etm-24/a_energia/nikola%20tesla/nikola%20tesla-03.htm
Самоподдерживающийся униполярный генератор Тесла: afhh723 — LiveJournal
лазея по великому и могучему тырнету наткнулся на забавную картинку и соотвествующий патент:честно говоря в патенте ниписана чушь, да и рисунок иимет кучу непонятных обозначений что означеет что они нарисованы в представлении 19 века или «дыму напущено» сознательно или то и другое вместе 🙂
однако некоторые идеи выглядят полезными. первое что не так в рисунке это магниты покрывают пластину неполностью, значит при вращении пластины в пластине будет происходить изменение потока магнитной индукции, соотвественно появится вехривые токи, и согласно принципу Ленца направлены они будут так, чтобы пряпятствовать возбуждающему изменению потока т.е. припятствовать вращению и торомозить диск.
т.е. совершенно очевидно что такое изменение потока «вредное» и от него надо избавится, чего легко добится использовав магниты-шайбы покывающие диск полностью.
можно немного подумать и разрисовать диаграму — поле тока и поле магнита — считаем что он покрывает всю область дисков.
видно что как только ток появился — появляется сила Ампера (сила Лоренца но запишем через ток и длину проводника). т.е. надо запустить эту штуковину. т.е. у Форбса эти поля компенсируются (два тока направлены в противоположнуе стороны)здесь наоборот поле является полезным. т.е. со здровыми постоянными магнитами будет «самовращение».
напомню тем, кто уже со школы забыл, что такое сила Ампера.
для запуска генератора нужна батарейка. и без тока крутится не будет т.е. цепь надо замкнуть. например раскрутил ротор и щелкаем тублером на замыкание цепи — ни чего не напоминает? но гладкао было на бумаге… делов том, что ток, скорость, поток индукции всегда образуют правую тройку. т.е. если что-то вызвало ток то он всегда направлен так, чтобы этой силе припятствовать. т.е. ток будет диск не раскручивать, а тормозить. но не все так плохо т.к. в униполярном генераторе в ток превращается не работа а поток, эти поля можно ловко компенсировать, поставив рядом такой же дик и придав ему вращение в противоположную сторону, и электрически соединив центры. тогда токи идущие по радиусам дисков будут направлены в противоположные стороны. при удачном стечении обстоятельств, магнитные поля этих токов могут компенсировать друг друга. можно еще почитать
| В патенте, действительно, не объяснено, как сделать генератор самоподдерживающимся. Тесла попытался восполнить этот информационный вакуум через публикацию своей статьи «ПРИМЕЧАНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО УНИПОЛЯРНОГО ДИНАМО» в газете «Инженер — электрик», Нью-Йорк, 2 сентября 1891. Точный перевод этой статьи я привожу ниже. Огромное спасибо Sib’у, который любезно подготовил перевод заметок Теслы. Итак : * * * Рассмотрим, например, случай диска из железа или другого металла, вращающегося между двумя противоположными полюсами магнита, и полярными поверхностями, полностью покрывающих обе стороны диска, и примем, что электрический ток снимается и передается контактами равномерно от всех точек края диска. Возьмите сначала случай двигателя. Во всех обычных двигателях вращение ротора зависит от некоторого смещения или изменения общего магнитного притяжения, действующего на ротор, это достигается технологически или некоторым механическим приспособлением на двигателе или воздействием электрических токов надлежащей полярности. Мы можем объяснить вращение такого двигателя так же, как мы можем это сделать для водяного зубчатого колеса. Но в вышеупомянутом примере диска, окруженного полностью полярными поверхностями, нет никакого смещения магнитного действия, никакого изменения вообще, насколько мы знаем, — и все же вращение происходит. Здесь не работают обычные доводы; мы не можем дать даже поверхностное объяснение, как в обычных двигателях, и принцип действия будет ясен нам только тогда, когда мы поймем саму природу задействованных сил, и постигнем тайну невидимого взаимодействия. Рассмотренный как динамо машина, диск — довольно интересный объект изучения. В дополнение к его особенности порождения электрических токов одного направления без использования коммутирующих приборов, такая машина отличается от обычных динамо, в которых нет никакого взаимодействия между ротором и полем статора. Ток ротора вызывает намагничивание перпендикулярное направлению электрического тока, но так как электрический ток истекает равномерно из всех точек края, а так же если быть точным, внешняя схема может также разместиться совершенно симметрично к постоянному магниту, никакое взаимодействие просто не может произойти. Это, однако, истинно только для слабых магнитов, поскольку, когда магниты более мощные, оба намагничивания под прямым углом, по-видимому, взаимодействуют друг с другом. По вышеупомянутой причине, логичен вывод, что для такой машины, для того же самого веса, отдача должна быть намного больше, чем для любой другой машины, в которой ток, протекающий в роторе имеет тенденцию размагничивать поле, создаваемое статором. Экстраординарный вывод Форбеса об униполярном динамо и опыт с устройством подтверждают это представление. Итак, главный принцип, исходя из которого, такая машина может быть сделана само возбуждающей — поразителен, но это может быть естественным — поскольку налицо отсутствие взаимодействия ротора, и соответственно свободное от возмущений течение электрического тока и отсутствие самоиндукции. (Dragons’ Lord : Здесь и далее под термином «самовозбуждение» Тесла имеет в виду сам эффект появления электрического тока в устройстве, т.к. в устройстве его «униполярки» нет постоянных магнитов, а есть электромагниты. Таким образом «самовозбуждение» не есть (!) аналог появления СВЕРХЕДИНИЧНОЙ ЭНЕРГИИ, — здесь вообще об этом не упоминается). Если полюса не закрывают (не охватывают) диск полностью с обеих сторон, то, конечно, если диск должным образом не разделен, механизм будет очень неэффективен. Опять же, в этом случае есть моменты, достойные внимания. Если диск вращается и полевой поток прерван (разорвана цепь, питающая электромагнит), поток через диск ротора продолжит течь и поле магнитов потеряет силу сравнительно медленно. Причина для этого сразу найдётся, когда мы рассмотрим направление токов в диске. Взгляните на Рис.1, d представляет диск со скользящими контактами B и B’ на оси и периферии. N и S представляют два полюса магнита. Рисунок 1 Если полюс N выше, как обозначено на рисунке, диск, предполагаем находящимся в плоскости бумаги, и вращающимся в направлении стрелки D. Ток, установившийся в диске будет течь от центра к периферии, как обозначено стрелкой A. Так как магнитное действие более или менее ограничено зазором между полюсами N и S, другие части диска можно счесть бездействующими. Установившийся ток не будет поэтому полностью проходить через внешний контур I’, но замкнется через диск непосредственно, и вообще, если расположение подобно показанному, безусловно, большая часть произведенного потока не будет проявляться вовне, поскольку контур F фактически короткозамкнут бездействующими частями диска. Направление результирующих токов в диске может быть принято таким, чтобы быть, как обозначено пунктирами и стрелками m и n; и направление потока поля возбуждения, обозначаемого стрелками a, b, c, d, анализ фигуры показывает, что одно из этих двух ответвлений вихревого тока, то есть A-B’-m-R, будет иметь тенденцию размагничивать поле, в то время как другое ответвление, то есть A-B’-n-B, будет производить противоположный эффект. Поэтому, ответвление A-B’-m-B, то есть то, которое приближается к полю, оттолкнет линии, в то время как ответвление A-B’-n-B, то есть оставляющее поле, соберет силовые линии на себя. Из-за этого имеется постоянная тенденция уменьшения течения тока в дорожке B’-m-B, в то время как с другой стороны такая оппозиция не будет существовать в дорожке, B’-n-B, и эффект ответвления или дорожки будет более или менее преобладающий над первым. Объединенный эффект обоих ответвлений потоков мог бы быть представлен одним единственным потоком того же самого направления как возбуждение поля. Другими словами, вихревые токи, циркулирующие в диске, будут дополнительно усиливать магнит. Этот результат весьма противоречит тому, что можно было бы предположить сначала, поскольку мы естественно ожидали, что результирующие роторные токи будут противодействовать току наведенному магнитами, поскольку так обычно происходит, когда первичный и вторичный проводник имеют индуктивное взаимодействие. Но следует помнить, что это следствие специфического взаимного расположения, а именно, наличия двух путей, предоставляемых наведенному и противодействующему току, каждый из них выбирает тот путь, который предлагает наименьшее количество противодействия. От этого мы видим, что вихревой ток втекающий в диск частично возбуждает поле магнита, и по этой причине когда наведенный ток прерывающий токи в диске, продолжит течь, и полевой магнит будет терять свою силу сравнительно медленно и может даже сохранить некоторую силу, пока вращение диска продолжается. Результат будет, конечно, в значительной степени зависеть от сопротивления и геометрических измерений пути вихревого тока и от скорости вращения; — и именно эти элементы определяют замедление этого тока и его позицию по отношению к полю. Для определенной скорости существует максимум, возбуждающего действия; тогда как при более высоких скоростях, оно постепенно уменьшилось бы, стремясь к нулю и наконец полностью изменило направление, то есть, эффект вихревого тока должен будет ослабить поле. Реакцию можно лучше продемонстрировать экспериментально, располагая полюсы N и S, а также N’ и S’, на свободно подвижной оси, концентрической с осью диска. Если бы последний вращался как прежде в направлении стрелки D, поле действовало бы в том же самом направлении с моментом, который, до некоторого значения, будет расти со скоростью вращения, потом уменьшаться, и, проходя через нуль, наконец становится отрицательным; то есть магнит начал бы вращаться в противоположном направлении к диску. В экспериментах с альтернативными электродвигателями, в которых поле изменяется токами разных фаз, наблюдался интересный результат. Для очень низких скоростей вращения поля двигатель показал момент 900 фунтов, или больше, замеренный на шкиве 12 дюймов в диаметре. Когда скорость вращения полюсов была увеличена, момент уменьшался и, наконец убывал до нуля, и становился отрицательным, а затем якорь начинал вращаться в противоположном руководстве направлении к полю. Возвращаясь к основной идее, примите, что условия такие, что вихревые токи, произведенные вращением диска усиливают поле, и предполагают что последнее, постепенно увеличивается, в то время как диск остается, вращающимся по нарастающей (Dragons’ Lord : однако здесь проскакивает нужная мысль). Ток когда-то начался, и может быть достаточен, чтобы поддержать себя и даже увеличиться в силе, и затем мы имеем случай «аккумулятора тока сэра Вильяма Томсона». Но из вышеупомянутых соображений, казалось бы, следует, что для успеха эксперимента сопротивление сплошного диска будет существенно, поскольку, если бы имелось радиальное разбиение, вихревые токи не могли бы формироваться, и их вредное воздействие прекратилось бы. Если бы использовался, такой звездообразный радиально составной диск было бы необходимо соединить спицы по краю проводником или любым другим образом, чтобы формировать симметричную систему замкнутых цепей. Действие вихревых токов может использоваться, чтобы возбудить машину любой конструкции. Например, на Рис.2 и 3, показаны устройства, в которых машина с ротором-диском могла бы быть возбуждена вихревыми токами. Рисунки 2 и 3. Здесь множество магнитов, N-S, N-S, помещено звездообразно радиально на каждой стороне металлического диска D и в продолжение его периферии набор изолированных катушек, C и C. Магниты формируют две отдельных области, внутреннюю и внешнюю. Имеется твердый диск, вращающийся на оси, и катушки в области удаленной от нее. Примем что магниты, немного возбуждены при запуске; они могли бы усилить действие вихревых токов в твердом диске, чтобы предоставить более сильную область для периферийных катушек. Хотя нет сомнения, что при таких условиях машина могла бы быть возбуждена этим или подобным образом, достаточно экспериментальных свидетельств, чтобы гарантированно утверждать, что такой режим возбуждения будет расточителен. Но униполярный генератор с самовозбуждением или двигатель конструкции, показанной на Рис.1 могут быть возбуждены эффективно, просто посредством разделения диска или цилиндра, в котором наводятся токи, и удаления катушек возбуждения, которые обычно используются. Такая схема показана на Рис.4. Рисунок 4.