KONVENAT 5.0

Volantes ad Oceanum de industria! 
Все права защищены © 2019
Технологии

Бифилярная катушка это  электромагнитная катушка, которая содержит две близко расположенных, параллельных обмоток. Обычно, под словом бифиляр подразумевается провод, который состоит из двух изолированных жил. Если жил три, тогда это трифилярная намотка и т.д. Существует четыре типа бифилярных намоток:

  • параллельная намотка, последовательное соединение;
  • параллельная намотка, параллельное соединение;
  • встречно намотанная катушка, последовательное соединение;
  • встречно намотанная катушка, параллельное соединение.

В технике такого рода намотки применяются например для создания проволочных резисторов с незначительной паразитной индуктивностью, а так же в трансформаторах импульсных источников электропитания. Впервые катушка, намотанная бифилярным способом встречается в патенте Николы Теслы за номером 512 340 от 1894 года.  Тесла объясняет, что при использовании катушки для электромагнитов её самоиндукция может быть нежелательна и может быть нейтрализована как с помощью подключения внешнего конденсатора, так и с помощью собственной ёмкости катушки специальной конструкции, которой и посвящён патент. Бифилярная катушка имеет большую собственную ёмкость, чем обычная, таким образом можно сэкономить на стоимости конденсаторов, — говорится в патенте. Следует отметить, что это применение бифилярной катушки отличается от современных. Текст патента приведен ниже: 

ПАТЕНТНЫЙ ОФИС СОЕДИНЕННЫХ ШТАТОВ.
НИКОЛА ТЕСЛА, ИЗ НЬЮ-ЙОРКА, Н. Й.
КАТУШКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ.
СПЕЦИФИКАЦИЯ, являющаяся частью Патентного Письма №. 512 340 от 9 января 1894 года.
Заявка заполнена 7 июля 1893 года. Серийный № 479 804. (Без модели.)
 
ПАТЕНТНЫЙ ОФФИС СОЕДИНЕННЫХ ШТАТОВ.
 
НИКОЛА ТЕСЛА, ИЗ НЬЮ-ЙОРКА, Н. Й.
 
КАТУШКА ДЛЯ ЭЛЕКТРО-МАГНИТОВ.
 
СПЕЦИФИКАЦИЯ, являющаяся частью Патентного Письма №. 512 340 от 9 января 1894 года.
 
Заявка заполнена 7 июля 1893 года. Серийный № 479 804. (Без модели.)

 

Всем кого это может касаться:

Известно, что я, Никола Тесла, гражданин Соединенных Штатов, проживающий в Нью-Йорке в округе и Штате Нью-Йорк, изобрел определенные новые и полезные Улучшения в Катушках для Электро-Магнитов и других Аппаратов, для которых, последующее является описанием со ссылками на иллюстрации, являющиеся неотъемлемой частью сего.

В электрических аппаратах или системах, в которых используются переменные токи, самоиндукция катушек или проводников может, и фактически, во многих случаях, работает невыгодно, увеличивая паразитные токи, которые часто ведут к уменьшению того, что известно как коммерческая эффективность аппаратов, составляющих систему, или пагубно влияют на другие аспекты.

Известно, что эффекты самоиндукции, упомянутые выше, могут быть нейтрализованы путем пропорционального подбора емкости цепи с учетом самоиндукции и частоты токов. Это делалось до настоящего момента путем использования конденсаторов, применяемых как отдельные элементы.

Мое настоящее изобретение имеет целью избежать использование конденсаторов кои дорогостоящи, громоздки и сложны в обслуживании и сконструировать катушки сами-по-себе способные реализовать ту же конечную цель.

Здесь я бы хотел указать, что под термином «катушки» я прошу понимать спирали, соленоиды или, фактически, любой проводник различные части которого, исходя из требований применения или использования, были приведены в такие взаимоотношения друг-с-другом, которые ощутимо увеличивают самоиндукцию.

Я обнаружил, что в любой катушке существует определенная зависимость между ее самоиндукцией и емкостью, что позволяет току данной частоты и напряжения проходить через нее без сопротивления сверх оммического, или, другими словами, как будто она не обладает никакой самоиндукцией. Это происходит благодаря взаимной зависимости, существующей между особенным характером тока, самоиндукцией и емкостью катушки, последнее, количественно может нейтрализовать самоиндукцию на данной частоте. Хорошо известно, что чем выше частота или разница потенциалов тока, тем меньше емкость, необходимая для нейтрализации самоиндукции; следовательно, небольшая емкость, присутствующая в любой катушке, тем не менее может быть достаточной для достижения означенной цели если прочие условия выполнены. В обычных катушках разность потенциалов между соседними витками или частями спирали очень мала, таким образом, как конденсаторы, они обладают очень маленькой емкостью и отношение между значениями самоиндукции и емкости не достигает уровня, который удовлетворил бы рассматриваемые требования, так как емкость очень мала по сравнению с самоиндукцией.

Для того, чтобы достигнуть моей цели и существенно увеличить емкость любой данной катушки, я намотал ее таким образом, чтобы получить большую разность потенциалов между соседними витками или изгибами, и, так как энергия, запасенная в катушке, рассматривая ее как конденсатор, пропорциональна квадрату разности потениалов соседних витков, очевидно, что я могу таким образом получить значительно большее увеличение емкости при том же увеличении разности потенциалов между витками.

Я проиллюстрировал существо способа, который я применил для этого изобретения в предлагающихся схемах.
               

Фигура 1 является схемой катушки, намотанной обычном образом. Фиг. 2, является схемой способа намотки, который позволяет достигнуть целей моего изобретения.

