tesla - 00413353 (método para obtener corriente directa de corrientes alternas)

7/31/2019 TESLA - 00413353 (Mtodo para obtener Corriente Directa de Corrientes Alternas)

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OFICINA DE PATENTES DE ESTADOS UNIDOS

NIKOLA TESLA, DE NUEVA YORK, N. Y., CEDENTE DE 2/3 A ALFRED S. BROWN,DEL MISMO LUGAR, Y CHARLES F. PECK, DE ENGLEWOOD, NUEVA JERSEY.

MTODO DE OBTENER CORRIENTE DIRECTADE CORRIENTE ALTERNA

Especificacin formando parte de patente N 413.353, de fecha 22 de octubre de1889.

Solicitud presentada el 12 de junio de 1889. Serial no. 314.069. (Ningn modelo).

A quienes pueda interesar:

Es sabido que yo, NIKOLA TESLA, un sbdito del emperador de Austria, de Smiljan,Lika, pas fronterizo del Imperio Austro-Hngaro, residiendo temporalmente en laciudad de Nueva York, en el Estado de Nueva York, he inventado ciertas mejorasnuevas y tiles en mtodos de obtencin Corriente Directa de Corrientes Alternas,lo siguiente es una especificacin, haciendo referencia a los dibujos que acompaany formando parte de la misma.

En casi todas las ms importantes aplicaciones industriales de electricidad, lacorriente es producida por mquinas dinamo-elctricas impulsadas por potencia, enlas bobinas de las cuales las corrientes desarrolladas son principalmente endirecciones inversas o alternas; pero como muchos dispositivos elctricos ysistemas requieren corrientes directas, ha sido habitual corregir las alternancias decorriente por medio de un conmutador, en lugar de tomarlas directamente de las

bobinas-generadoras.

La superioridad de las mquinas de corriente-alterna en todos los casos donde suscorrientes pueden utilizarse para ventaja representa su empleo muy deseable, puespueden ser mucho ms econmicamente construidas y operadas; y el objeto deste mi presente invento es proporcionar medios para dirigir o convertir a voluntaden uno o en ms puntos un circuito alterno en corrientes directas.

Declarado tan ampliamente como soy capaz de expresarlo, mi invento consiste enla obtencin de corriente directa de las corrientes alternas, o en dirigir las ondas deuna corriente alterna con el fin de producir directa o sustancialmente corrientesdirectas desarrollando o produciendo en las ramificaciones o bifurcaciones de un

circuito incluyendo una fuente de corrientes alternas, ya sea permanente operidicamente, y por elctrica, electro-magntica, o agencias magnticas,manifestaciones de energa, o lo que puede ser denominado resistencias activas decarcter-elctrico opuesto, mediante el cual las corrientes u ondas-de-corrientes designo opuesto sern desviadas a travs de diferentes circuitos, aquellos de un signopasando sobre una bifurcacin y aquellos de un signo opuesto sobre la otra.

Puedo considerar aqu solamente el caso de un circuito dividido en dos rutas, en lamedida en que cualquier otra subdivisin implique simplemente una extensin delprincipio general.

Seleccionando, entonces, cualquier circuito a travs del cual est fluyendo unacorriente alterna, divido tal circuito en cualquier punto deseado en dosramificaciones o rutas. En una de estas rutas inserto algn dispositivo para crearuna fuerza electro-motriz opuesta a las ondas o impulsos de corriente de un signo y


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un dispositivo similar en la otra ramificacin la cual se opone a las ondas de signoopuesto. Supongamos, por ejemplo, que estos dispositivos son bateras, primaria osecundaria, o mquinas de dinamo de corriente continua. Las ondas o impulsos dedireccin opuesta componiendo la corriente principal tienen una tendencia natural adividirse entre las dos ramificaciones; pero por razn del carcter elctrico opuestoo efecto de las dos ramificaciones uno ofrecer un paso fcil a una corriente de unadireccin determinada, mientras que el otro ofrecer una relativamente altaresistencia al paso de la corriente misma. El resultado de esta disposicin es, quelas ondas de corriente de un signo, total o parcialmente, pasarn sobre uno de losrutas o ramificaciones, mientras que aquellos de signo contrario pasarn sobre elotro. All puede ser obtenida de una corriente alterna dos o ms corrientes directassin el empleo de ningn conmutador como ha sido hasta ahora considerado comonecesario utilizar. La corriente en cada ramificacin puede ser utilizada de la mismamanera y para los mismos fines que cualquier otra corriente directa esto es,puede ser hecha para cargar bateras secundarias, energizar electro-imanes, o paracualquier otra finalidad anloga.

En los dibujos he ilustrado algunas de las diversas formas en que puedo llevar a

cabo este invento.

Las variadas figuras son esquemticas en carcter, y sern descritasdetalladamente en su orden.