Диск или цилиндр D, как предполагается, будут вращаться между этими двумя полюсами N и S магнита, которые полностью охватывают диск с обеих сторон, контуры диска и полюсов, представляемых кругами d и d’ соответственно, верхний полюс, не показан для наглядности. Сердечники магнита, как предполагается, имеют отверстия в центре, вал C диска пронзает их. Если немаркированный полюс — ниже, и диск вращается, ток винтовой формы, будет, как прежде, течь от центра к периферии, и может быть снят соответствующими скользящими контактами, B и B ‘, на вале и периферии соответственно. В этом устройстве ток, текущий сквозь диск и внешняя цепь не будут иметь никакого заметного влияния на возбуждающий магнит. Но позвольте теперь предположить, что диск разделен на сектора, по спирали, как обозначено сплошными или пунктирными линиями на Рис.4. Разность потенциала между точкой на вале и точкой на периферии останется неизменной, в знаке так же как в количестве. Единственная разница будет в том, что сопротивление диска будет увеличено и будет большее падение потенциала от точки на вале до точки на периферии, когда тот же самый ток протекает по внешней цепи. Но так как ток вынужден следовать по линиям разбиения, мы видим, что он будет или содействовать полю возбуждения или сопротивляться ему и это будет зависеть, при прочих равных условиях, от направления линии разбиения. Если разбиение реализовано как обозначено сплошными линиями в Рис.4, то очевидно, что, если ток имеет то же самое направление как прежде, то есть от центра до периферии, его эффект должен будет усилить возбуждающий магнит; тогда как, если разбиение реализовано как обозначено пунктирами, произведенный ток будет иметь тенденцию ослаблять магнит. В первом случае машина будет способна к возбуждению, когда диск вращается в направлении стрелки D; в последнем случае направление вращения должно быть обратным. Два таких диска могут быть объединены, однако, как обозначено выше, эти два диска, могут, как вращаться в противоположные стороны, так и в одну. Подобное расположение может, конечно же, быть реализовано в машине, в которой, вместо этого диска, вращается цилиндр. В таких униполярных машинах, подобного типа, обычные катушки возбуждения и полюсы могут быть опущены, и машина может быть сделана, так чтобы состоять только из цилиндра или двух дисков, окруженных металлическим корпусом. (Dragons’ Lord : что конкретно имеет в виду Тесла, — я расскажу ниже по тексту). Вместо того, чтобы подразделять диск или цилиндр по спирали, как обозначено в Рис.4, более удобно вставить один или более витков между диском и контактным кольцом на периферии, как показано на Рис.5. Рисунок 5. Генератор с самовозбуждением Форбеса может, например, быть возбужден вышеописанным образом. В опыте автора вместо снятия тока с двух таких дисков скользящими контактами, как обычно, использовался гибкий приводной проводящий ремень для повышения эффективности. Диски в таком случае, снабжаются большими фланцами, предоставляя большой контакт с поверхностью. Пояс должен быть сделан, так чтобы сцепляться с фланцами в натяг, чтобы компенсировать неплотность прилегания. Несколько машин с контактным поясом были построены автором два годы назад, и работали удовлетворительно; но из-за отсутствия времени работа в этом направлении была временно остановлена. Множество особенностей, указанных выше также было использовано автором в некоторых типах двигателей переменного тока. * * * Собственно, — вот и вся статья. Я вообще, долгое время не мог понять, как работает униполярка. Но однажды я набрёл на сайт Евгения Арсентьева http://evg-ars.narod.ru . Есть у него там малюсенький раздельчик, «Электродвигатель» называется. Описывается в нём — магнитогидродинамический двигатель. Вот где я и «просёк фишку». Только там вращается вода, а в нашем случае металлический диск, — но сила, заставляющая вращаться рабочее тело, — одна и та же 😉 . В общем, умудрился я в один и тот же день сложить три разных ниточки в одну. И озарило меня, — догадался, как Тесла сделал свой сверхединичный генератор, о котором так много слухов. Ниточка первая, — это сайт Арсентьева. Вторая, — перевод «заметок» от Sib’а. И третья, — посетил я тогда же ещё один сайт http://energy.org.ru , где раскопал интереснейшую статью. Оригинал статьи был опубликован в журнале «Изобретатель и рационализатор», № 2, 1962 г. Называлась «Туман над магнитным полем», — имеется в виду недоссказанность некоторых моментов в классической физике. Чтобы Вам стало всё понятно, приведу её здесь : * * * — Я к вам по поводу статьи «Противозаконная статика». Моя фамилия Родин. — Еще один. Призыв калужских изобретателей объяснить, что происходит с двигателем, ротор которого вращается под действием электростатического поля (ИР, 6, 81), затронул умы необычайно. Звонят и пишут в редакцию беспрерывно. Предполагаем в будущем дать обзор наиболее интересных объяснений. Собрался я было направить и Родина к авторам изобретения, как он вдруг: «у меня самого есть кое-что не менее интересное. Поехали ?» Приятная, со вкусом обставленная квартира Александра Леонтьевича — не типично изобретательское жилье. Но он ведет меня в какой-то безоконный закуток, явно бывший стенной шкаф. «Мой кабинет». Тут верстак, выпрямитель, приборы, инструменты. На верстаке некая конструкция. На одной оси сидят два кольцевых постоянных магнита, между ними медный диск. К диску подсоединены щетки, провода которых выведены на микроамперметр. — Такую же модельку я собрал несколько лет назад, когда по работе понадобился униполярный двигатель — это вращающийся между магнитами диск или цилиндр, ток с которого снимают щетками. Вот так. — Родин закрепил магниты и начал ручкой вращать ось, а вместе с ней и диск. Стрелка амперметра поползла вправо — есть ток. — Вы меня пригласили для демонстрации опыта Фарадея ? Я, знаете, еще в школе… — А что будет, если мы станем вращать магниты, а диск будет неподвижен ? — как бы не замечая моего раздражения, спросил Родин. — То же и будет. Какая разница ? Извините, но у меня, к сожалению, время… — я осекся. Хозяин квартиры с солидной скоростью вращал магниты около неподвижного диска, а стрелка стояла на нуле. — Вот и я тогда так же рот раскрыл, — рассмеялся Родин. — Стал искать, проверять контакты — все в порядке. Да убедитесь сами, шевельните слегка диск. По сравнению с бешено вращающимися магнитами движение диска было ничтожным, но стрелка тут же шелохнулась. — Ну а теперь, если вращать магниты и диск вместе, соединив их в единый ротор ? — Да вроде бы не должно быть тока, — уже неуверенно сказал я. — Ведь они относительно неподвижны… Однако вращающиеся вместе диск и магниты ток дали. А затем Родин продемонстрировал мне двигатель без статора, подсоединив один из проводов, идущих от выпрямителя, к оси, на которой сидят диск и магниты, а другой поднес прямо к диску — вся система закрутилась. Александр Леонтьевич Родин со своими униполярками. — Понимаете, почему меня заинтересовал ротор калужан ? Но у них другое. А для моих опытов у меня есть вот какое объяснение. Я предполагаю, что традиционное представление о магнитном поле, как непременной принадлежности магнита неверно. В этом случае действительно не играло бы роли, что относительно чего мы перемещаем. Как ни странно, никто не двигал «бесконечный» магнит вдоль проводника, по крайней мере, в литературе я этого не встречал. Куда проще двигать проводник по скользящим контактам, чем магниты, сохраняя при этом их плоскопараллельное перемещение. Я же не только двигал магниты параллельно столу, на котором лежал проводник, но и вращал их в разные стороны и в направлении обратном перемещению диска — результат тот же самый: величина и направление тока в цепи зависят только от скорости и направления вращения диска. Значит, поле неподвижно? Я делаю вывод: оно, не пугайтесь, магниту не принадлежит, а как бы разлито по вселенной. Магнит лишь возбуждает его, как корабль возбуждает волны, не увлекая их за собой. И как у корабельного винта они наиболее велики, так и наибольшее возбуждение возникает вблизи магнита. Теперь понятно, почему, вращаясь вместе с магнитами, проводник пересекает неподвижное магнитное поле. Что же касается движения ротора без статора, то единственное здесь объяснение — работа сил Лоренца, действующих на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле. Электроны под их влиянием приобретают тангенциальное направление движения и увлекают за собой диск вместе с магнитами. Кстати, реактивного момента на магнитах не возникает : я устанавливал магнит между дисками, подводил к нему ток — не шевельнулся. Пока другого объяснения этому эффекту я не нахожу, хотя искал очень долго, обращаясь за помощью в весьма высокие научные инстанции. Высказывались, например, предположения, что при одновременном вращении магнитов и проводника ток наводится в щетках и их проводах, идущих к амперметру. Это, разумеется, не так, в противном случае он наводился бы и при неподвижном диске. Или изменялся бы при перемещении самих проводников, Но я на всякий случай собрал схему без щеток и проводов — эффект тот же. Полагали, что возможно влияние магнитного поля Земли. Малоправдоподобно, но попробуем. Перемещал систему так и эдак в пространстве, вращал один диск без магнитов — никакого тока, естественно. Так что если найдутся более правдоподобные объяснения — только спасибо скажу. Итак, еще одна задача читателям: попробуйте найти другое объяснение результатов опытов Родина, кстати, легко воспроизводимых… И второе: как их практически использовать ? Подобные безроторные и вообще униполярные двигатели и генераторы пока маломощны и имеют невысокий КПД. Но уже сегодня просматриваются области их применения, например, в приборостроении. Особенно привлекает то, что двигатель не имеет статора и реактивного момента. А кроме того, если эти двигатели и генераторы действительно изменят наше представление о магнитном поле, практическая ценность их может оказаться огромной. * * * Ну как ? — Самое реальное знание из последнего текста, это то, что мы можем магниты непосредственно на диск прилепить. Таким образом получим ЦЕЛЬНОЕ устройство, без взаимодействующих частей. Так я подумал сразу же, мечтая, как я «напрягу» спонсоров на тонкие (а значит и лёгкие), но очень мощные кольцевые магниты из редкоземельных металлов. Мощные магниты нам нужны, т.к. общий КПД униполярного генератора довольно мал. Естественно, что радиус и магнитов и диска нужно сделать побольше, чтобы увеличить полезную площадь, а значит и уровень получаемого напряжения. Но это всё детский лепет. Моя мысль, конечно, поползла дальше. Оказалось важным само знание о том, что нам наплевать «вращается» магнитное поле или нет и, соответственно, вращаются катушки электромагнитов (а у Теслы, обратите внимание, — именно электромагниты) или стоят на месте. Я обращаю Ваше внимание на описание технологии, показанной на Рис.5 самим Теслой. Он предложил вообще отказаться от внешних возбуждающих магнитов (на что я указывал по тексту «заметок») и получать магнитное поле в диске, посредством прохождения генерируемого тока по внешнему контуру. — Он называет этот контур «одним или более витком», но я Вам скажу больше, — этот контур, в усовершенствованном варианте, сам Тесла запатентовал отдельно, спустя четыре года исследований, — в ДРУГОМ патенте ! Это его бифилярная катушка «ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ» !!! Это и было моё озарение. Теперь становится понятным, почему же Тесла запатентовал этот «странный» патент именно в тот период своей творческой деятельности (как и замечал в своей знаменитой статье Oliver Nichelson). И становится понятно само предназначение, сформулированное в названии патента бифилярки. Просто так догадаться, что можно обойтись без внешних магнитов весьма сложно, т.к. эта мысль описана самим Теслой очень туманно. Тут же становится понятным, как применить суперсвойства бифилярки. Ведь почему Тесла говорит о «одном или более» витке, а не о полноценной катушке ? Потому, что у обычной плоской катушки велико сопротивление току, что заметно снижено в конструкции бифилярки, посредством увеличения разности потенциалов в соседних витках (о чём тоже, практически, не возможно догадаться, не прочитав сам патент в русском варианте). Здесь стоит заметить, что катушка работает НЕ В РЕЗОНАНСЕ, т.к. ток не переменный, а постоянный. Но тем не менее, её свойства на порядок эффективнее, чем у обычной плоской катушки, намотанной в один провод. А значит и магнитное поле, создаваемое такой бифилярной катушкой будет гораздо сильнее ! Но, постойте, — скажут читатели. О какой «целостности» устройства может идти речь, если известно, что диск нужно вращать, а значит нужно иметь соединение с мотором, а значит и от подшипников для оси устройства не уйти, не говоря уже о «передаточных» механизмах внутри самого электродвигателя ? — Самая ценность униполярной индукции в том, что если подать напряжение на такой диск, то диск начинает вращаться. И как мы видим из последней статьи, катушка, создающая магнитное поле для этого диска, тоже может вращаться с самим диском и быть на нём закрепленной, т.е. составлять с ним одно целое. Маленько прервусь и замечу следующее. В своём патенте к униполярному генератору, принимая во внимание трение о боковую поверхность диска внешнего съёмного контакта (а значит и огромный момент торможения, — и чем больше радиус, тем он больше), гениальный Тесла предлагает использовать устройство, состоящее из ДВУХ дисков. Через гибкий проводящий ремень ток передаётся от внешней поверхности одного к внешней поверхности другого, а снимающие напряжение контакты он предлагает упирать в центра осей каждого диска, чем обеспечивает минимальное трение, какое только возможно. Единственное неудобство, как мы видим, заключено в самом гибком ремне. Рискну заглянуть дальше, чем позволил себе сам Тесла (он просто ещё не знал в то время, что магниты можно вращать вместе с диском). — Очевидным усовершенствованием является такой путь : насадить оба диска НА ОДНУ ОСЬ ! Понятно, что обе полуоси (для двух дисков) изолированы друг от друга непроводящим соединителем. Получаем генератор, где не нужен гибкий ремень, т.к. электричество от одного диска на другой (внешние контуры) передаём через обычный провод. Ясно, что оба диска, хоть и вращаются вместе с осью, но друг относительно друга неподвижны (провод тоже). Дальше по описанию патента. Ладно, вернёмся к размышлению о нашем «вечном движке». Я уже сказал, что униполярный эффект, возникающий в диске можно использовать и наоборот, т.е. в качестве мотора. Ни что не мешает нам посадить и диск, генерирующий ток, и диск, служащий мотором, — на единую ось. Оба диска относительно друг друга — неподвижны. Итак избавились ещё от одного соединения (между двигателем и генератором). Остаётся проблема токосъёмных контактов, идущих как от генератора, так и к электродвигателю. Выход из проблемной ситуации лежит на поверхности. — Не нужны нам контакты вообще ! Передаём полученное напряжение с генератора на двигатель НАПРЯМУЮ !!! — Через пару проводов. Нет, даже через один провод, т.к. вторым проводником служит общая, в данном случае, для двух дисков ось 😉 . Оставшийся единственный контакт самого устройства (ЦЕЛЬНОГО) с внешним миром, — это подшипники на концах оси. Всё просто. — делаем «магнитный завес» всего устройства (как это сделать я потом, как ни будь, расскажу), в результате чего ВЕСЬ наш генератор получается висящим в воздухе !!! И никакие провода к нему не подходят и не отходят ! Это уже круто… Главная изюминка такого спаривания в том, что по свойствам самого процесса униполярной индукции, — нет противодействия действию, т.