Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11108
.pdf
Явления, происходящие в камере осаждения пыли при постепенном повышении напряжения между
электродами от нуля до высокого значения, приблизительно описываются следующим образом:
Если напряжение ниже определенного критического значения, ток между электродами не будет течь, но как
только будет достигнуто критическое напряжение с достаточной коронной разрядкой, внезапно появится ток,
который будет возрастать быстрее, чем напряжение.
Сопротивление между электродами [Цена 1/-] Цена 4s 6 постепенно уменьшается до тех пор, пока при более
высоком критическом значении напряжения не начнётся дуговой разряд или вспышка, после чего ток резко
возрастает до высокого значения, в то время как сопротивление между электродами очень быстро
уменьшается.
Дуга поддерживается гораздо меньшим напряжением, которое может снижаться до достижения минимального
значения, не прерывая дугу.
С этого момента сопротивление остается очень низким, и ток непрерывно возрастает с увеличением
напряжения.
Желательно эксплуатировать установку при напряжении между электродами, которое по своей природе
выше, чем то, при котором первоначально возникает ток, но ниже, чем то, при котором в нормальных условиях
будет возникать искрение.
Нередко случается, что искрение или пробой могут произойти до достижения критической точки высокого
напряжения из-за какой-либо внешней причины, например, увеличения количества частиц пыли.
или более благоприятное расположение частиц. Однако, если искрение возникает по какой бы то ни было
причине, последующие явления приблизительно соответствуют описанным выше.
Согласно настоящему изобретению, для обеспечения высокого напряжения между электродами, которое
будет соответствовать требуемым условиям на установке для осаждения пыли, используется устройство,
известное как метадин. Метадин — это роторная динамо-машина, предназначенная для подачи постоянного
тока с постоянной силой тока и переменного напряжения при подаче тока с фиксированным напряжением.
Устройство в целом включает в себя ротор, снабженный обмотками, и коммутатор, несколько похожий на
якорь динамо-машины постоянного тока. Четыре щетки расположены таким образом, чтобы контактировать с
коммутатором, причем они находятся соответственно на концах двух диаметров. Ток при постоянном
напряжении или первичной обмотке 55.
Ток j M поступает в ротор через одну щетку и выводится из него через щетку на противоположном конце
диаметра. Так называемый вторичный ток присутствует на двух других щетках. Ротор вращается с постоянной
скоростью в магнитном поле, создаваемом токами, циркулирующими в обмотке ротора; предусмотрен статор,
обеспечивающий обратный путь с низким магнитным сопротивлением для потока, создаваемого указанными
токами ротора. В некоторых случаях энергия во вторичной цепи может быть получена практически полностью
из первичной цепи, или же в большей или меньшей степени она может быть получена за счет механического
привода вала инетадина.
При использовании метадина в соответствии с изобретением вторичное напряжение подается на электроды в
камере осаждения, и если возникает дуга, вторичный ток будет стремиться к увеличению, но из-за
специфических характеристик инетадина это увеличение очень быстро прекратится, и в то же время
вторичное напряжение будет очень быстро уменьшаться до тех пор, пока дуга не будет разорвана. Сразу
после этого вторичное напряжение снова повышается, и вместе с ним увеличивается ток, и нормальные
условия очень быстро восстанавливаются. Предпочтительно, чтобы метадин имел провисающую вторичную
характеристику, поскольку она гораздо более эластична и легко обеспечивает стабильную нормальную
работу.
Метадин может быть снабжен двумя обмотками, каждая из которых снабжена коммутатором, а вторичные
щетки, расположенные на двух коммутаторах, могут быть соединены последовательно. Однако первичные
щетки могут быть подключены только к одному коммутатору, и в этом случае первичное напряжение будет
меньше максимального напряжения, приходящегося только на один коммутатор.
Для первичных обмоток может быть предусмотрена отдельная обмотка и коммутатор, изолированные от
вторичных обмоток, и тогда первичное напряжение может иметь любое желаемое значение ниже вторичного
напряжения, так что потребуется только генератор низкого напряжения.
В одном из способов осуществления изобретения метадин может быть снабжен двумя вторичными обмотками
и двумя вторичными коммутаторами, обеспечивающими высокое напряжение, например, 15 000 вольт, для
каждого коммутатора, и первичной обмоткой, соединенной с первичным коммутатором при низком
напряжении, например, 110 вольт.
Первичный ток подается от динамо-машины, выдающей напряжение 110 вольт на клеммах, установленной на
том же валу, что и метадин, и возбуждаемой параллельной обмоткой.