La Figura 1 representa un plan de dirigir las corrientes alternas por medio dedispositivos puramente elctricos en carcter. Las Figs. 2 , 3 , 4 , 5 , 6 y 7 sondiagramas ilustrativos de otras formas de realizar el invento, las cuales sern enadelante ms particularmente descritas.

En la Fig. 1 , A designa un generador de corrientes alternas y B B el circuito delnea o principal de l. En cualquier punto dado de este circuito en o cerca del cual

se desea obtener corrientes directas divido el circuito B en dos rutas oramificaciones C D. En cada una de estas ramificaciones coloco un generadorelctrico, el cual por el momento asumiremos produce corrientes continuas odirectas. La direccin de la corriente as producida por lo tanto es opuesta en unaramificacin a aquella de la corriente en la otra ramificacin, o, considerando lasdos ramificaciones como formando un circuito cerrado, los generadores E F sonconectados en serie en l, un generador en cada parte o la mitad del circuito. Lafuerza electro-motriz de las fuentes de corriente E y F puede ser iguales osuperiores o inferiores que las fuerzas electro-motriz en las ramificaciones D C oentre los puntos X e Y del circuito B B. Si es igual, es evidente que las ondas-de-corriente de un signo sern opuestas en una ramificacin y ayudadas en la otra atal punto que todas las ondas de un signo pasarn sobre una ramificacin y las designo opuesto sobre la otra. Si, por otro lado, la fuerza electro-motriz de las fuentesE F es menor que aquellas entre X e Y, las corrientes en ambas ramificacionessern alternas, pero las ondas de un signo sern preponderantes. Uno de losgeneradores o fuentes de corriente E o F puede ser suprimido; pero es preferibleemplear ambos, si ofrecen una resistencia apreciable, de modo que las dosramificaciones estn as mejor equilibradas. Los dispositivos de traslacin u otrospara actuar sobre la corriente son designados por las letras G, y estn insertadosen las ramificaciones D C en cualquier forma deseada; pero para preservar mejorun equilibrio uniforme entre las ramificaciones debe tenerse en cuenta considerar elnmero y el carcter de los dispositivos, como ser bien comprendido.

Las Figs. 2 , 3 , 4 y 5 ilustran lo que puede denominarse dispositivos "electro-magnticos" para lograr un resultado similar es decir, en vez de producirdirectamente por un generador una fuerza electro-motriz en cada ramificacin delcircuito, puedo establecer un campo o campos de fuerza y llevar las ramificaciones


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a travs del mismo de manera tal que una oposicin activa de direccin o efectoopuesto ser desarrollado en ella por el paso o la tendencia a pasar de lasalternancias de corriente. En la Fig. 2 , por ejemplo, A es el generador de corrientesalternas, B B el circuito de lnea, y C D las ramificaciones sobre las cuales lascorrientes alternas son dirigidas. En cada ramificacin incluyo el secundario de untransformador o bobinas-de-induccin, las cuales, desde que se corresponden ensus funciones a las bateras de la figura anterior, he designado por las letras E F.Los primarios H H' de las bobinas-de-induccin o transformadores son conectadosen paralelo o en serie con una fuente de corrientes continuas o directas I y elnmero de convoluciones es as calculado por la intensidad de la corriente desde Ihasta que los ncleos J J' estn saturados.

Las conexiones son tales que las condiciones en los dos transformadores son decarcter opuesto es decir, la disposicin es tal que una onda de corriente oimpulso correspondiente en la direccin con aquella de la corriente continua en unprimario, H, es de direccin opuesta a aquella en el otro primario H'; de ah resultaque mientras un secundario ofrece una resistencia u oposicin al paso a travs del de una onda de un signo el otro secundario del mismo modo similarmente opone

una onda de signo opuesto. En consecuencia las ondas de un signo irn en mayor omenor medida, a pasar a travs de una ramificacin, mientras aquellas de signocontrario de igual manera pasarn a travs de la otra ramificacin.

En lugar de saturar los primarios por una fuente de corriente continua, puedoincluir los primarios en las ramificaciones D C, respectivamente y peridicamentecortocircuitar por dispositivos mecnicos adecuados cualesquiera como uncommutator giratorio ordinario sus secundarios. Debe entenderse por supuestoque la rotacin y la accin del conmutador deben estar en sincronismo o enapropiado acuerdo con los perodos de las alternancias para asegurar los resultadosdeseados. Tal disposicin la he representado esquemticamente en la Fig. 3 .Correspondientes a las cifras anteriores, A es el generador de corrientes alternas y

B B la lnea, y C D las dos ramificaciones de las corrientes directas. En laramificacin C hay incluidas dos bobinas primarias E E' , y en la ramificacin D haydos primarias similares F F' . Las secundarias correspondientes para estas bobinas ylas cuales estn en los mismos ncleos subdivididos J o J' estn en circuitos losterminales de los cuales conecto a segmentos opuestos K K' y L L',respectivamente, de un conmutador. Los cepillos o escobillas b b las llevo sobre elconmutador y cortocircuito alternativamente las placas K y K' y L y L' a travs deuna conexin c . Es obvio que los imanes y el conmutador o las escobillas puedengiran.