е. нет самоиндукции (полностью отсутствует). Более того, как нас научил Тесла, — мы не то, чтобы ослабляем действие противодействием, а даже наоборот, — прибавляем наше противодействие к действию, чем его всё время наращиваем ! С обычными двигателем и генератором такое бы не получилось. Итак, имеем устройство, которое будет бесконечно наращивать свою скорость (трение равно нулю, — наш магнитный завес), делая самого себя всё сильнее и сильнее !!! Вот ведь сатанизм какой 😉 . Очень внимательный читатель заметит, что осталась не решённой одна маленькая деталька. Как сделать устройство полезным. То есть, как снимать напряжение в нагрузку. — Очень просто, — нагрузка должна быть тоже помещена на само устройство генератора (например, лампочка), и составлять с ним единое целое 😉 . С нагрузкой, кстати, как указал Oliver Nichelson в своей статье (редакция от 91-го года мне нравится даже больше, чем от 93-го), тоже имеем великий прикол. Добавление в цепь генератора внешней нагрузки не только не ослабляет его, а даже усиливает и заставляет, работая интенсивнее, вырабатывать больше тока !!! Это вообще отпад. Хе-хе, если действительно сделать такую штуковину, то её просто разорвёт от мегасуперскорости, которую она достигнет, поэтому предлагаю не делать магнитный завес, а использовать обычные подшипники. Более того, давайте снимать напряжение с обоих торцов (центра осей), как я и предложил в своём усовершенствовании униполярного генератора Теслы, т.е. теперь мы можем использовать получаемое напряжение в своих целях (произвольная внешняя нагрузка). Таким образом скорость вращения нашего генератора не будет стремиться к бесконечности, а сила тока к тому, чтобы спалить провод катушек 😉 . При достижении определённых оборотов генератор, наконец, успокоится, и не будет набирать более быстрые обороты (из за трения качения в подшипниках и контактах). Ну вот, — вроде, уговорили генератор не обгонять наш дремучий век слишком на много. Общую мощность нашего генератора мы можем увеличить посредством установки на общую ось дополнительных дисков с катушками. Ведь скользящих контактов не станет больше (соединяем проводами непосредственно). Что ещё хорошо, так это очень низкая себестоимость такого генератора. Всё, что нам нужно, так это несколько металлических (можно медных) дисков и немного толстого провода (диаметр провода должен равняться толщине диска). Позже, как предполагают, Тесла «забил» на механический сверхединичный генератор (так поступают все изобретатели, когда добиваются полной реализации идеи) и, по видимому, придумал полностью электростатический генератор, в котором ничего не крутится вообще. Если такое устройство существовало, то со временем, я обязательно приду к подобной идее и изобрету повторно, после Теслы, эту штуковину 😉 . До встречи. * * * Спустя 5 лет могу сделать уточнения по данным этой статьи. Не буду изобретать велосипед, а просто зацитирую правильные данные: «Униполярный генератор (кольцевой однородный по окружности магнит и проводящий диск, ЭДС снимается с оси и края диска) имеет особенности: Униполярный мотор той же конструкции (напряжение подается на ось и край диска): Два однородных магнита имеют возможность независимо вращаться вокруг одной оси. Начинаем вращать один магнит, другой стоит (магнитный подшипник). На любой магнит, помещенный рядом с вращающимся однородным магнитом ОКРУЖНЫЕ СИЛЫ НЕ ДЕЙСТВУЮТ! Таким образом, перемещение (вращение) носителя ОДНОРОДНОГО магнитного поля не проявляется никак НИ В КАКОЙ СИСТЕМЕ КООРДИНАТ и не может быть обнаружено никакими приборами! Носитель движется — поле стоит! Магнитное поле НЕ ПРИНАДЛЕЖИТ НОСИТЕЛЮ, не является «особой формой материи», а является искажением некой среды (эфира?). Получается, что для наведения ЭДС проводник должен двигаться относительно этой среды, а не относительно носителя поля. Эти эффекты должны проявляться в окрытом космосе, где среда не заэкранирована. Такой эффект и был обнаружен в эксперименте на шаттле в программе «Electrodynamic tether» когда наведенные в 20-и километровом кабеле силы и ЭДС разорвали в клочья кабель и шаттл получил сильнейший разряд на корпус. А большому сожалению физические основы электрического и магнитного поля неизвестны. Моделирование магнитного поля вихревым потоком идеальной жидкости (общепринятое в современной физике) — возмутительное и безграмотное (простительное, впрочем для 19-го века)! Соответственно, «житейские воззрения» по поводу электромагнетизма больших теоретиков и профессоров — Тамма и Ландау — описанные в их учебниках не стоят и сушеной мухи.» Отмечу лишь самое важное: токоснимающий провод ОБЯЗАН быть подвижным относительно токогенерирующего диска, иначе работать не будет. В виду этого необходимо дать коррекцию на описанные выше теоретические усовершенствования, то есть в обязательном порядке ток пропускать через неподвижные проводники, закреплённые на корпусе устройства. Источник: http://www.matri-x.ru/energy/unipolar.shtml Современные работы |
Генератор Тесла/Generator of Adz
В 1880 г. Никола Тесла изобрел систему переменного тока, которую мы используем сегодня. В 1890 г. он работал над новым типом электрического генератора, который не должен «потреблять никакого топлива.»
Здесь представлено описание, его нового генератора на основании высказываний и записей самого Теслы, а также раскрываются принципы, как бестопливный генератор мог бы работать и показано, как новый прибор Теслы мог бы действовать.
Через десяток лет после патентования успешного метода для вырабатывания переменного тока,Никола Тесла объявил об изобретении электрического генератора, который не должен «потреблять никакого топлива.» Такой генератор должен быть собственной главной движущей силой. Два из тесловских приборов, представляющих различные стадии в развитии такого генератора известны.
Введение:
Когда в колледже Никола Тесла объявил, что возможно двигать электрическим мотором без искрящихся щеток, самодовольные профессора «учили» его, что такой мотор требует вечного движения и потому невозможен. В ответ на это в 1880 г. Тесла запатентовал генератор переменного тока и трансформатор.
На протяжении 1890’s он интенсивно исследовал другие методы энергетической генерации, включая накопитель заряженных частиц, запатентованный в 1901 г. Когда New York Times в Июне 1902 г. поместила статью об изобретателе, который объявил о создании электрического генератора не требующего основной движущей силы в форме поставки топлива извне, Тесла написал своему другу, что он уже изобрел такое устройство.
Бестопливный генератор поднимает ту же проблему вечного двигателя. Исследования Николы Теслы проведенные во время его второго творческого периода привели в результате к созданию устройств, которые основывались на возможности безтопливного извлечения энергии. Мы обсудим, был ли безтопливный генератор Теслы неким сортом «схемы вечного двигателя» против которого предостерегали его профессора, или творческое применение распознанных природных явлений.
Высказывания Тесла:
В Brooklyn Eagle Тесла объявил 10 июля 1931 г., что «Я запряг космические лучи и заставил их управлять (двигать) движущимся прибором». Далее, в той же статье он пишет: «более 25 лет назад я начал свои усилия, чтобы запрячь космические лучи и сейчас я могу заявить, что я достиг успеха». В 1933 он делает то же заявление в статье для New York American, от 1 ноября под заголовком «Устройство для использования космической энергии заявлено Теслой». Тесла пишет:
«Эта новая энергия для управления машинным оборудованием мира будет извлечена из энергии, которая движет вселенной, космической энергии, центральным источником которой для Земли является Солнце и которая присутствует везде в неограниченных количествах».
Такой отсчет «более чем 25 лет тому назад» от 1933 г. должен означать, что устройство, о котором говорит Тесла, должно было быть построено перед 1908 г. Более точная информация доступна через библиотеку Колумбийского Университета (Columbia University Library’s collection). 10 июня 1902 г. в письме своему другу Robert U. Johnson, редактору Century Magazine, Тесла прилагает вырезку из недавней New York Herald о Clemente Figueras «инженере деревьев и леса» в Las Palmas — столице Канарских Островов, который изобрел устройство производящее электричество без сжигания топлива. Что случилось дальше с Figueras и его генератором топлива неизвестно, но это объявление в газете побудило Теслу в его письме к Джонсону заявить о том, что им уже создано такое устройство и раскрыть физические законы, на которых оно основано.
Понимание изобретения:
Прибор, который наиболее соответствует ожидаемому эффекту можно найти в патенте Теслы «Прибор для Утилизации Лучистой Энергии» № 685,957, что был заявлен и удовлетворен 21 марта 1901. Концепция на более старом техническом языке выглядит просто. Изолированная металлическая пластина поднимается в воздух на столько высоко, на сколько это возможно. Другая металлическая пластина помещается в землю. Провод протягивается от металлической пластины к одной стороне конденсатора и второй провод идет от земли на другой конец конденсатора.
Солнце, также как и другие источники лучистой энергии, сбрасывает мелкие частицы положительно заряженной материи, которые, ударяясь о верхнюю пластину, сообщают ей непрерывный электрический заряд. Размещенный на противоположной стороне терминал конденсатора, присоединяется к земле, которая может быть рассмотрена, как громадный резервуар отрицательного электричества, ничтожный ток течет непрерывно в конденсатор и так как частицы являются. .. заряженными до очень высокого потенциала, это заряжание конденсатора может продолжаться, как я действительно наблюдал, почти неограниченно, до самой точки пробивания диэлектрика.
Это на вид очень простой конструкции устройство кажется должно удовлетворять его заявлению о создании безтопливного генератора, питаемого космическими лучами, но в 1900 г. Тесла написал, что он считает наиболее важной своей статьей ту, в которой он описывает самоактивирующуюся машину, которая могла бы извлекать мощность из окружающего пространства; это безтопливный генератор, который отличается от его Устройства Лучистой Энергии. Статья называется «Проблема Увеличения Человеческой Энергии — Через Использование Солнца» была опубликована его другом Robert Johnson в The Century Illustrated Monthly Magazine в июне 1900 вскоре после того, как Тесла, вернулся из Colorado Springs, где он провел интенсивную серию экспериментов от июня 1899, до января 1900.
Точное заглавие главы, где он обсуждает этот прибор стоит того, чтобы воспроизвести его полностью.
«Отход от известных методов — возможность «самодвижущегося» двигателя или машины, неподвижного, но способного, как живое существо, к извлечению энергии из окружающей среды — идеальный способ получения движущей силы».
Тесла заявил, что он сперва начал думать об идее, когда прочитал заявление Лорда Кельвина, который сказал, что невозможно самоохлаждающееся устройство поддерживающее свою работу за счет тепла поступающего извне. В качестве мысленного эксперимента Тесла представил очень длинную связку металлических проводов протянутых от земли во внешний космос. Так как земля теплее, чем окружающий космос, вместе с теплом, которое будет подниматься вверх, по проводам потечет ток. Потом, все, что нужно будет сделать, взять длинный энергетический шнур, чтобы присоединить два конца металлических решеток к мотору. Мотор будет продолжать работать до тех пор, пока земля не охладится до температуры окружающего пространства. «Это была бы неподвижная машина, которая, к всей очевидности, должна охлаждать часть среды ниже температуры окружения, и действовать получаемым теплом, это то, что производит энергию прямо из окружающей среды без «потребления какого бы то ни было материала».
Тесла продолжает в статье описывать как он работал над созданием такого энергетического устройства и здесь он делает некоторою определяющую работу, чтобы сосредоточиться на одном из его изобретений. Он писал, что он сперва начал размышление об извлечении энергии из окружающего пространства когда был в Париже в течение 1883 г., но там он не мог посвятить много времени этой идее, так как несколько лет должен был заниматься коммерческими вопросами связанными с его переменным током и моторами. Это продолжалось до 1889, когда он снова вернулся к идее самодвижущейся машины.
Турбина:
Он быстро пришел к выводу, что обычная электрическая машина, как его генератор, не сможет напрямую извлекать энергию из космоса, что развернуло его усилия в сторону, которую он назвал конструкцией «турбины».
Наиболее известная турбина — водяной насос — связанный с патентом Теслы #1,061,206 который был подан в 1909 и принят в 1913. Уникальная особенность этого водяного насоса в том, что вместо использования определенной формы лопастных колес внутри корпуса для движения воды, большее количество воды в нем движется быстрее с помощью набора плоских металлических дисков. Турбина сама по себе обворожительна и может послужить подтверждением другого важного незамеченного изобретения, но что касается электрического дизайна, общая форма турбины — металлические диски вращающиеся внутри поддерживающей коробки.
Та же самая форма появляется в другом патенте на этот раз он называется «Динамоэлектрическая Машина». Этот патент был подан и одобрен в том же самом году, в котором Тесла говорил, что он вернулся к работе над «самодействующей» машиной, в 1889. Динамо состоящее из металлических дисков вращалось между магнитами производя электрический ток.
В сравнении с его генератором переменного тока эта «динамомашина» представляет некую любопытную аналогию ко дням ранних экспериментов Фарадея с медным диском и магнитом. Тесла делает некое усовершенствование установки Фарадея используя магниты, которые целиком покрывают вращающиеся металлические диски и он, также, добавляет кромку к наружной части дисков, так что ток может сниматься более легко — все это делает его генератор более совершенным, чем у Фарадея. По первому впечатлению трудно понять, почему Тесла запатентовал такую анахроническую машину в этот период своей работы.