Вал механически вращается перед подходящим первичным двигателем или электродвигателем, от которого в
конечном итоге получается энергия, затрачиваемая во вторичной цепи метадина. Если для динамо-машины
требуется падающий параметр, то она может быть снабжена последовательной обмоткой возбуждения,
противодействующей параллельной обмотке возбуждения, или же в первичную цепь может быть вставлен
резистор. Для такой 75-сильной машины не требуется распределительное устройство, поскольку она
работает практически в автоматическом режиме, что приводит к следующим результатам. Вольт-амперная
характеристика вторичной цепи не может быть повышена выше сравнительно небольшой величины,
например, на 10-20% по сравнению с нормой, и это повышение будет происходить лишь в течение очень
короткого времени.
Пробои между высоковольтными щетками, то есть вторичными щетками, 85 гораздо менее вероятны, чем в
обычной динамо-машине, поскольку ток может изменяться лишь в незначительной степени, как упоминалось
выше, и это также является хорошо известным свойством динамо-машины! В случае с Metadyne 9G, пробои
между вторичными щетками происходят нечасто.
Короткое замыкание вторичной щетки не повлияет на работу машины, а при размыкании вторичной цепи ее
единственным эффектом будет увеличение первичного напряжения до значения, ограниченного влиянием
последовательно включенных обмоток возбуждения динамо-машины, если таковые имеются. При желании на
метадине может быть также предусмотрена обмотка возбуждения, включенная последовательно с первичной
или низковольтной цепью, таким образом, чтобы создаваемая ею электродвижущая сила в обмотке ротора
метадина противодействовала напряжению, подаваемому на первичные щетки.
Несколько таких метадинов, установленных на одном валу и каждый из которых снабжен собственным
возбудителем mlav, имеют последовательно соединенные вторичные обмотки 3, так что вторичное
напряжение 110 В каждой машины будет уменьшаться в соответствии с количеством используемых машин.
Вся система машин может затем приводиться в движение механическим способом с помощью одного
электродвигателя 115.
Предпочтительно, чтобы точка в первичной цепи и точка во вторичной цепи каждой машины были соединены
с корпусом машины, который затем изолирован на 120 от земли и от корпусов других машин.
Преимущественно, точка подключения вторичной цепи, которая таким образом соединена, находится между
контактами вторичных щеток. 25 Если метадин снабжен 125 межполюсными обмотками для уменьшения
искрения на вторичных щетках, то межполюсные обмотки могут возбуждаться от первичного напряжения, и
если метадин имеет вариатор 130 415,701 с обмоткой 415,Ti01, которая обеспечивает возбуждающее поле
для ротора метадина, противодействующее вторичному току, то на межполюсных обмотках может быть
предусмотрена дополнительная обмотка, соединенная последовательно с обмоткой вариатора, которая
помогает первой обмотке.
упомянута межполюсная обмотка. Представитель заявителя.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 12462, 1933 г. н.э.
Усовершенствования, касающиеся динамо-машинного оборудования.
Я, Джузеппе Массимо Пестарини, проживающий по адресу: Таптон Хаус Роуд, 4, Шеффилд, в
Графство Йоркское, подданное короля Италии, настоящим заявляет, что сущность данного изобретения
заключается в следующем: данное изобретение относится к динамо-электрическим машинам и имеет своей
целью создание усовершенствованной конструкции генераторных машин, от которых можно получать
электрические токи высокого напряжения.
Хорошо известны схемы расположения машин, в которых, например, множество машин постоянного тока
соединены электрически последовательно таким образом, что напряжения на этих машинах суммируются,
при этом машины изолированы друг от друга и от приводной машины и механически соединены
изолирующими муфтами. При таких конструкциях необходимо, чтобы изоляция между каждой машиной и
землей постепенно увеличивалась по мере увеличения разности потенциалов между клеммами машины и
землей, чтобы не увеличивалась нагрузка на изоляцию между обмотками машины и ее корпусом из-за
разности потенциалов между ними.
Следовательно, изоляция между землей и последним в серии станком, где возникает максимальное
напряжение, должна быть чрезвычайно толстой.
Согласно настоящему изобретению, множество машин, предназначенных для последовательного соединения
с целью получения высокого напряжения, расположены вертикально, с осями привода, и размещены одна на
другой в виде опоры или башни. Двигатель для привода узла машин может располагаться либо в нижней,
либо в верхней части башни o50. Машины соединены последовательно, при этом машина с самым высоким
напряжением на клеммах находится на вершине башни. Валы машин соединены между собой изолирующими
муфтами, а рамы машин также изолированы друг от друга, причем изоляция в каждом случае рассчитана
таким образом, чтобы выдерживать разность потенциалов между клеммами соседней машины с более
высоким напряжением. Следует отметить, что при такой компоновке изоляция между машиной и землей будет
постепенно увеличиваться от основания башни вверх по мере добавления сопротивлений изоляции между
различными машинами, начиная от самой нижней машины башни и заканчивая машиной на вершине.