Пусть А на Фиг.1, обозначает любую данную катушку состаящую из изолированных друг от друга витков. Пусть выводы этой катушки показывают разницу потенциалов в 100 волт, и что она имеет одну тысячу витков, далее, возьмем любые две соприкасающиеся точки на соседних витках и положим, что между ними будет присутствовать разность потенциалов в одну десятую вольта. Если теперь, как показано на Фиг. 2, проводник B будет намотан паралельно с проводником А и изолирован от него, а конец А будет соединен с начальной точкой B и общая длина двух проводников будет такой, что принятое количество витков в одну тысячу сохранится, то разница потенциалов между любыми двумя соприкасающимися точками на A и B будет пятьдесят вольт и, так как емкостной эффект пропорционален квадрату этой разности, энергия, запасенная во всей катушке теперь будет двести пятьдесят тысяч. Следуя этому принципу, я могу намотать любую данную катушку либо полностью, либо частично не только специфичным образом, здесь проиллюстрированным, но большим разнообразим способов, хорошо известных профессионалам, таким образом, что бы получить такую разность потенциалов между соседними витками, которая даст емкость, достаточную для нейтрализации самоиндукции при любом токе, который может быть задействован. Емкость, полученная таким своеобразным способом, обладает одним дополнительным достоинством: она распределена равномерно, что во многих случаях является важнейшим условием, а эффективность и экономичность достигается быстрее и легче с увеличением размера катушек, разности потенциалов или частоты токов.

Катушки, собранные из отдельных обмоток или проводников, навитых рядом друг с другом и соединенных последовательно, не являются чем-то новым сами по себе и я не буду описывать их более подробно чем здесь это необходимо. Однако, прежде, насколько я знаю, объектами внимания были вещи и результаты существенно отличные от моих, даже, свойства, присущие такой схеме намотки не были рассмотрены или поняты.

Рассматривая мое изобретение, важно понимать, что некоторые факты уже хорошо известны мастерам своего дела, а именно, отношения между емкостью, самоиндукцией, частотой и разницей потениалов тока. Поэтому, какую емкость необходимо получить в каждом конкретном случае и какая специальная схема намотки позволит достичь ее, может быть определено из других, уже хорошо известных соображений.

То, что я заявляю, как свое изобретение, это:

  1. Катушка для электрических машин, сопредельные витки которой формируют части цепи между которыми существует разность потениалов, достаточная для получения в катушке емкости, способной нейтрализовать самоиндукцию, как описано выше.
  2. Катушка, составленная из соприкасающихся изолированных проводников, электрически соединенных последовательно и имеющих такую разность потенциалов, которая достаточна для появления в катушке, как целом, емкости, достаточной для нейтрализации ее самоиндукции, как было изложено.

Никола Тесла

Свидетели:

Роберт Ф. Гейлорд,

Паркер У. Пэйдж

Такой способ намотки катушки создает суммарную емкость между витками намного выше, чем при обычной намотке. По идее электрическая емкость катушки остается той же самой, но ввиду того, что межвитковое напряжение получается выше, чем при обычной намотке – реактивного сопротивление на высокой частоте уменьшается, а емкость увеличивается. Никола Тесла использовал бифилярные катушки с целью придания цепям большей собственной емкости, и таким путем избегал применения дорогостоящих конденсаторов. В своих лекциях ученый упоминал бифилярные катушки именно как инструмент повышения собственной емкости зарядных и рабочих цепей различного высокочастотного оборудования высокого напряжения, которое он разрабатывал как для питания эффективных источников света, так и для передачи энергии на расстояние без проводов.

Для того, чтобы сделать самостоятельно плоскую бифилярную намотку – предлагаю воспользоваться простым приспособлением. Для изготовления приспособления потребуется лист фанеры толщиной 10мм или менее, с размерами не менее 200 х 100мм. Разрежем фанеру пополам и из одной половины выпилим круг, диаметром 70мм. У второй половины срежем по дуге одну из сторон с радиусом в 30мм. Нарисуем на круге центр и сделаем 8 отрезков от центра к периферии с шагом угла 45 градусов. На расстоянии 20 мм и 60 мм от центра круга разметим и высверлим отверстия 8мм диаметром и соединим их пропилами. На второй детали высверливаем отверстие под винт  М5. Так же я использовал деревянный брусок в качестве основания для приспособления, а так же для крепления струбцинами к столу во время намотки. Круг следует закрепить в патроне дрели и тщательно отшлифовать его наждачной бумагой разной зернистости для предотвращения повреждения или спутывания провода. Так же следует подготовить несколько дисков из плотной бумаги или пластика для вставки между двумя половинами фанеры. Толщина этих дисков должна быть равна, либо чуть меньше чем диаметр используемого провода, а диаметр дисков должен составлять не менее 20 мм.

Чтобы намотать бифилярную катушку, следует соединить две половины приспособления винтом с гайкой, не забывая установить заранее прокладку. Далее, свернутый пополам провод следует пропустить в любую из прорезей круга и стянуть приспособление гайкой. Затем выполняем намотку в любую сторону двумя проводами. Следует отметить, что круг должен иметь фаску, чтобы провод было удобнее вкладывать между двумя половинами приспособления. После окончания намотки временно фиксируем провод на основании скотчем. Далее берем клей, либо полоски скотча шириной не более 8мм (чтобы он смог пройти через прорези) и фиксируем катушку скотчем через 8 прорезей круга. После этого разбираем приспособление и аккуратно извлекаем катушку. Далее ее следует наклеить используя двухсторонний скотч или клей на любую гладкую и диэлектрическую поверхность.

 Мой канал на YouTube Смотреть!