Следующий фрагмент загадки можно найти в статье Теслы написанной для The Electrical Engineer в 1891, названной «Заметки относительно униполярной динамо-машины». Здесь Тесла представляет глубокий анализ дискового генератора Фарадея, объясняя почему он был неэффективным генератором, описывает его усовершенствованные варианты и, в конце третьей страницы этой статьи, заявляет, что он придумал генератор в котором «ток, однажды начав свое движение, может затем быть достаточным чтобы поддерживать себя и даже возрастать в своей силе». Затем, в конце статьи, Тесла заявляет, что «несколько машин было создано автором два года назад». За два года до написания этой статьи был 1889. Все говорит о том, что униполярная динамо-машина в форме турбины была первым сконструированным Теслой устройством которое продолжало производить электричество после того, как было отсоединено от традиционного источника питания.
Самоподдерживающийся ток:
Прежде, чем перейти к подробностям этого изобретения, было бы целесообразно иметь представление о том, как любой генератор, даже теоретически, мог бы быть способен к произведению самоподдерживающегося тока. Это было хорошо показано Walter M. Elsasser в журнале Scientific American в статье (Май 1958) которая носила название «Земля, как Динамо-машина.»
Elsasser рассматривает Землю как динамо, подходящее для объяснения вращения металлического диска вокруг магнитного бруска расположенного на краю диска в генераторе Фарадея. Он обращает внимание, также, что магнит бруска мог бы быть заменен электромагнитом, который мог бы получать мощность от вращающегося диска с помощью прикрепления одного конца провода электромагнита к наружной части диска и другого конца провода к металлическому стержню проходящему через центр диска.
Elsasser затем показывает, что обычный дисковый генератор не «мог бы поддержать ток очень долго, из-за того, что ток наведенный в диске на столько слаб, что будет вскоре рассеян сопротивлением проводника [диска].» Эта обычная компоновка не была бы ответом, «как токи могут быть подняты и сохранены для поддержания магнитного поля Земли». Он тем не менее предлагает три варианта конструкции динамо которые могли бы объяснить устойчивый магнетизм Земли.
Если бы мы имели материал, который мог бы проводить электричество в тысячу раз лучше чем медь, система действительно должна дать самоподдерживающийся ток. Мы могли бы также заставить его производить работу вращая диск очень быстро, третий способ заключается в том, что мы могли бы сделать это динамо самоподдерживающимся, через увеличение размеров системы: теория горит, что чем больше мы делаем такое динамо, тем лучше оно работает. Если бы мы могли построить подобный дисковый аппарат размером во много миль, у нас бы не было трудностей в создании самоподдерживающихся токов.
Тесла не имел материалов в тысячу раз более проводящих, чем медь, также у него не было возможности вращать диск на сверхвысоких скоростях, необходимых для производства достаточных токов, также он не планировал отливать брусок металла для последующего его вращения диаметром в несколько миль. Что он действительно сделал, так это использовал ту энергию, которая обычно теряется в генераторах и превратил эту энергию в источник мощности.
Униполярное динамо:
Генератор Теслы
отличается от конструкции Фарадея двумя основными моментами. Во-первых, он использовал магнит, который был больше в диаметре, чем диск, так, что магнит полностью покрывал диск. Во-вторых, он разделили диск на секции со спиральными кривыми исходящими от центра ко внешнему краю.
В униполярном генераторе Фарадея «ток», как отмечал Тесла, «установлен таким образом, что он не пересекает целиком внешнее кольцо и значительно большая часть произведенного тока не будет проявляться снаружи. Имея магнит полностью покрывающий диск, Тесла использовал всю поверхность диска для производства тока, вместо маленькой секции непосредственно прикрепленной к бруску магнита, как это было в устройстве Фарадея. Это не только увеличивало количество произведенного тока, но, понуждая ток перемещаться от центра к краям, делало весь ток доступным для внешнего контура.
Еще более важно, что эти модификации конструкции Фарадея ликвидировали одну из наибольших проблем в любой физической системе — противодействие каждому действию. Это противодействие стремится аннулировать любое усилие являющееся причиной первоначального действия. В электрической системе есть два витка проволочной обмотки один рядом с другим и ток посланный через провод проходя через первую петлю запускает магнитное поле, которое работает против тока проходящего через вторую петлю.
Спиральные секции в диске заставляют ток проходить полный радиус диска или, как в его альтернативной версии генератора — совершать полное прохождение вокруг наружного края диска. Из-за того, что ток протекает в большом круге в ободке диска, магнитное поле, создаваемое током, не только не работает против полевого магнита над круглой пластиной, как в серийных генераторах, но вместо этого действительно усиливает магнит. Так, как диск пересекает магнитные линии, чтобы произвести ток, ток прибывающий от диска усиливает магнит, позволяя ему произвести даже больше тока.
Подобно серийным генераторам постоянного тока, униполярное динамо также работает как мотор если ток подается на диск в то время как под магнитом, и это кажется должно быть последним элементом который сделал бы устройство самоподдерживающимся., так чтобы оно было способно производить ток после отсоединения от внешнего источника движения, такого как падающая вода или пар.
Вращение начинается, например, с запитки мотора текущим током. Как генератор так и электродвижущийся диск оказываются установленными в магнитной оболочке. Поскольку диск набирает скорость, ток, который производится при вращении усиливает магниты, которые становятся причиной для производства еще большего тока. Это ток, вероятно, сперва направляется к диску двигателя, который увеличивает скорость системы. В определенной точке скорость двух дисков становится достаточно большой, чтобы магнитное поле, созданное током, набрало силу чтобы держать динамо-мотор работающим самостоятельно.
Что за процесс мог бы поддерживать униполярное динамо работающим после увеличения мощности только предположение в данный момент, тем не менее две черты генератора существенны. Первое, когда нагрузка сопротивления, как например лампочка, добавляется в цепь, она понижает вольтаж в центре диска. Этот более низкий вольтаж в центре означает, что существует большее различие в напряжении между центром и наружной стороной диска, чем до того, как лампочка была добавлена. Поскольку различие между центром и внешней стороной увеличивается, динамо работает интенсивнее, производя больше тока. Второе, еще более важное, динамо берет очень мало или вообще не берет энергии для поддержания своей работы, поскольку ток приходящий с генератора производит двойную работу. Ток заставляет лампочку светиться, но на этом пути от генератора до свечения лампы, он проходит путь который добавляет момент к динамо и, поэтому, потребляет энергию на очень низком уровне. Процесс продолжается, как могло бы казаться, пока потери тепла в нити накала равны вращательной энергии колеса генератора.
В терминах подхода Elsasser’s для самоподдерживающегося генератора, униполярное динамо Теслы подходит ближе всего к удовлетворению условия лучшего электрического проводника. Но не благодаря тому, что используется новый материал, но благодаря новой геометрии, примененной так, что ток не создает сам себе противодействующей силы. Это похоже, но не есть эквивалент, наличию лучшего проводника.
Таки или иначе, динамо является фактически «безтопливным» генератором и представляется изобретательским подвигом, который использует один из основных принципов природы — противодействие для каждого действия, — и превращает его, используя новую геометрию цепи, в реакцию, которая дополнительна по отношению к начальному действию. Вместо обратного противодействия, тормозящего систему, реакция среды наоборот, добавляет энергию в систему.
Тесла, однако, не был удовлетворен его механическим самоподдерживающимся генератором. Динамо могло обеспечить энергию для работы единственной машины, но его желанием было освещать города и в 1900 г. в статье в журнале Century magazine он детально излагает теорию такого устройства.
Представьте себе, он предложил, закрытый цилиндр с небольшим отверстием в нем возле дна. Давайте допустим что этот цилиндр содержит очень мало энергии, но он помещен в окружение, которое имеет много энергии. В этом случае энергия могла бы течь из внешнего окружения, более высокого источника энергии, через маленькое отверстие на дне цилиндра во внутрь цилиндра, где меньше энергии. Также предположим, что энергия проходя в цилиндр преобразуется в другую форму энергии, как, например, тепло конвертируется в механическую энергию в паровом двигателе. Если бы это было возможно искусственно произвести такой «сток» для энергии окружающего пространства, то тогда «это позволило бы нам снабжать любую точку на глобусе бесперебойной энергией днем и ночью».
Никола Тесла
продолжает, детализируя свой энергетический насос, но изменяя слегка его образ. На поверхности Земли мы имеем высший энергетический уровень и можем представить себя на дне озера, с водой окружающей нас подобно энергии окружающего пространства. Если «сток» для энергии будет создан в цилиндре, то необходимо заменить воду, которая могла бы поступать в бак, чем-нибудь, что легче, чем вода. Это могло бы быть сделано путем откачивания воды из цилиндра, но когда вода поступала бы обратно, мы были бы способны произвести лишь то же количество работы с входящей водой, которое мы потратили для ее откачивания. «В результате мы ничего не выигрываем в этой двойной операции: сперва откачивая воду, а затем позволяя ей возвращаться обратно».
Энергия, однако, может быть превращена в различные формы, во время ее прохождения от высшего состояния к низшему. Тесла говорит: «предположим, что вода во время своего прохождения в бак, превращается в нечто иное, что может быть получено без какого либо использования мощности или с очень с незначительным ее использованием». Например, если энергию окружающей среды представить в виде воды, кислород и водород, составляющие воду будут другими формами энергии, в которые она превращается попадая в цилиндр.
В соответствии с этим идеальным случаем, вся вода попадающая в бак будет разложена на кислород и водород и результат будет такой, что вода будет постоянно поступать и бак будет оставаться пустым, так как образующиеся газы будут улетучиваться. Таким образом нам потребуется произвести небольшое количество работы изначально для создания стока для воды и затем мы будем получать любое количество энергии без дальнейших усилий.
Тесла признает, что система преобразования энергии может не быть совершенной, какое-то количество воды всегда будет попадать в бак, но «нужно будет откачивать меньше воды, чем поступает, или другими словами нужно будет меньше энергии для поддержания начального условия, которое создается (поступающей водой), чтобы сказать, что некоторое количество энергии будет извлечено из среды «.
Он нашел, что это откачивание могло быть произведено поршнем «не связанным с чем — нибудь еще, но совершенно свободным вибрировать c огромной скоростью». Это он мог сделать с его «механическим генератором», паровым двигателем, используемым для создания высоко частотных токов. Чем быстрее бы насос работал, тем более эффективным было бы извлечение энергии из космоса. Исследование в этом направлении в итоге завершилось генератором, демонстрируемым в Чикаго на Всемирной Ярмарке в 1893. Только намного позже, в статье 1900 г., Тесла приоткрыл завесу: «На том случае я продемонстрировал принципы механического осциллятора, но первоначальная цель этой машины объясняется здесь впервые».
Также интересно, что в 1893 Тесла подал заявку на патент электрической катушки, которая является наиболее вероятным кандидатом на немеханический преемник его экстрактора энергии.Это его «Катушка для электромагнитов» патент N 512,340. Это еще одна любопытная конструкция, потому что в отличие от обычной катушки с проводом намотанным на трубчатую форму, в это катушке использовалось два провода положенных один рядом с другим на каркас, но конец первого провода присоединялся к началу второго провода.
В патенте Тесла объясняет, эта двойная катушка способна сохранить на много больше энергии чем обычная катушка. Предварительные измерения двух спиралей одинакового размера и с одинаковым количеством витков — одна единичной, другая двойной (бифилярной) намотки, показали различия в полученном вольтаже. Тем не менее патент не содержит подсказки, что он может иметь более необычное предназначение.
В статье журнала Century Тесла сравнивает извлечение энергии из окружающего пространства с работой других ученых, которые, в то время, исследовали конденсирование атмосферных газов в жидкость. В частности, он упоминал работу Dr. Karl Linde который открыл то, что Тесла назвал методом «самоохлаждающегося» сжиживания воздуха. Как отмечал Тесла: «Это было всего лишь экспериментальное доказательство, которого я ожидал, что энергию можно получать из окружающего пространства способом, который я предполагал».
Что связывает работу Linde с электромагнитной катушкой Теслы, это то, что обе они использовали двойной путь для материала, с которым они работали. Linde использовал компрессор, чтобы накачать воздух до высокого давления, позволяя давлению падать во время его прохождения через трубу и затем использовал этот охлажденный воздух для уменьшения температуры входящего воздуха давая ему перемещаться обратно вверх в первую трубу через вторую трубу закрывая первую. Уже охлажденный воздух добавлялся в процесс охлаждения машины и быстро конденсировал газы в жидкость.
Намерением Теслы было конденсировать энергию, захваченную между землей и ее верхней атмосферой и превратить ее в электрический ток. Он изобразил солнце как громадный электрический мяч, положительно заряженный с потенциалом около 200 миллиардов вольт. Земля, с другой стороны, заряжена отрицательно. Потрясающая электрическая сила между этими двумя телами составляет, по крайней мере, часть того, что Тесла называл космической энергией. Она изменяется от ночи ко дню и от сезона к сезону, но всегда присутствует.
Положительные частицы тормозятся в ионосфере и между ней и отрицательными зарядами в земле; на расстоянии 60 миль, есть большая разница напряжения — что-то порядка 360,000 вольт. С газами атмосферы, служащей изолятором между этими двумя противоположными запасами электрических зарядов, область между землей и краем космоса захватывает огромное количество энергии. Вопреки большому размеру планеты, для электричества она подобна конденсатору, который удерживает положительный и отрицательный заряды порознь используя непроводящий материал как изолятор.