В случаях, когда требуется очень высокое напряжение, предполагающее использование большого количества
отдельных машин (70 единиц), машины могут быть расположены в виде множества башен, при этом
высоковольтный вывод машины на вершине одной башни соединен с низковольтным выводом самой нижней
машины следующей башни последовательно. В случае двух опор машин изоляция между самой нижней
машиной второй опоры, в которой возникают более высокие напряжения, и заземлением должна быть
эквивалентна сумме изоляционных элементов между отдельными машинами первой опоры, а также изоляции
между самой нижней машиной этой опоры и заземлением. Если опор более двух, изоляция между самой
нижней машиной в любой опоре должна быть эквивалентна изоляции всех изоляционных элементов между
самой верхней машиной и заземлением предыдущей опоры в серии. Для улучшения распределения
напряжений в изоляции между землей и самой нижней машиной второй или последующей башни серии 95
башен, такая изоляция может быть разделена на количество элементов, на единицу превышающее
количество машин в предыдущей башне или башнях серии.
Между указанными изоляционными элементами, соединенными с клеммами различных машин, образующих
предыдущую башню или башни, установлены металлические разделители. Таким образом, вся
потенциальная разница между самыми низкими 105 i 1 1.
Сила тока $t 415,701, возникающая в результате работы машины на башне и земле, равна сумме разностей
потенциалов машин, соединенных последовательно до этого момента, и распределяется практически
равномерно по различным изоляционным элементам.
Для снижения потенциала между клеммой с наивысшим потенциалом и землей клеммы одной из
промежуточных машин, соединенных последовательно, могут быть подключены к земле способом, который
уже предлагался ранее в случае множества последовательно соединенных генераторов.
i5. В тех случаях, когда различные машины, соединяемые последовательно, возбуждаются отдельно, каждая
машина может быть снабжена собственным возбудителем, а возбудители также могут быть расположены в
виде блока, ось которого параллельна оси блока генераторов, с которыми они связаны. Для привода ряда
возбудителей может быть предусмотрен отдельный двигатель, или же такие возбудители могут приводиться в
движение двумя генераторами через соответствующую зубчатую передачу. В некоторых случаях скорость
вращения возбудителей может отличаться от скорости вращения генераторов, и они могут вращаться в
обратном направлении по отношению к направлению вращения генераторов, в результате чего реактивный
момент на изоляторах, поддерживающих машины, будет пропорционален разности моментов валов, а не их
сумме. В случае, когда множество генераторов размещено в нескольких башнях, как описано выше, скорости
генераторов и связанных с ними возбудителей в башнях могут быть одинаковыми или различными по
желанию.
Предусмотрена возможность изменения скорости вращения 40 возбудителей относительно генераторов, что
позволит легко регулировать напряжение и выходную мощность всего комплекта генераторов. Возбудители
изолированы друг от друга и от земли таким же образом, как и генераторы, и в одной из удобных конструкций
рамы каждого генератора и связанного с ним возбудителя окружены усиливающей пластиной, между которой
и усиливающей пластиной соседних машин расположены необходимые изоляционные элементы.
В описанных выше схемах генераторы могут быть либо генераторами постоянного тока, либо генераторами
переменного тока, 55 либо могут использоваться машины, известные как метадинные генераторы. Эти
машины в некоторой степени похожи на генераторы постоянного тока, но снабжены четырьмя щетками, с двух
из которых собирается выходной ток, а две другие используются для пропускания возбуждающего тока в
обмотки якоря, создавая таким образом магнитное поле, в котором вращается якорь. 65. Множество таких
генераторных метадинов особенно подходят для получения высоких напряжений, поскольку благодаря
особым электрическим свойствам метадина выходной ток остается практически постоянным.
Датировано 28 апреля 1933 года.
А. С. Качиэмайлль, дипломированный патентный поверенный, Норфолк-стрит, Стрэнд, 2, Лондон, У. К.,
представитель заявителя.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 35266, 1933 г. н.э.
Усовершенствования, касающиеся установок для осаждения пыли и других твердых частиц из атмосферы.
Я, Джузайрн Массимо Пестарини, проживающий по адресу: Таптон Хаус Роуд, 4, Шеффилд, в
Графство Йорк, подданный короля Италии, настоящим заявляет, что сущность данного изобретения
заключается в следующем: данное изобретение относится к установке для осаждения пыли или других
твердых частиц из атмосферы, и в частности к такому аппарату хорошо известного типа, в котором высокое
электрическое напряжение подается на два электрода, расположенных в указанной атмосфере на
подходящем расстоянии друг от друга, и изобретение считается родственным предмету, изложенному в более
ранних предварительных спецификациях № 2197/133 и 12462/33. Конструкции высоковольтных генераторов,
описанные в указанной спецификации № 12462/33, в частности, применимы на установках по осаждению
пыли. 90 Согласно настоящему изобретению, электрическая установка для подачи высокого напряжения на
электроды осадительной установки вышеописанного типа включает в себя в комбинации генератор,
соединенный с первичными щетками 95 метадинового трансформатора или генератора, вторичные щетки
которого предназначены для соединения с нагрузочным устройством, питаемым от генератора, и устройства
возбуждения для указанного генератора, предназначенные для того, чтобы напряжение последнего
снижалось при уменьшении.
от тока, подаваемого на метадин, в результате чего при коротком замыкании во вторичной цепи первичное
напряжение падает, и достигается дополнительное ограничение вторичного тока сверх действия метадина, в
то время как для ограничения первичного тока при размыкании вторичной цепи первичный генератор
сконструирован таким образом, чтобы в достаточной степени насыщаться магнитным полем, создавая
ограничивающий эффект на первичное напряжение, и используются средства, включающие сопротивление в
первичной цепи или обмотку на метадине, соединенную последовательно с первичными щетками указанного
метадина и предназначенную для создания на указанных щетках напряжения, противоположного напряжению
указанного генератора.
В одном из вариантов генератор включает в себя шунтирующую обмотку возбуждения, соединенную с
щетками генератора, которые соединены с метадином, и вторую обмотку возбуждения, соединенную с
другими щетками, расположенными электрически перпендикулярно указанным первым щеткам. При этом
вторая обмотка возбуждения расположена таким образом, чтобы помогать шунтирующей обмотке, вызывая
увеличение напряжения, генерируемого в якоре генератора, с увеличением тока, подаваемого на метадин. В
качестве альтернативы генератор может быть снабжен только одним комплектом щеток, а именно теми,
которые соединены с метадином, а требуемое изменение напряжения генератора в зависимости от тока
генератора достигается с помощью кумулятивной последовательной обмотки генератора, которая может быть
зашунтирована резистором для устранения любой тенденции данной обмотки вызывать нестабильность
работы системы.
При таких условиях короткого замыкания вторичных щеток метадина вторичный ток внезапно увеличится до
сравнительно высокого значения, превышающего нормальное, например, примерно в два раза, но затем
практически сразу же снизится до значения, промежуточного между нормальным значением и сравнительно
высоким значением, указанным выше. Такое уменьшение тока обусловлено действием
метаэлектромеханического преобразователя, и после этого ток будет падать с меньшей скоростью до
значения, очень близкого к нормальному. Дальнейшее уменьшение происходит из-за снижения напряжения
генератора вследствие падения первичного тока метаэлектромеханического преобразователя при коротком
замыкании из-за снижения вторичного напряжения. Если указанный генератор работает в режиме сильного
насыщения, то постоянный ток короткого замыкания может быть даже ниже, чем в нормальных условиях.
Метадина может быть снабжена последовательной обмоткой возбуждения, соединенной последовательно со
вторичной цепью и сконструированной таким образом, чтобы создавать на щетках вторичной обмотки
метадины напряжение, действующее против вторичного тока. Такая последовательная обмотка возбуждения
может располагаться на чередующихся полюсах статора, в то время как последовательная обмотка
возбуждения метадинового типа, подключенная к первичной цепи, располагается на остальных 75 полюсах
статора. Такая компоновка обеспечивает максимальную взаимную индуктивность между вторичной и
первичной цепями, так что при внезапном увеличении вторичного тока в условиях короткого замыкания
возникает немедленная тенденция к изменению направления первичного тока и первичного магнитного потока
за счет трансформаторного эффекта. Последняя из упомянутых последовательных обмоток дополнительно
приводит к тому, что часть мощности, выделяемой во вторичной цепи, механически передается на ротор
метадины через приводной вал метадины, в результате чего уменьшаются габариты генератора и первичной
обмотки метадины. Преимуществом данной конструкции также является то, что на каждом полюсе статора
метадина требуется всего одна катушка.
Условия работы в камере осаждения изменчивы, и характеристики разряда между электродами могут
принимать различные положения, и, в частности, могут испытывать линейное смещение. Для стабильной
работы системы характеристика метадина должна быть расположена таким образом, чтобы пересекать зону,
ограниченную характеристическими кривыми разряда M, которые представляют экстремальные условия
работы.
В качестве альтернативы или в дополнение, с целью уменьшения размеров генератора и первичной обмотки
метадины, метадину может быть предложена магнитная цепь, которая оказывает большее сопротивление
вторичному магнитному потоку, чем первичному. Такой результат предпочтительно достигается путем
создания воздушного зазора эллиптической формы с главной осью 115, расположенной на одной линии со
вторичной коммутирующей осью. Длина воздушного зазора на второй (латеральной) коммутирующей оси
будет тогда больше, чем на основной коммутирующей оси. 120 Для соединения вторичной цепи метадины с
корпусом машины в точке промежуточного потенциала можно подключить к вторичному выводу напряжения, а
также резистор, центральная точка которого соединена с корпусом метадины.