Земля имеет заряд 90,000 кулонов. С потенциалом в 360,000 вольт Земля образует конденсатор 0,25 фарад (фарад=кулоны/вольты). Если формула для вычисления энергии, сохраняемой в конденсаторе (E = 1/2CV2) применена к земле, это означает, что окружающая среда содержит 1.6 x 1011 джоулей или 4.5 мегаватт-часов электрической энергии.
Для того, чтобы вынуть пробку из этого запаса энергии Тесле было необходимо сделать две вещи — создать «холодную сточную трубу» для окружающей энергии и придумать путь для самоподдержания «сточной трубы». Объяснение того, как этот процесс мог бы работать снова требует размышления.
Такой «сточной трубе» необходимо быть в низшем состоянии энергии, чем окружающая среда; для постоянного поддержания поступления энергии в нее (сточную трубу) сток должен поддерживать более низкое состояние энергии, и одновременно соответствовать требованиям мощности нагрузки прикрепленной к нему. Электрическая энергия, ватты-секунды, это результат вольт х амперы х секунды. Поскольку период колебаний не изменяется как вольтаж так и ток должны быть переменными в энергетическом уравнении катушки.
Так как катушка двойной обмотки увеличивает разницу напряжения между ее витками, возможно что ток минимизируется производя низкое состояние энергии в катушке. Для того чтобы катушка была изначально «пустой» и на низкой энергии она могла бы работать при высоком напряжении с небольшим количеством заряда.
Катушка затем должна быть установлена в колебания с резонирующей частотой внешним источником энергии. В течение части этого цикла катушка войдет в электрическое поле Земли как одна пластина конденсатора. Поскольку напряжение через катушку возрастает, количество заряда которое она может «спускать» от высшей энергии Земного поля будет увеличиваться.
Энергия, захватывается в катушку — через «малое отверстие», которым представляется атомная структура проводника соответственно физике времени Теслы, затем «сгущается» в положительные и отрицательные компоненты тока — образуя более низкое состояние энергии относительно ее источника.
Ток сравним с водой превращенной в газы в описании самодвижущейся машины Теслы. Ток может «выскальзывать» из «стока» в какую бы то ни было нагрузку, которая была бы присоединена к этой цепи. Движение тока в нагрузку производило бы сильное магнитное поле (цель, показанная в патенте) которое, при ослабевании, могло снова произвести высокий потенциал, низко зарядный «сток» чтобы совокупиться с электрическим полем Земли.
Из-за того, что впадающая энергия выполняет двойную функцию, подобную униполярному генератору, снабжая током нагрузку и помогая функции откачки, расход энергии системы при движении зарядов низкий, позволяя системе извлекать больше энергии из среды, чем ее тратится в ходе работы. Катушка не нуждается в дополнительной энергии из внешнего источника чтобы качать энергию, которую она извлекает.
Энергия могла бы приходить непосредственно от Солнца.
Более современное видение такого прибора могло бы описать его работу с точки зрения само-колебательной емкостной системы. Как только прибор настроен на определенные колебания, очень мало мощности расходуется для поддержания нагрузки. Поскольку мы имеем электростатическую колебательную систему, лишь небольшое количество зарядов проходит через нагрузку за один цикл (это кулоны в секунду=амперы которые будут низкими). Если заряд используется при низком уровне, энергия накапливаемая в емкостной системе, будет превращена в тепло незначительно, позволяя колебаниям продолжаться долгий период времени.
Учитывая огромное значение изобретения Теслы для мировой науки становится интересно, почему оно не стало использоваться или, по крайней мере, публиковаться. Экономика — не наука и она может быть главным фактором. Принятие переменного тока также встречало сопротивление мощных финансистов того периода. Михаил Пупин, другой ведущий исследователь электричества, отмечал в своей автобиографии:
Командующие промышленностью боялись что им придется довольствоваться остатками их аппаратов постоянного тока и фабриками для их производства, если системы переменного тока получили бы какую-то поддержку, невежество и ложные представления преобладали в ранние девятисотые, потому что командующие уделяли мало внимания высоко обученным ученым.
Патенты Теслы для электрических генераторов и двигателей были предоставлены в позднем 1880-м. На протяжении 1890-х большая электрическая энергетическая индустрия, в виде Westinghouse и General Electric, пришла к существованию. С 10-ю миллионами долларов инвестированными в строительство и оборудование индустрия не намеревалась отказаться от старой, но очень прибыльной технологии ради какой-то еще одной.
Тесла видел доходы, которые могли бы быть получены от само-действующего генератора, но вместе с тем он понимал и негативное отношение, которое это устройство может иметь. В конце раздела в журнале Century, где он описывал свой новый генератор он написал:
«Я работал на протяжении долгого времени будучи полностью убежденным, что практическая реализация метода получения энергии от Солнца имела бы неоценимое значение для промышленности, но продолжая изучение предмета я понял, что хотя мои ожидания прибыли от этого проекта достаточно обоснованы, он не будет оценен в соответствии с его исключительным достоинством».
Спустя годы, в 1933, он был более четок в его заметках о применении его безтопливного генератора. В Филадельфийском Общественном Гроссбухе от 2 ноября есть интервью с Теслой под заголовком «Тесла «запрягает» космическую энергию». В интервью ему был задан вопрос произойдет ли расстройство существующей экономической системы с введением его принципа? Доктор Тесла ответил: «она уже расстроена». Он добавил, что теперь, как никогда раньше назрело время для развития новых ресурсов.
Прошло около столетия, после того как Никола Тесла объявил о радикально новом методе для производства электричества. Надобность для развития новых ресурсов сейчас существует огромная, больше чем в конце последнего столетия. Возможно эти рассмотренные здесь изобретения сделают его видение «увеличения человеческой энергии через использование энергии солнца» реальностью.
|
Неизвестный Никола Тесла Тесла и Время Электрический автомобиль Тесла Трансформатор Тесла Н.Тесла и Тунгусский взрыв Бестопливный генератор Тесла Эксперименты по беспроводной передаче энергии Секреты униполярной индукции Секреты униполярной индукцииСекреты униполярной индукции Dragons’ Lord Всем привет ! Сегодня попробуем поразмышлять на тему генераторов, основанных на принципе униполярной индукции. Конечно мы будем исследовать работы именно Теслы, причём всегда будем держать в голове потаённый вопрос : «Как Тесла сделал свой самоподдерживающийся генератор электроэнергии, — по сути, вечный двигатель ?» (меня, например, этот вопрос не оставляет вообще никогда). Для начала закройте этот документ и откройте и ознакомьтесь с другим, расположенным ниже документом — в котором дан перевод патента US 406968, — т.е. конструкция униполярной машины Тесла. Затем возвращайтесь сюда.
Никола Тесла. В патенте, действительно, не объяснено, как сделать генератор самоподдерживающимся. Тесла попытался восполнить этот информационный вакуум через публикацию своей статьи «ПРИМЕЧАНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО УНИПОЛЯРНОГО ДИНАМО» в газете «Инженер — электрик», Нью-Йорк, 2 сентября 1891. Точный перевод этой статьи я привожу ниже. Огромное спасибо Sib’у, который любезно подготовил перевод заметок Теслы. Итак : * * * Что характерно для фундаментальных открытий, для больших достижений интеллекта, так это то, — что они сохраняют большую власть над воображением мыслителя. Я имею в виду незабываемый эксперимент Фарадея с вращением диска между двумя полюсами магнита, который принес такой великолепный результат, который долго проверялся в каждодневных опытах; все же есть некоторые топологические элементы в этом зародыше существующих динамо и двигателей, которые даже сегодня обращают на себя внимание, и достойны самого осторожного изучения. Рассмотрим, например, случай диска из железа или другого металла, вращающегося между двумя противоположными полюсами магнита, и полярными поверхностями, полностью покрывающих обе стороны диска, и примем, что электрический ток снимается и передается контактами равномерно от всех точек края диска. Возьмите сначала случай двигателя. Во всех обычных двигателях вращение ротора зависит от некоторого смещения или изменения общего магнитного притяжения, действующего на ротор, это достигается технологически или некоторым механическим приспособлением на двигателе или воздействием электрических токов надлежащей полярности. Мы можем объяснить вращение такого двигателя так же, как мы можем это сделать для водяного зубчатого колеса. Но в вышеупомянутом примере диска, окруженного полностью полярными поверхностями, нет никакого смещения магнитного действия, никакого изменения вообще, насколько мы знаем, — и все же вращение происходит. Здесь не работают обычные доводы; мы не можем дать даже поверхностное объяснение, как в обычных двигателях, и принцип действия будет ясен нам только тогда, когда мы поймем саму природу задействованных сил, и постигнем тайну невидимого взаимодействия. Рассмотренный как динамо машина, диск — довольно интересный объект изучения. В дополнение к его особенности порождения электрических токов одного направления без использования коммутирующих приборов, такая машина отличается от обычных динамо, в которых нет никакого взаимодействия между ротором и полем статора. Ток ротора вызывает намагничивание перпендикулярное направлению электрического тока, но так как электрический ток истекает равномерно из всех точек края, а так же если быть точным, внешняя схема может также разместиться совершенно симметрично к постоянному магниту, никакое взаимодействие просто не может произойти. Это, однако, истинно только для слабых магнитов, поскольку, когда магниты более мощные, оба намагничивания под прямым углом, по-видимому, взаимодействуют друг с другом. По вышеупомянутой причине, логичен вывод, что для такой машины, для того же самого веса, отдача должна быть намного больше, чем для любой другой машины, в которой ток, протекающий в роторе имеет тенденцию размагничивать поле, создаваемое статором. Экстраординарный вывод Форбеса об униполярном динамо и опыт с устройством подтверждают это представление. Итак, главный принцип, исходя из которого, такая машина может быть сделана само возбуждающей — поразителен, но это может быть естественным — поскольку налицо отсутствие взаимодействия ротора, и соответственно свободное от возмущений течение электрического тока и отсутствие самоиндукции. (Dragons’ Lord : Здесь и далее под термином «самовозбуждение» Тесла имеет в виду сам эффект появления электрического тока в устройстве, т.к. в устройстве его «униполярки» нет постоянных магнитов, а есть электромагниты. Таким образом «самовозбуждение» не есть (!) аналог появления СВЕРХЕДИНИЧНОЙ ЭНЕРГИИ, — здесь вообще об этом не упоминается). Если полюса не закрывают (не охватывают) диск полностью с обеих сторон, то, конечно, если диск должным образом не разделен, механизм будет очень неэффективен. Опять же, в этом случае есть моменты, достойные внимания. Если диск вращается и полевой поток прерван (разорвана цепь, питающая электромагнит), поток через диск ротора продолжит течь и поле магнитов потеряет силу сравнительно медленно. Причина для этого сразу найдётся, когда мы рассмотрим направление токов в диске. Взгляните на Рис.1, d представляет диск со скользящими контактами B и B’ на оси и периферии. N и S представляют два полюса магнита.
Рисунок 1. Если полюс N выше, как обозначено на рисунке, диск, предполагаем находящимся в плоскости бумаги, и вращающимся в направлении стрелки D. Ток, установившийся в диске будет течь от центра к периферии, как обозначено стрелкой A. Так как магнитное действие более или менее ограничено зазором между полюсами N и S, другие части диска можно счесть бездействующими. Установившийся ток не будет поэтому полностью проходить через внешний контур I’, но замкнется через диск непосредственно, и вообще, если расположение подобно показанному, безусловно, большая часть произведенного потока не будет проявляться вовне, поскольку контур F фактически короткозамкнут бездействующими частями диска.