Такая компоновка особенно полезна, когда на метадине 130 415,701 предусмотрена только одна обмотка
вторичного возбуждения и соответствующий коммутатор, а также обеспечит улучшенную стабильность
работы. Резистор может быть сконструирован таким образом, чтобы при нормальном напряжении поглощать
около 10 процентов вторичного тока метадина и может представлять собой, например, стержни из углерода,
кремния или аналогичного материала.
Метадиновый трансформатор или генератор может быть соединен последовательно с генератором, не
являющимся метадиновым, для обеспечения необходимого высокого напряжения, при этом другой генератор
может обеспечивать примерно половину от общего генерируемого напряжения. Такая схема позволит
добиться желаемого регулирования тока нагрузки, а именно, ограничить ток нагрузки при коротком замыкании,
поскольку в этом случае метадин способен создавать обратное напряжение, а не допускать аномального
увеличения тока. Для обеспечения требуемого высокого напряжения может быть предусмотрено несколько
генерирующих установок, выходные клеммы которых соединены последовательно. Указанные генерирующие
установки могут состоять из метадиновых трансформаторов или генераторов, или же могут использоваться
как метадины, так и генераторы, не являющиеся метадинами, при этом метадины обеспечивают по меньшей
мере приблизительно половину общего генерируемого напряжения, и в последнем случае метадиновые
установки предпочтительно соединяются последовательно попеременно с другими генераторами.
В тех случаях, когда используется несколько генераторных установок с последовательно соединенными
клеммами, расположенных одна над другой способом, описанным в вышеупомянутой предварительной
спецификации № 12462/133, указанные установки могут быть расположены с горизонтальными ведущими
осями и механически соединены с общим приводным механизмом, например, посредством ремней или
вертикального вала и конических зубчатых передач. Аналогичная схема расположения, описанная в
упомянутой выше предварительной спецификации в отношении множества групп машин, может применяться
на установках, включающих множество генерирующих агрегатов, которые не расположены один над другим, а
каждый из которых отдельно поддерживается от земли соответствующей изоляцией. Таким образом,
изоляция, поддерживающая каждый блок, может быть разделена на ряд элементов металлическими
разделителями, которые электрически 55 соединены с клеммами генерирующих блоков при более низких
напряжениях, чтобы определить распределение напряжения по изоляции.
Дата: 11 декабря 1933 г. Ф. В. В. Ло Талл, дипломированный патентный поверенный, Норфолк-стрит, Стрэнд,
2, Лондон, В. В. К., представитель заявителя.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, касающиеся установок для осаждения пыли или других твердых частиц из атмосферы.
Я, ДЖУЗЕППРЕ МАССИМО ПЕСТАРИНИ, дом 4, Таптон Хаус Роуд, Шеффилд, в
Граф Йоркский, подданный короля Италии, настоящим заявляет о характере данного изобретения и о способе
его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Настоящее изобретение относится к установкам для осаждения пыли или других твердых частиц из
атмосферы, и в частности к таким установкам хорошо известного типа, в которых высокое электрическое
напряжение подается на два электрода, расположенных в указанной атмосфере на соответствующем
расстоянии друг от друга. В подобных приборах потенциал между электродами очень значителен и может
достигать сорока пяти тысяч вольт и более. Ток, проходящий между электродами, относительно невелик, а
общая потребляемая мощность составляет, например, от десяти до двадцати киловатт.
Электрический генератор, предназначенный для использования в установке для осаждения, подобной
указанной выше, должен соответствовать следующим требованиям: 1. Чтобы выдерживать короткое
замыкание, вызванное вспышкой или дуговым разрядом между электродами в пространстве осаждения, до
тех пор, пока такая вспышка или дуговой разряд не будут устранены.
2. Чтобы очень осторожно снизить напряжение при возникновении вспышки или электрической дуги.
3. Для автоматического продолжения операции осаждения необходимо восстановить напряжение на
электродах после того, как дуговой разряд прекратится (95°C).
Явления, происходящие в камере осаждения пыли при постепенном повышении напряжения между
электродами от нуля до высокого значения, приблизительно описываются следующим образом: если
напряжение ниже определенного критического значения, ток между электродами не будет течь, но как только
критическое напряжение будет достигнуто с достаточным коронным разрядом, внезапно появится ток,
который будет возрастать быстрее, чем напряжение. Сопротивление между электродами, соответственно,
постепенно уменьшается, и вторичные щетки, вращающиеся с постоянной скоростью, обладают свойством,
что при подаче постоянного напряжения на первичные щетки вторичный ток, который обычно питает цепь
нагрузки, остается постоянным или имеет некоторое желаемое соотношение с напряжением на нагрузке.
Вместо одной обмотки якоря и коммутатора на сердечнике якоря могут быть предусмотрены отдельные
обмотки и соответствующие коммутаторы, связанные соответственно с первичной и вторичной щетками, как в
схеме согласно настоящему изобретению.
Первичный ток, протекающий в обмотках якоря между первичными щетками, создает первичный магнитный
поток, направление которого фиксировано.
Такой первичный магнитный поток обеспечивает основное возбуждение вторичной цепи 85 машины и может
считаться пересекаемым проводниками якоря, в котором при этом индуцируется напряжение, и работа
машины такова, что во вторичной цепи или цепях 90 через вторичные щетки будет возникать постоянный
вторичный ток при переменном напряжении, или ток, имеющий некоторую желаемую зависимость от
напряжения на указанной вторичной цепи или цепях. Предусмотрен статор, обеспечивающий обратный путь с
низким магнитным сопротивлением для магнитных потоков, создаваемых токами якоря, и указанный статор
может быть снабжен обмотками, с помощью которых можно получить различные магнитные потоки, которые
объединяются с магнитными потоками, создаваемыми первичными и вторичными токами, циркулирующими в
обмотке или обмотках якоря, или изменяют их, тем самым регулируя электромеханические характеристики
машины. Машина может быть сконструирована таким образом, что электрическая энергия, подаваемая
вторичными щетками во вторичную цепь, практически полностью поступает из первичной цепи машины, и в
таком случае машину можно назвать метадинным трансформатором.
В качестве альтернативы, машина может быть сконструирована таким образом, что практически вся или
значительная часть энергии j,5, передаваемой вторичными щетками во вторичную цепь, вырабатывается за
счет передачи механической силы через вал машины для вращения ее якоря, и такие метадиновые машины
называются метадиновыми генераторами. Более подробное описание трансформаторов Metadyne можно
найти в описаниях французских патентов.
№ 547,85.5 от 25 февраля 1922 г., № 623,438 от 27 января 1926 г. и № 637,946 от 25 ноября 1926 г. описывают
общую конструкцию и работу машин Metatedine, математически рассматриваемые в контексте возрастания
тока до тех пор, пока при более высоком критическом значении напряжения не начнётся дуговой разряд или
вспышка, после чего ток резко возрастает до высокого значения, а сопротивление между электродами очень
быстро уменьшается. Дуга в плитке поддерживается гораздо меньшим напряжением, которое может
снижаться до достижения минимального значения, не прерывая дугу. С этого момента сопротивление 10t
остается очень низким, а ток непрерывно возрастает с увеличением напряжения Vbltage. Желательно
эксплуатировать установку при напряжении между электродами, которое по своей природе выше, чем то, при
котором [5] первоначально возникает ток, но ниже, чем то, при котором в нормальных условиях возникнет
искрение. Очень часто до достижения критической точки высокого напряжения может произойти искрение или
пробой из-за какой-либо внешней причины, например, увеличения количества частиц пыли или более
благоприятного расположения частиц.
Однако, если искрение возникает по какой бы то ни было причине, последующие явления приблизительно
соответствуют описанным выше.
Согласно настоящему изобретению, электрическая установка осаждения указанного выше типа включает в
себя, в сочетании с электродами осаждения, метадиновый трансформатор или генератор, имеющий по
меньшей мере две обмотки якоря и соответствующие коммутаторы, щетки одного из которых, а именно
вторичные щетки, соединены с указанными электродами для подачи на них электрической энергии, генератор
постоянного тока, вырабатывающий электрическую энергию при относительно низком напряжении, а именно
порядка нескольких сотен вольт, соединенный со щетками, а именно первичными щетками другого
коммутатора и обмотки метадина, и средства, расположенные в цепи, включающей генератор постоянного
тока и первичные щетки метадина, реагирующие на ток, протекающий в указанной цепи, для ограничения
тока, подаваемого от генератора постоянного тока к метадину, чтобы предотвратить превышение указанным
током безопасного значения при разомкнутой вторичной цепи метадина.
Метадина — это вращающаяся машина, включающая якорь, имеющий по меньшей мере один коммутатор, и
статор, внутри которого якорь вращается с практически постоянной скоростью, а также, по существу, набор
первичных щеток и набор вторичных щеток, расположенных на расстоянии между первичными щетками
вокруг коммутатора.
Принцип работы машины в основном основан на потоках, создаваемых токами, протекающими в якоре между
первичными щетками и между 415 701 значимыми деталями. Подробную информацию также можно найти в
статье Г. М. Пестарини под названием «Esquisse sur la Mletadyne» в «Bulletin Scientifique A.I.M.» № 4, апрель
1931 г., издаваемой Ассоциацией инженеров-электриков, Институтом электротехники Монтефьоре, Лондон.