Направление результирующих токов в диске может быть принято таким, чтобы быть, как обозначено пунктирами и стрелками m и n; и направление потока поля возбуждения, обозначаемого стрелками a, b, c, d, анализ фигуры показывает, что одно из этих двух ответвлений вихревого тока, то есть A-B’-m-R, будет иметь тенденцию размагничивать поле, в то время как другое ответвление, то есть A-B’-n-B, будет производить противоположный эффект. Поэтому, ответвление A-B’-m-B, то есть то, которое приближается к полю, оттолкнет линии, в то время как ответвление A-B’-n-B, то есть оставляющее поле, соберет силовые линии на себя. Из-за этого имеется постоянная тенденция уменьшения течения тока в дорожке B’-m-B, в то время как с другой стороны такая оппозиция не будет существовать в дорожке, B’-n-B, и эффект ответвления или дорожки будет более или менее преобладающий над первым. Объединенный эффект обоих ответвлений потоков мог бы быть представлен одним единственным потоком того же самого направления как возбуждение поля. Другими словами, вихревые токи, циркулирующие в диске, будут дополнительно усиливать магнит. Этот результат весьма противоречит тому, что можно было бы предположить сначала, поскольку мы естественно ожидали, что результирующие роторные токи будут противодействовать току наведенному магнитами, поскольку так обычно происходит, когда первичный и вторичный проводник имеют индуктивное взаимодействие. Но следует помнить, что это следствие специфического взаимного расположения, а именно, наличия двух путей, предоставляемых наведенному и противодействующему току, каждый из них выбирает тот путь, который предлагает наименьшее количество противодействия. От этого мы видим, что вихревой ток втекающий в диск частично возбуждает поле магнита, и по этой причине когда наведенный ток прерывающий токи в диске, продолжит течь, и полевой магнит будет терять свою силу сравнительно медленно и может даже сохранить некоторую силу, пока вращение диска продолжается. Результат будет, конечно, в значительной степени зависеть от сопротивления и геометрических измерений пути вихревого тока и от скорости вращения; — и именно эти элементы определяют замедление этого тока и его позицию по отношению к полю. Для определенной скорости существует максимум, возбуждающего действия; тогда как при более высоких скоростях, оно постепенно уменьшилось бы, стремясь к нулю и наконец полностью изменило направление, то есть, эффект вихревого тока должен будет ослабить поле. Реакцию можно лучше продемонстрировать экспериментально, располагая полюсы N и S, а также N’ и S’, на свободно подвижной оси, концентрической с осью диска. Если бы последний вращался как прежде в направлении стрелки D, поле действовало бы в том же самом направлении с моментом, который, до некоторого значения, будет расти со скоростью вращения, потом уменьшаться, и, проходя через нуль, наконец становится отрицательным; то есть магнит начал бы вращаться в противоположном направлении к диску. В экспериментах с альтернативными электродвигателями, в которых поле изменяется токами разных фаз, наблюдался интересный результат. Для очень низких скоростей вращения поля двигатель показал момент 900 фунтов, или больше, замеренный на шкиве 12 дюймов в диаметре. Когда скорость вращения полюсов была увеличена, момент уменьшался и, наконец убывал до нуля, и становился отрицательным, а затем якорь начинал вращаться в противоположном руководстве направлении к полю. Возвращаясь к основной идее, примите, что условия такие, что вихревые токи, произведенные вращением диска усиливают поле, и предполагают что последнее, постепенно увеличивается, в то время как диск остается, вращающимся по нарастающей (Dragons’ Lord : однако здесь проскакивает нужная мысль). Ток когда-то начался, и может быть достаточен, чтобы поддержать себя и даже увеличиться в силе, и затем мы имеем случай «аккумулятора тока сэра Вильяма Томсона». Но из вышеупомянутых соображений, казалось бы, следует, что для успеха эксперимента сопротивление сплошного диска будет существенно, поскольку, если бы имелось радиальное разбиение, вихревые токи не могли бы формироваться, и их вредное воздействие прекратилось бы. Если бы использовался, такой звездообразный радиально составной диск было бы необходимо соединить спицы по краю проводником или любым другим образом, чтобы формировать симметричную систему замкнутых цепей. Действие вихревых токов может использоваться, чтобы возбудить машину любой конструкции. Например, на Рис.2 и 3, показаны устройства, в которых машина с ротором-диском могла бы быть возбуждена вихревыми токами.
Рисунки 2 и 3. Здесь множество магнитов, N-S, N-S, помещено звездообразно радиально на каждой стороне металлического диска D и в продолжение его периферии набор изолированных катушек, C и C. Магниты формируют две отдельных области, внутреннюю и внешнюю. Имеется твердый диск, вращающийся на оси, и катушки в области удаленной от нее. Примем что магниты, немного возбуждены при запуске; они могли бы усилить действие вихревых токов в твердом диске, чтобы предоставить более сильную область для периферийных катушек. Хотя нет сомнения, что при таких условиях машина могла бы быть возбуждена этим или подобным образом, достаточно экспериментальных свидетельств, чтобы гарантированно утверждать, что такой режим возбуждения будет расточителен.
Но униполярный генератор с самовозбуждением или двигатель конструкции, показанной на Рис.1 могут быть возбуждены эффективно, просто посредством разделения диска или цилиндра, в котором наводятся токи, и удаления катушек возбуждения, которые обычно используются. Такая схема показана на Рис.4.
Рисунок 4. Диск или цилиндр D, как предполагается, будут вращаться между этими двумя полюсами N и S магнита, которые полностью охватывают диск с обеих сторон, контуры диска и полюсов, представляемых кругами d и d’ соответственно, верхний полюс, не показан для наглядности. Сердечники магнита, как предполагается, имеют отверстия в центре, вал C диска пронзает их. Если немаркированный полюс — ниже, и диск вращается, ток винтовой формы, будет, как прежде, течь от центра к периферии, и может быть снят соответствующими скользящими контактами, B и B ‘, на вале и периферии соответственно. В этом устройстве ток, текущий сквозь диск и внешняя цепь не будут иметь никакого заметного влияния на возбуждающий магнит. Но позвольте теперь предположить, что диск разделен на сектора, по спирали, как обозначено сплошными или пунктирными линиями на Рис.4. Разность потенциала между точкой на вале и точкой на периферии останется неизменной, в знаке так же как в количестве. Единственная разница будет в том, что сопротивление диска будет увеличено и будет большее падение потенциала от точки на вале до точки на периферии, когда тот же самый ток протекает по внешней цепи. Но так как ток вынужден следовать по линиям разбиения, мы видим, что он будет или содействовать полю возбуждения или сопротивляться ему и это будет зависеть, при прочих равных условиях, от направления линии разбиения. Если разбиение реализовано как обозначено сплошными линиями в Рис.4, то очевидно, что, если ток имеет то же самое направление как прежде, то есть от центра до периферии, его эффект должен будет усилить возбуждающий магнит; тогда как, если разбиение реализовано как обозначено пунктирами, произведенный ток будет иметь тенденцию ослаблять магнит. В первом случае машина будет способна к возбуждению, когда диск вращается в направлении стрелки D; в последнем случае направление вращения должно быть обратным. Два таких диска могут быть объединены, однако, как обозначено выше, эти два диска, могут, как вращаться в противоположные стороны, так и в одну. Подобное расположение может, конечно же, быть реализовано в машине, в которой, вместо этого диска, вращается цилиндр. В таких униполярных машинах, подобного типа, обычные катушки возбуждения и полюсы могут быть опущены, и машина может быть сделана, так чтобы состоять только из цилиндра или двух дисков, окруженных металлическим корпусом. (Dragons’ Lord : что конкретно имеет в виду Тесла, — я расскажу ниже по тексту). Вместо того, чтобы подразделять диск или цилиндр по спирали, как обозначено в Рис.4, более удобно вставить один или более витков между диском и контактным кольцом на периферии, как показано на Рис.5.
Рисунок 5.
Генератор с самовозбуждением Форбеса может, например, быть возбужден вышеописанным образом. В опыте автора вместо снятия тока с двух таких дисков скользящими контактами, как обычно, использовался гибкий приводной проводящий ремень для повышения эффективности. Диски в таком случае, снабжаются большими фланцами, предоставляя большой контакт с поверхностью. Пояс должен быть сделан, так чтобы сцепляться с фланцами в натяг, чтобы компенсировать неплотность прилегания. Несколько машин с контактным поясом были построены автором два годы назад, и работали удовлетворительно; но из-за отсутствия времени работа в этом направлении была временно остановлена. Множество особенностей, указанных выше также было использовано автором в некоторых типах двигателей переменного тока. * * * Собственно, — вот и вся статья. Я вообще, долгое время не мог понять, как работает униполярка. Но однажды я набрёл на сайт Евгения Арсентьева http://evg-ars.narod.ru . Есть у него там малюсенький раздельчик, «Электродвигатель» называется. Описывается в нём — магнитогидродинамический двигатель. Вот где я и «просёк фишку». Только там вращается вода, а в нашем случае металлический диск, — но сила, заставляющая вращаться рабочее тело, — одна и та же 😉 . В общем, умудрился я в один и тот же день сложить три разных ниточки в одну. И озарило меня, — догадался, как Тесла сделал свой сверхединичный генератор, о котором так много слухов. Ниточка первая, — это сайт Арсентьева. Вторая, — перевод «заметок» от Sib’а. И третья, — посетил я тогда же ещё один сайт http://energy.org.ru , где раскопал интереснейшую статью. Оригинал статьи был опубликован в журнале «Изобретатель и рационализатор», № 2, 1962 г. Называлась «Туман над магнитным полем», — имеется в виду недоссказанность некоторых моментов в классической физике. Чтобы Вам стало всё понятно, приведу её здесь : * * * — Я к вам по поводу статьи «Противозаконная статика». Моя фамилия Родин. — Еще один. Призыв калужских изобретателей объяснить, что происходит с двигателем, ротор которого вращается под действием электростатического поля (ИР, 6, 81), затронул умы необычайно. Звонят и пишут в редакцию беспрерывно. Предполагаем в будущем дать обзор наиболее интересных объяснений. Собрался я было направить и Родина к авторам изобретения, как он вдруг: «у меня самого есть кое-что не менее интересное. Поехали ?» Приятная, со вкусом обставленная квартира Александра Леонтьевича — не типично изобретательское жилье. Но он ведет меня в какой-то безоконный закуток, явно бывший стенной шкаф. «Мой кабинет». Тут верстак, выпрямитель, приборы, инструменты. На верстаке некая конструкция. На одной оси сидят два кольцевых постоянных магнита, между ними медный диск. К диску подсоединены щетки, провода которых выведены на микроамперметр. — Такую же модельку я собрал несколько лет назад, когда по работе понадобился униполярный двигатель — это вращающийся между магнитами диск или цилиндр, ток с которого снимают щетками. Вот так. — Родин закрепил магниты и начал ручкой вращать ось, а вместе с ней и диск. Стрелка амперметра поползла вправо — есть ток. — Вы меня пригласили для демонстрации опыта Фарадея ? Я, знаете, еще в школе… — А что будет, если мы станем вращать магниты, а диск будет неподвижен ? — как бы не замечая моего раздражения, спросил Родин. — То же и будет. Какая разница ? Извините, но у меня, к сожалению, время… — я осекся. Хозяин квартиры с солидной скоростью вращал магниты около неподвижного диска, а стрелка стояла на нуле. — Вот и я тогда так же рот раскрыл, — рассмеялся Родин. — Стал искать, проверять контакты — все в порядке. Да убедитесь сами, шевельните слегка диск. По сравнению с бешено вращающимися магнитами движение диска было ничтожным, но стрелка тут же шелохнулась. — Ну а теперь, если вращать магниты и диск вместе, соединив их в единый ротор ?
— Да вроде бы не должно быть тока, — уже неуверенно сказал я. — Ведь они относительно неподвижны… Однако вращающиеся вместе диск и магниты ток дали. А затем Родин продемонстрировал мне двигатель без статора, подсоединив один из проводов, идущих от выпрямителя, к оси, на которой сидят диск и магниты, а другой поднес прямо к диску — вся система закрутилась. Александр Леонтьевич Родин со своими униполярками. — Понимаете, почему меня заинтересовал ротор калужан ? Но у них другое. А для моих опытов у меня есть вот какое объяснение. Я предполагаю, что традиционное представление о магнитном поле, как непременной принадлежности магнита неверно. В этом случае действительно не играло бы роли, что относительно чего мы перемещаем. Как ни странно, никто не двигал «бесконечный» магнит вдоль проводника, по крайней мере, в литературе я этого не встречал. Куда проще двигать проводник по скользящим контактам, чем магниты, сохраняя при этом их плоскопараллельное перемещение. Я же не только двигал магниты параллельно столу, на котором лежал проводник, но и вращал их в разные стороны и в направлении обратном перемещению диска — результат тот же самый: величина и направление тока в цепи зависят только от скорости и направления вращения диска. Значит, поле неподвижно? Я делаю вывод: оно, не пугайтесь, магниту не принадлежит, а как бы разлито по вселенной. Магнит лишь возбуждает его, как корабль возбуждает волны, не увлекая их за собой. И как у корабельного винта они наиболее велики, так и наибольшее возбуждение возникает вблизи магнита. Теперь понятно, почему, вращаясь вместе с магнитами, проводник пересекает неподвижное магнитное поле. Что же касается движения ротора без статора, то единственное здесь объяснение — работа сил Лоренца, действующих на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле. Электроны под их влиянием приобретают тангенциальное направление движения и увлекают за собой диск вместе с магнитами. Кстати, реактивного момента на магнитах не возникает : я устанавливал магнит между дисками, подводил к нему ток — не шевельнулся. Пока другого объяснения этому эффекту я не нахожу, хотя искал очень долго, обращаясь за помощью в весьма высокие научные инстанции. Высказывались, например, предположения, что при одновременном вращении магнитов и проводника ток наводится в щетках и их проводах, идущих к амперметру. Это, разумеется, не так, в противном случае он наводился бы и при неподвижном диске. Или изменялся бы при перемещении самих проводников, Но я на всякий случай собрал схему без щеток и проводов — эффект тот же. Полагали, что возможно влияние магнитного поля Земли. Малоправдоподобно, но попробуем. Перемещал систему так и эдак в пространстве, вращал один диск без магнитов — никакого тока, естественно. Так что если найдутся более правдоподобные объяснения — только спасибо скажу. Итак, еще одна задача читателям: попробуйте найти другое объяснение результатов опытов Родина, кстати, легко воспроизводимых… И второе: как их практически использовать ? Подобные безроторные и вообще униполярные двигатели и генераторы пока маломощны и имеют невысокий КПД. Но уже сегодня просматриваются области их применения, например, в приборостроении. Особенно привлекает то, что двигатель не имеет статора и реактивного момента. А кроме того, если эти двигатели и генераторы действительно изменят наше представление о магнитном поле, практическая ценность их может оказаться огромной. * * * Ну как ? — Самое реальное знание из последнего текста, это то, что мы можем магниты непосредственно на диск прилепить. Таким образом получим ЦЕЛЬНОЕ устройство, без взаимодействующих частей. Так я подумал сразу же, мечтая, как я «напрягу» спонсоров на тонкие (а значит и лёгкие), но очень мощные кольцевые магниты из редкоземельных металлов. Мощные магниты нам нужны, т.к. общий КПД униполярного генератора довольно мал. Естественно, что радиус и магнитов и диска нужно сделать побольше, чтобы увеличить полезную площадь, а значит и уровень получаемого напряжения. Но это всё детский лепет. Моя мысль, конечно, поползла дальше. Оказалось важным само знание о том, что нам наплевать «вращается» магнитное поле или нет и, соответственно, вращаются катушки электромагнитов (а у Теслы, обратите внимание, — именно электромагниты) или стоят на месте. Я обращаю Ваше внимание на описание технологии, показанной на Рис.5 самим Теслой. Он предложил вообще отказаться от внешних возбуждающих магнитов (на что я указывал по тексту «заметок») и получать магнитное поле в диске, посредством прохождения генерируемого тока по внешнему контуру. — Он называет этот контур «одним или более витком», но я Вам скажу больше, — этот контур, в усовершенствованном варианте, сам Тесла запатентовал отдельно, спустя четыре года исследований, — в ДРУГОМ патенте ! Это его бифилярная катушка «ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ» !!! Это и было моё озарение. Теперь становится понятным, почему же Тесла запатентовал этот «странный» патент именно в тот период своей творческой деятельности (как и замечал в своей знаменитой статье Oliver Nichelson). И становится понятно само предназначение, сформулированное в названии патента бифилярки. Просто так догадаться, что можно обойтись без внешних магнитов весьма сложно, т.к. эта мысль описана самим Теслой очень туманно. Тут же становится понятным, как применить суперсвойства бифилярки. Ведь почему Тесла говорит о «одном или более» витке, а не о полноценной катушке ? Потому, что у обычной плоской катушки велико сопротивление току, что заметно снижено в конструкции бифилярки, посредством увеличения разности потенциалов в соседних витках (о чём тоже, практически, не возможно догадаться, не прочитав сам патент в русском варианте). Здесь стоит заметить, что катушка работает НЕ В РЕЗОНАНСЕ, т.к. ток не переменный, а постоянный. Но тем не менее, её свойства на порядок эффективнее, чем у обычной плоской катушки, намотанной в один провод. А значит и магнитное поле, создаваемое такой бифилярной катушкой будет гораздо сильнее ! Но, постойте, — скажут читатели. О какой «целостности» устройства может идти речь, если известно, что диск нужно вращать, а значит нужно иметь соединение с мотором, а значит и от подшипников для оси устройства не уйти, не говоря уже о «передаточных» механизмах внутри самого электродвигателя ? — Самая ценность униполярной индукции в том, что если подать напряжение на такой диск, то диск начинает вращаться. И как мы видим из последней статьи, катушка, создающая магнитное поле для этого диска, тоже может вращаться с самим диском и быть на нём закрепленной, т.е. составлять с ним одно целое.