При использовании устройства, предложенного в соответствии с настоящим изобретением, если между
электродами осаждения возникает дуга, вторичный ток будет стремиться к увеличению, но из-за
специфических характеристик метадина это увеличение очень быстро прекратится, и в то же время...
5
Вторичное напряжение будет очень быстро снижаться до тех пор, пока не прервется дуга. Сразу после этого
вторичное напряжение снова повышается, и нормальные условия очень быстро восстанавливаются.
В конструкции, предложенной в соответствии с настоящим изобретением, генератор постоянного тока,
соединенный с первичными щетками метадиновой машины, может обеспечивать практически постоянное
напряжение, и для ограничения первичного тока, протекающего при разомкнутой вторичной цепи, в
первичную цепь может быть включено сопротивление, или же метадиновая машина может быть снабжена
обмоткой возбуждения, которая соединена последовательно с первичными щетками метадиновой машины и
этим же генератором постоянного тока и предназначена для создания на указанных щетках электродвижущей
силы, противодействующей подаваемому на них току. Указанный генератор постоянного тока, далее
именуемый первичным генератором, может быть механически соединен с метадином, причем указанный
первичный генератор и метадин могут вращаться как единое целое от первичного двигателя или
электродвигателя. Указанный первичный генератор и метадин могут быть сконструированы таким образом,
что скорость первого может регулироваться относительно скорости второго, благодаря чему может
регулироваться выходная мощность метадина.
Первичный генератор может быть снабжен устройствами возбуждения, позволяющими изменять
генерируемое им напряжение в соответствии с изменениями тока, подаваемого им на метадин.
Напряжение может падать по мере увеличения первичного тока, так что первичное напряжение падает при
размыкании вторичной цепи, и таким образом достигается ограничение первичного тока в таких условиях. В
качестве альтернативы, напряжение первичного генератора может падать при уменьшении первичного тока, в
результате чего при коротком замыкании во вторичной цепи первичное напряжение падает, и достигается
дальнейшее ограничение вторичного тока сверх действия метадинового генератора. При этом, для
ограничения первичного тока при размыкании вторичной цепи, первичный генератор устанавливается таким
образом, чтобы он в достаточной степени насыщался магнитным полем, создавая ограничивающий эффект
на первичное напряжение. Для этого используются средства, включающие сопротивление в первичной цепи
или обмотку на первичном генераторе, как указано выше. Такая схема особенно полезна в тех случаях, когда
необходимо получить в условиях короткого замыкания вторичный ток, который ниже нормального вторичного
тока.
Метадиновый трансформатор или генератор может быть соединен последовательно с генератором, не
являющимся метадиновым, для обеспечения необходимого высокого напряжения, при этом другой генератор
может обеспечивать примерно половину от общего генерируемого напряжения.
Такая конфигурация позволит обеспечить желаемое регулирование тока нагрузки между электродами
осаждения, а именно, указанный ток будет ограничен на коротком замыкании, поскольку в этих условиях
метадин способен создавать обратное напряжение, а не допускать аномального увеличения тока Pt. Может
быть предусмотрено несколько генераторных установок, выходные клеммы которых соединены
последовательно друг с другом для обеспечения требуемого высокого напряжения. Указанные 95
генерирующих установок могут состоять из метадиновых трансформаторов или генераторов, или же могут
использоваться как метадиновые, так и генераторы, не являющиеся метадиновыми, при этом метадиновые
установки обеспечивают по меньшей мере приблизительно половину всего генерируемого напряжения, и в
последнем случае метадиновые установки предпочтительно подключаются последовательно попеременно с
другими генераторами.
Хорошо известны схемы расположения машин постоянного тока, в которых, например, множество машин
постоянного тока соединены электрически последовательно таким образом, что напряжения этих машин
суммируются, при этом машины изолированы друг от друга и от приводных машин и механически соединены
изолирующими муфтами. При таких условиях необходимо, чтобы изоляция между каждой машиной и землей
t15 постепенно увеличивалась по мере увеличения разности потенциалов между клеммами машины и землей,
чтобы не увеличивалась нагрузка на изоляцию между обмотками машины 120 и ее корпусом из-за разности
потенциалов между ними. Следовательно, изоляция между заземлением и последним устройством в серии,
где возникает максимальное напряжение, должна быть, в частности, чрезвычайно толстой.
В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, множество генерирующих установок, имеющих
выходные клеммы, соединенные последовательно (130, 415, 701, 415, 701), для подачи электроэнергии на
осадительную установку указанного типа, поддерживаются друг от друга в виде свай или башен,
предпочтительно с вертикально расположенными приводными осями, изоляционными элементами,
расположенными между соседними машинами, при этом основная линия, имеющая самое высокое
напряжение на выводах относительно земли, расположена на вершине башни, а валы машин механически
соединены между собой изоляционными муфтами. Изобретение также включает в себя конструкции,
описанные выше, в которых машины расположены в двух или более опорах или башнях, причем машины в
каждой башне соединены последовательно друг с другом. Изобретение предусматривает специальные
устройства для выравнивания несущей способности между различными машинами из множества машин и
грунтом, как будет описано ниже.
Для того чтобы изобретение было полностью понято и легко реализовано на практике, далее будут описаны
различные варианты его осуществления на примерах со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
На фиг. 1 представлена схема электрических цепей одной из конфигураций осадительного аппарата,
включающей три генерирующих блока в соответствии с изобретением; на фиг. 2 представлена схема
альтернативной конфигурации вспомогательного элемента аппарата, показанного на фиг. 1.
На фиг. 3 представлена электрическая схема установки метадина и генератора в соответствии с
изобретением для питания осадительной установки.
На рисунках 4а и 4б представлены диаграммы кривых, используемых для описания действия устройства,
показанного на рисунке а.
Фиг. 5 представляет собой схему, аналогичную фиг. 3, альтернативного варианта компоновки в соответствии с
изобретением; фиг. 6 представляет собой схему электрического соединения, показывающую метадин,
снабженный интерполями, которые возбуждаются в соответствии с еще одной особенностью изобретения;
фиг. 7 представляет собой частичный боковой разрез в несколько схематическом виде, показывающий
конструкцию множества метадин, расположенных вертикально в соответствии с изобретением; фиг. 8
представляет собой схематический боковой разрез множества свай или башен из метадин, имеющих
указанные выше схемы компоновки; и фиг. 9 представляет собой план, схематически иллюстрирующий
модификацию компоновки, показанной на фиг. 7.
На рис. 1 показана камера осаждения, обозначенная цифрой 1, включающая цилиндрический электрод 2,
через который аксиально проходит обрабатываемая атмосфера, и расположенный в центре стержнеобразный
электрод 3.
Каждый из трех метадиновых блоков I, II, III включает в себя метадин, имеющий две вторичные обмотки якоря,
каждая из которых выдает, например, 15 000 вольт, и соответствующие коммутаторы, обозначенные S1 и S2,
и первичную обмотку якоря, которая может быть низкого напряжения, например, 110 вольт, и
соответствующий коммутатор, обозначенный P. Генератор постоянного тока 4, имеющий якорь E, подает
электрическую энергию на щетки, расположенные на первичном коммутаторе P соответствующего метадина.
Каждый вторичный коммутатор снабжен парой щеток, и, как показано на рисунке, пары вторичных щеток
каждого метадина соединены последовательно друг с другом и со вторичными щетками других метадинов к
электродам 2 и 3, в результате чего напряжение, приложенное к указанным электродам, представляет собой
сумму напряжений, генерируемых в шести вторичных обмотках 9 трех метадинов. Две щетки, соединенные
вместе на каждом метадине, также соединены с рамой указанного метадина, как показано на рисунке 5, так
что рамы соединены с 95q вторичными обмотками при потенциале, находящемся между потенциалом и
напряжением вторичной клеммы каждого блока метадина, в то время как первичная цепь каждого блока
соединена с рамой машинных линий, как показано на рисунке 6.
Каждый генератор 4 снабжен параллельно соединенной обмоткой возбуждения 7 и последовательно
соединенной обмоткой e, которая расположена таким образом, чтобы противостоять параллельной обмотке
t05, благодаря чему на вторичных клеммах микроэлектрода достигается нисходящая характеристика. В
альтернативном варианте получения такой падающей характеристики последовательные обмотки 8
заменяются резисторами, обозначенными пунктирными линиями на уровне 1R, вставленными в
соответствующие первичные цепи. Якоря различных метадинов и генераторов установлены на общей оси,
обозначенной пунктирной линией 9, при этом валы различных машин снабжены изолирующими муфтами (не
показаны) между каждым из блоков I, II и III, и указанный вал соединен с электродвигателем 10, обозначенным
как трехфазный двигатель, питаемый от трехфазных силовых проводников 11, от которых в конечном итоге
получается энергия, расходуемая во вторичной цепи метадинов. Очевидно, что вместо показанного
электродвигателя 10 можно использовать любой другой тип двигателя или первичный двигатель.
При работе описанного выше аппарата практически автоматически получаются следующие результаты: 130
415 701.
Вольт-амперная характеристика вторичной цепи не может быть увеличена более чем на сравнительно
небольшую величину, например, на десять-двадцать процентов выше нормы, и это увеличение будет
Соседние файлы в папке патенты