Маленько прервусь и замечу следующее. В своём патенте к униполярному генератору, принимая во внимание трение о боковую поверхность диска внешнего съёмного контакта (а значит и огромный момент торможения, — и чем больше радиус, тем он больше), гениальный Тесла предлагает использовать устройство, состоящее из ДВУХ дисков. Через гибкий проводящий ремень ток передаётся от внешней поверхности одного к внешней поверхности другого, а снимающие напряжение контакты он предлагает упирать в центра осей каждого диска, чем обеспечивает минимальное трение, какое только возможно. Единственное неудобство, как мы видим, заключено в самом гибком ремне. Рискну заглянуть дальше, чем позволил себе сам Тесла (он просто ещё не знал в то время, что магниты можно вращать вместе с диском). — Очевидным усовершенствованием является такой путь : насадить оба диска НА ОДНУ ОСЬ ! Понятно, что обе полуоси (для двух дисков) изолированы друг от друга непроводящим соединителем. Получаем генератор, где не нужен гибкий ремень, т.к. электричество от одного диска на другой (внешние контуры) передаём через обычный провод. Ясно, что оба диска, хоть и вращаются вместе с осью, но друг относительно друга неподвижны (провод тоже). Дальше по описанию патента. Ладно, вернёмся к размышлению о нашем «вечном движке». Я уже сказал, что униполярный эффект, возникающий в диске можно использовать и наоборот, т.е. в качестве мотора. Ни что не мешает нам посадить и диск, генерирующий ток, и диск, служащий мотором, — на единую ось. Оба диска относительно друг друга — неподвижны. Итак избавились ещё от одного соединения (между двигателем и генератором). Остаётся проблема токосъёмных контактов, идущих как от генератора, так и к электродвигателю. Выход из проблемной ситуации лежит на поверхности. — Не нужны нам контакты вообще ! Передаём полученное напряжение с генератора на двигатель НАПРЯМУЮ !!! — Через пару проводов. Нет, даже через один провод, т.к. вторым проводником служит общая, в данном случае, для двух дисков ось 😉 . Оставшийся единственный контакт самого устройства (ЦЕЛЬНОГО) с внешним миром, — это подшипники на концах оси. Всё просто. — делаем «магнитный завес» всего устройства (как это сделать я потом, как ни будь, расскажу), в результате чего ВЕСЬ наш генератор получается висящим в воздухе !!! И никакие провода к нему не подходят и не отходят ! Это уже круто… Главная изюминка такого спаривания в том, что по свойствам самого процесса униполярной индукции, — нет противодействия действию, т.е. нет самоиндукции (полностью отсутствует). Более того, как нас научил Тесла, — мы не то, чтобы ослабляем действие противодействием, а даже наоборот, — прибавляем наше противодействие к действию, чем его всё время наращиваем ! С обычными двигателем и генератором такое бы не получилось. Итак, имеем устройство, которое будет бесконечно наращивать свою скорость (трение равно нулю, — наш магнитный завес), делая самого себя всё сильнее и сильнее !!! Вот ведь сатанизм какой 😉 . Очень внимательный читатель заметит, что осталась не решённой одна маленькая деталька. Как сделать устройство полезным. То есть, как снимать напряжение в нагрузку. — Очень просто, — нагрузка должна быть тоже помещена на само устройство генератора (например, лампочка), и составлять с ним единое целое 😉 . С нагрузкой, кстати, как указал Oliver Nichelson в своей статье (редакция от 91-го года мне нравится даже больше, чем от 93-го), тоже имеем великий прикол. Добавление в цепь генератора внешней нагрузки не только не ослабляет его, а даже усиливает и заставляет, работая интенсивнее, вырабатывать больше тока !!! Это вообще отпад. Хе-хе, если действительно сделать такую штуковину, то её просто разорвёт от мегасуперскорости, которую она достигнет, поэтому предлагаю не делать магнитный завес, а использовать обычные подшипники. Более того, давайте снимать напряжение с обоих торцов (центра осей), как я и предложил в своём усовершенствовании униполярного генератора Теслы, т.е. теперь мы можем использовать получаемое напряжение в своих целях (произвольная внешняя нагрузка). Таким образом скорость вращения нашего генератора не будет стремиться к бесконечности, а сила тока к тому, чтобы спалить провод катушек 😉 . При достижении определённых оборотов генератор, наконец, успокоится, и не будет набирать более быстрые обороты (из за трения качения в подшипниках и контактах). Ну вот, — вроде, уговорили генератор не обгонять наш дремучий век слишком на много. Общую мощность нашего генератора мы можем увеличить посредством установки на общую ось дополнительных дисков с катушками. Ведь скользящих контактов не станет больше (соединяем проводами непосредственно). Что ещё хорошо, так это очень низкая себестоимость такого генератора. Всё, что нам нужно, так это несколько металлических (можно медных) дисков и немного толстого провода (диаметр провода должен равняться толщине диска). Позже, как предполагают, Тесла «забил» на механический сверхединичный генератор (так поступают все изобретатели, когда добиваются полной реализации идеи) и, по видимому, придумал полностью электростатический генератор, в котором ничего не крутится вообще. Если такое устройство существовало, то со временем, я обязательно приду к подобной идее и изобрету повторно, после Теслы, эту штуковину 😉 . И конечно, расскажу Вам, как её делать. Более того, замечу, что задание формулируется следующим образом : «как сделать СТАТИЧЕСКУЮ униполярную машину» ? В конечном итоге, конечно, получится не униполярка, но генератор, который даёт полное представление о процессе индукции в том виде, как это действительно существует в природе, а не в ошибочном представлении современной физики. До встречи. Патент US 406968Dragons’ LordРассмотрим ещё один из ранних патентов великого Теслы, — его «динамо электрическую машину» или иначе «генератор с самовозбуждением», в основе которого лежит принцип униполярной индукции. Именно это изобретение пророчат на место «сверхединичного генератора», который, якобы, придумал Тесла.
Как ни странно, но эта «электрическая машина» действительно легко дорабатывается до «вечного двигателя». И гениальный Тесла, не якобы, а действительно придумал, как сделать свой генератор сверхединичным. Что конкретно нужно изменить в устройстве, — я рассказываю в отдельной статье «Секреты униполярной индукции» (найдёте её в этом же разделе). Видится, что со времён, когда Тесле не дали закончить его супер-антену для обеспечения планеты халявным электричеством, — его стали активно «пасти», и затыкать рот в особо «опасных» случаях. Но тем не менее, Тесла просто патентовал элементы одного устройства в разных патентах, указывая не ту цель, для которой, действительно, он и изобретал тот или иной элемент. Плюс, добавим сюда отрывочные сведения, которые Тесла «толкал» в своих статьях (конечно завуалировано). Осталось пораскинуть мозгами, маленько подумать и сложить единое целое из разрозненных кусочков. Что мы и сделаем (в указанной статье). А пока ознакомьтесь с самим патентом, являющимся базой для наших дальнейших рассуждений. Извлечение Да будет известно, что я, Nikola Тесла, из Smiljan, Lika, на границе Австро-Венгрии, подданый 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.
Источник: http://www.matri-x.ru/ См. также: Неизвестный Никола Тесла Тесла и Время Электрический автомобиль Тесла Трансформатор Тесла Н.Тесла и Тунгусский взрыв Бестопливный генератор Тесла Эксперименты по беспроводной передаче энергии Секреты униполярной индукции |
| ЗАМЕТКИ ОБ УНИПОЛЯРНОМ ГЕНЕРАТОРЕ Особенностью фундаментальных открытий, великих достижений интеллекта является то, что они имеют непреходящую власть над воображением думающего человека. Незабвенный эксперимент Фарадея с диском, вращающимся между двумя полюсами магнита, породивший столь прекрасные плоды, давно стал тривиальным опытом и, вместе с тем, этот эмбрион современных генераторов и моторов тревожит нас и заслуживает быть в центре внимательного изучения благодаря некоторым своим особенностям. Представим, например, случай, когда диск из железа или другого метала вращается между разноименными полюсами магнита и поверхности полюсов полностью покрывают обе стороны диска и, предположим, ток снимается или направляется контактами равномерно во всех переферийных точках диска. Рассмотрим сначала случай мотора. Во всех обычных моторах его работа зависит от движения или изменения результирующих магнитных сил притяжения, приложенных к ротору, этот процесс является результатом либо некоторых механических устройств мотора, либо действия токов с определенными характеристиками. Мы можем объяснить работу такого мотора просто, как мы объясняем работу водяной мельницы. Однако, если обратиться к вышеприведенному примеру с диском полностью окруженному поверхностями полюсов, мы не найдем движения магнитных сил и, насколько нам известно, никакого движения вообще, тем не менее мы будем наблюдать вращение. Здесь, обычные соображения не применимы; мы не можем дать даже поверхностное объяснение, как для обычных моторов, таким образом, принципы работы станут ясными для нас только когда мы поймем глубинную природу вовлеченных сил и проясним загадку невидимого механизма сцепления. Рассмотренный как генератор, диск оказывается столь же интересным объектом изучения. В дополнение к его способности создавать токи одного направления без использования переключающих устройств, такая машина отличается от обычных генераторов тем, что в ней нет сил реакции между ротором и полем. Роторный ток имеет тенденцию создавать магнитное поле под прямыми углами к потоку внешнего поля, однако, так как ток снимается равномерно со всех периферийных точек, а внешняя цепь может быть организована идеально симметрично к полю магнита, никакой реакции не возникает. Это, однако, правильно только пока магниты слабо возбуждены, когда же магниты более или менее насыщены, оба магнитных поля, видимо, взаимодействуют друг с другом под прямыми углами. Исходя из вышесказанного, можно предположить, что эффективность такой машины должна быть, при том же весе, намного большей чем любой другой машины в которой роторный ток стремится скомпенсировать магнитное поле. Экстраординарная эффективность униполярного генератора Форбса и эксперименты автора подтверждают эту точку зрения. Далее, оборудование с помощью которого такая машина может быть построена и возбуждена, поражает, но это может быть объяснено – кроме отсутствия реакции ротора – благодаря постоянству тока и отсутствию самоиндукции. Если полюсы не покрывают диск полностью с обеих сторон, тогда, конечно, если только диск не будет правильно разделен, машина будет очень неэффективной. И опять, в этом случае многое можно подметить. Если диск вращался и поток поля был прерван, ток в цепи будет продолжать идти и магниты будут терять свою силу сравнительно медленно. Причина этого будет ясна, если мы рассмотрим направление системы токов в диске. Посмотрите на диаграмму Фиг.1, где d обозначает диск со скользящими контактами B и B` на оси и переферии, N и S обозначают два полюса магнита. Если полюс N будет сверху (перед диском, биже к зрителю – прим. перев.), как показано на диаграме, диск располагается в плоскости листа бумаги и вращается в направлении, указанном стрелкой D, то ток в диске будет течь от центра к переферии, как показано стрелкой A. Так как действие магнитного поля более или менее сосредоточено в пространстве между полюсами NS, другие части диска можно считать не активными. Ток на показанной схеме, таким образом, не полностью будет идти через внешнюю цепь F, но будет замкнут через сам диск и, в общем случае, если схема будет в какой-то части похожа на указанную, намного большая часть сгенерированного тока не появится снаружи, так как цепь F, фактически, замкнута накоротко через неактивные части диска. Направление результирующих токов, в итоге, можно принять такими, как показано пунктирными линиями и стрелками a b c d, изучение рисунка показывает, что одна из двух частей вихревого тока, а именно A B` m B будет стараться скомпенсировать магнитное поле, тогда как другая часть – A B` n B, будет иметь противоположный эффект. Поэтому часть A B` m B та, которая приближается (курсив здесь и далее автора – прим. перев.) к полю будет отталкивать его линии, тогда как часть A B` n B, которая покидает поле, будет собирать силовые линии на себе. В результате этого, будет присутствовать постоянная тенденция уменьшить ток на пути A B` m B, тогда когда на другой стороне, по пути A B` n B, такого противодействия не будет и эффект последней части или пути будет более или менее преобладать над первой. Сумарный эффект обоих рассматриваемых частей токов может быть представлен одним единственным током того же направления, которое усиливает поле. Другими словами, вихревые токи, циркулирующие в диске, будут усиливать магнитное поле. Это достаточно противоречивый результат, по сравнению с тем, что мы могли бы предположить изначально, и естественно ожидать, что результирующий эффект роторных токов должен бы быть таким, чтобы сопротивляться потоку поля, как, в общем, и происходит когда первичный и вторичный проводники приведены к индуктивному взаимодействию друг с другом. Однако, мы должны помнить, что в данном случае это результат именно специфического взаимного расположения двух выбранных путей тока и последующего выбора пути, создающего меньшее сопротивление своему течению. Из этого мы видим, что вихревые токи, текущие в диске, частично усиливать поле, и по этому, когда поток поля прерван, токи в диске будут продолжать течь и поле магнита будет терять свою силу относительно медленно и может даже сохранить некоторую силу пока вращение диска продолжается. Результат будет, конечно, сильно зависить от сопротивления и геометрических размеров пути результирующего вихревого тока и от скорости вращения; именно эти элементы и определяют замедление этого тока и его положение относительно поля. При некоторой скорости эффект усиления поля будет максимальным, далее, при больших скоростях, он постепенно упадет до нуля и, в конечном итоге, обратится вспять, этот результирующий вихревой ток будет уже ослаблять поле. Эффект может быть наилучшим образом продемонстрирован экспериментально созданием полей NS, N`S`, свободно передвигающихся вокруг оси концентрически с осью диска. Если последний вращался, как и ранее, в направлении стрелки D, поле будет сдвигаться в том же направлении с крутящим моментом, который до некоторой точки будет увеличиваться с увеличением скорости вращения и далее упадет и, пройдя через нулевую точку, в итоге станет отрицательным; то есть, поле будет вращаться в противоположную сторону по отношению к диску. В экспериментах с моторами переменного тока в которых поле сдвигалось токами различной фазы, были обнаружены интересные результаты. При очень низких скоростях вращения поля, двигатель мог показать крутящий момент в 900 фунтов или более, измеренный на шкифе диаметром 12 дюймов. Когда скорость вращения полюсов была увеличена, крутящий момент пропал и, в итоге, обратился в нуль и стал отрицательным, и далее ротор начал вращаться в противоположную сторону по отношению к полю. Возвращаясь к предмету обсуждения, предположим, что условия были таковы, что вихревые токи, созданные вращением диска усилили напряженность поля и, предположим, последнее было постепенно убрано пока диск продолжал вращаться с увеличивающейся скоростью. Ток, изначально возникший, может быть достаточным далее для поддержания самого себя и, даже, увеличивать свою силу, и, в итоге, мы имеем случай «аккумулятора тока» Сэра Вильяма Томсона. Однако из вышеописанных рассуждений видно, что для успеха эксперимента будет необходимо использовать неразделенный диск, так как если диск будет иметь радиальное деление, вихревые токи не сформируются и самовозбуждение не возникнет. Если используется такой радиально разделенный диск, необходимо соединить спицы проводящим ободом или любым другим способом для формирования симметричной системы замкнутых цепей. Действие вихревых токов может быть использовано для возбуждения машины любой конструкции. Например, на Фиг. 2 и 3 показана конфигурация с помощью которой может быть возбуждена машина с дисковым ротором. Здесь несколько магнитов NS, NS, установленые радиально с каждой стороны металлического диска D, несут на его ободе множество изолированных катушек, CC. Магниты формируют два отдельных поля: внутреннее и внешнее; сплошной диск вращается в поле, ближайшем к оси, а катушки — в поле дальше от нее. Предположим, что магниты слабо усилены в начале, они могут быть усилены действием вихревых токов в сплошном диске, таким образом, усиливая поле в области переферических катушек. Хотя нет сомнений, что при благоприятных условиях машина может быть возбуждена этим или сходным образом, есть достаточно экспериментальных оснований это утверждать, такой способ возбуждения был бы неэкономным. Однако униполярный генератор или мотор, такой, как изображенный на Фиг. 1, может быть эффективно возбужден просто правильным делением диска или цилиндра в котором, могут возникать токи и будет правильным избежать катушек, которые обычно используются. Такой план проиллюстрирован на Фиг. 4. Диск или цилиндр D сделан так, чтобы вращаться между двумя полюсами N и S магнита, который полностью покрывает его с обеих сторон, контуры диска и полюсов представлены кругами d и d` соответственно. Верхний полюс не показан в целях ясности рисунка. В центральной части магнитов предполагаются отверстия через которые проходит ось C. Если необозначенный полюс будет внизу и диск будет вращаться в соответствии с правилом винта, ток будет, как и прежде, идти от центра к переферии и может быть снят подходящими скользящими контактами B, B` на оси и переферии соответственно. В этой конфигурации, ток текущий через диск и внешнюю цепь не будет иметь никакого заметного влияния на магнитное поле. Но давайте представим, что диск поделен спирально, как показано сплошными и пунктирными линиями, Фиг. 4. Разница потенциалов между точкой на оси и точкой на переферии останется прежней, как по знаку так и по значению. Единственная разница будет в том, что сопротивление диска увеличится и падение потенциала между точкой на оси и точкой на переферии увеличится когда тот же ток будет проходить через внешнюю цепь. Однако, так как ток будет вынужден следовать линиям раздела, мы увидим, что он будет стараться либо усилить либо ослабить поле, и это будет зависеть, при прочих равных условиях, от направления линий раздела. Если линии раздела будут такими как показано сплошными линиями на Фиг. 4, ясно, что если ток будет течь в том же направлении как и раньше, то есть от центра к переферии, он будет создавать эффект усиления поля магнита, тогда как если разделение будет таким как показано пунктирными линиями, то создаваемый ток будет ослаблять магнит. В первом случае машина будет способна самовозбудиться когда диск вращается в направлении стрелки D, а во втором случае направление вращение должно быть обратным. Два таких диска могут быть совмещены, однако, как показано, эти два диска вращаются в противоположных полях и в том же или в противоположном направлении. Такая же конфигурация, конечно, может быть использована в машине, в которой вместо диска вращается цилиндр. В таких униполярных машинах, описанной конструкции, обычные катушки и полюсы могут быть опущены и машина может состоять только из цилиндра или двух дисков, заключенных в металлический корпус. Вместо спирального разделения диска или цилиндра, как показано на Фиг. 4, лучше поместить один или более витков между диском и контактным кольцом на переферии, как показано на Фиг. 5. Генератор Форбса, к примеру, может быть возбужден таким образом. По опыту автора, вместо съема тока с двух таких дисков, как обычно, посредством скользящих контактов, выгоднее использовать гибкий проводящий ремень. Диски, в этом случае изготавливаются с широкими фланцами, дающими прекрасную поверхность для контакта. Ремень должен быть сделан так, что бы быть натянутым на фланцах и пружинить, растягиваясь. Два года назад автором были сконструированы несколько машин с ременным контактом, которые работали удовлетворительно, но из-за нехватки времени это направление работы было временно приостановлено. Несколько решений, отмеченных здесь, было использовано автором в области моторов переменного тока некоторых типов. Никола Тесла The Electrical Engineer, N.Y., Sept. 2, 1891. |
Глава 12 Униполярные машины. Новые источники энергии
Глава 12 Униполярные машины
Первый униполярный генератор изобрел Майкл Фарадей. Суть эффекта, открытого Фарадеем, заключается в том, что при вращении диска в поперечном магнитном поле, на электроны в диске действует сила Лоренца, которая смещает их к центру или к периферии, в зависимости от направления поля и вращения, рис. 175. Благодаря этому, возникает электродвижущая сила, и через токосъемные щетки, касающиеся оси и периферии диска, можно снимать значительный ток и мощность, хотя напряжение небольшое (обычно, доли Вольта).
Рис. 175. Принцип униполярной индукции
Позднее, было обнаружено, что относительное вращение диска и магнита не является необходимым условием. Два магнита и токопроводящий диск между ними, вращающиеся вместе, также показывают наличие эффекта униполярной индукции. Магнит, сделанный из электропроводящего материала, при вращении, также может работать, в качестве униполярного генератора: он сам является и диском с которого щетками снимаются электроны, и он же является источником магнитного поля. В связи с этим, принципы униполярной индукции развиваются в рамках концепции движения свободных заряженных частиц относительно магнитного поля, а не относительно магнитов. Магнитное поле, в таком случае, считается неподвижным.
Споры о таких машинах шли долго. Понять, что поле есть свойство «пустого» пространства, физики, отрицающие существование эфира, не могли. Это правильно, поскольку «пространство не пустое», в нем есть эфир, и именно он обеспечивает среду существования магнитного поля, относительно которого вращаются и магниты, и диск. Магнитное поле можно понимать, как замкнутый поток эфира. Поэтому, относительное вращение диска и магнита не является обязательным условием.
В работах Тесла, как мы уже отмечали, были сделаны усовершенствования схемы (увеличен размер магнитов, а диск сегментирован), что позволяет создавать самовращающиеся униполярные машины Тесла, показанные на рис. 68. Странно, что нет информации о современных разработчиках таких генераторов.
Группа исследователей данного направления в Индии, под руководством Парамаханза Тевари (Paramahansa Tewari), сайт http://tewari.org получает 250 % эффективность с обычным электропроводящим диском. На рис. 176 показан их униполярный генератор с повышающим трансформатором.
Рис. 176. Униполярный генератор ТевариДругой автор аналогичных разработок, Брюс Де Палма (Bruce De Palma) называл свой проект N-машина. Брюс был профессиональный инженер, закончил Гарвард и 15 лет занимался темой униполярных генераторов. На рис. 177 показана его схема, в которой и магниты, и токопроводящий диск вращаются вместе.
Рис. 177. N-машина Брюса де ПалмаИспытания различных конструкций N-машины проводили профессионалы, в течении многих лет. Метод перспективный, обеспечивается эффективность, как соотношение затраченной мощности привода и создаваемой электрической мощности, не менее 200 %.
Недостатки, как и у других униполярных генераторов, состоят в том, что мощность на выходе имеет вид постоянного тока низкого напряжения. Однако, их применение, уже 20 лет назад, планировалось в системах низковольтного электролиза, с целью получения дешевого водорода из воды, в том числе, морской воды.
Из работ других авторов отметим статьи и эксперименты Николаева Г.В., Гуала-Валверде (Jorge Guala-Valverde) и Педро Маззони (Pedro Mazzoni).
Конструктивное решение, позволяющее увеличить не только мощность, но и рабочее напряжение, получаемое на выходе униполярного генератора, было мной предложено в 2001 году. В течении 2002–2003 годов, мы провели ряд экспериментов, успешно доказав возможность использования принципа униполярной индукции для случая токопроводящего ротора, представляющего собой катод электронной лампы ГУ-74. Суть эксперимента состояла в следующем.
Радиатор с корпуса лампы ГУ-74 удаляется, а на его место одевается кольцевой магнит осевой намагниченности, как показано на рис. 178.
Рис. 178. Униполярный генератор ФроловаМагнит и электронно-вакуумная лампа вращаются вместе, при этом на катод подается обычное напряжение накала. Термическая эмиссия электронов, обычно, не приводит к появлению тока между анодом и катодом. Для этого надо также приложить высокое напряжение между ними. В предлагаемом униполярном генераторе, при вращении в магнитном поле, сила Лоренца обеспечивает движение электронов от катода к аноду. Выходная мощность снимается с выводов «анод» и «катод». Напряжение на выходе обеспечивается постоянное, измерения показали, что в отличие от обычных униполярных генераторов, оно составляет десятки Вольт. Теоретически, поскольку в данной схеме принципиально нет торможения ротора при подключении нагрузки, мощность на выходе не зависит от потребляемой мощности. Небольшие затраты нужны на разогрев катода и поддержание вращения.
В 2004 мы провели конструкторские работы с предприятием, производящим электронно-вакуумные приборы, по разработке мощного генератора для коммерциализации данной концепции, но проект был остановлен на стадии документации. Предлагается лицензия на данную технологию.
Мы рассмотрели много конструкций, имеющих разные достоинства, но у всех есть один недостаток, а именно, в них используются вращающиеся части и механизмы. Применение таких генераторов энергии может быть ограничено в ряде случаев, поэтому перспективными разработками можно полагать такие генераторы, в которых нет подвижных или вращающихся частей. Перейдем к следующей главе. Поделитесь на страничкеСледующая глава >