La operacin se entender de una consideracin de los efectos de cerrar ocortocircuitar las secundarias. Por ejemplo, si en el momento cuando una ondadada de corriente pasa un juego de secundarias es cortocircuitado, casi toda lacorriente fluye a travs de las primarias correspondientes; pero las secundarias dela otra ramificacin estando en circuito abierto la auto-induccin en las primarias esms alta, y por tanto poca o ninguna corriente pasar a travs de esa ramificacin.Si, como las corrientes alternas, las secundarias de las dos ramificaciones sonalternativamente cortocircuitadas, el resultado ser que las corrientes de un signopasarn sobre una ramificacin y aquellas de signo contrario sobre la otra. Lasdesventajas de este arreglo, las cuales pareceran como resultado del empleo decontactos deslizantes, son en realidad muy leves, en la medida en que la fuerzaelectro-motriz de las secundarias puede ser hecha extremadamente baja, de modoque los chispazos en las escobillas sean evitados.

La Fig. 4 es un diagrama, parcialmente en seccin, de otro plan de realizar elinvento. El circuito B en este caso es dividido, como antes, y cada ramificacinincluye las bobinas de ambos el campo y las armaduras giratorias de dos


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dispositivos de induccin. Las armaduras O P son montadas preferentemente en elmismo eje, y son ajustadas relativamente una a la otra de tal manera que cuandola auto-induccin en una ramificacin, como C, es mxima en la otra ramificacin Des mnima. Las armaduras son rotadas en sincronismo con las alternancias de lafuente A. El devanado (enrollado) o posicin de las bobinas de la armadura es talque una corriente en una direccin dada pasada a travs de ambas armadurasestablecera en uno polos similares a aquellos en los polos adyacentes del campo yen los otros polos a diferencia de los polos-de-campo adyacentes, como es indicadopor n s n s en los dibujos. Si los polos son presentados, como se muestra en elcircuito D, la condicin es aquella de una secundaria cerrada sobre una primaria, ola posicin de resistencia menos inductiva; por lo tanto una alternanciadeterminada de corriente pasar principalmente a travs de D. Una media-revolucin de las armaduras producen un efecto contrario, y el posterior impulso decorriente pasa a travs de C. Utilizando esta figura como una ilustracin, esevidente que los campos N M pueden ser imanes permanentes o excitadosindependientemente y las armaduras O P conducidas, como en el presente caso,para que produzcan as corrientes alternas, las cuales establecernalternativamente impulsos de direccin opuesta en las dos ramificaciones D C, queen tal caso incluira a los circuitos-de-la-armadura y dispositivos de traslacinsolamente.

En la Fig. 5 se ilustra un plan alternativo con aquel mostrado en la Fig. 3 . En elcaso anterior ilustrado cada ramificacin C y D contenidas una o ms bobinasprimarias, las secundarias de las cuales fueron cortocircuitadas peridicamente ensincronismo con las alternancias de corriente desde la fuente principal A, y paraeste propsito se emple un conmutador. De este ltimo, sin embargo, podrprescindirse y ser sustituido con una armadura con una bobina cerrada.

Refirindonos a la Fig. 5 , en una de las ramificaciones, C, hay dos bobinas M',enrolladas en ncleos laminados, y en las otras ramificaciones D hay bobinas

similares N' . Una armadura laminada o subdividida O' , llevando una bobina cerradaR' , es sostenida rotativamente entre las bobinas M' N', como se muestra. En laposicin mostrada esta es, con la bobina R' paralela con las convoluciones de lasprimarias N' M' prcticamente la corriente toda pasar por la ramificacin D,porque la auto-induccin en las bobinas M' M' es mxima. Si, por lo tanto, laarmadura y la bobina son rotadas a una velocidad adecuada relativa a los perodoso alternancias de la fuente A, los mismos resultados son obtenidos que en el casode la Fig. 3 .

La Fig. 6 es una instancia de lo que puede ser llamado, a diferencia de los otros,unos medios "magnticos" de asegurar los resultados a los que se ha llegado eneste invento. V y W son dos imanes permanentes fuertes provistos con armadurasV' W' , respectivamente. Las armaduras estn hechas de lminas finas de hierrosuave o acero, y la cantidad de metal magntico que contienen est as calculadopara que estn completamente o aproximadamente saturados por los imanes.Alrededor de las armaduras hay bobinas E F, contenidas, respectivamente, en loscircuitos C y D. Las conexiones y condiciones elctricas en este caso son similares aaquellas en la Fig. 2 , excepto que es prescindida de la fuente de corriente I de laFig. 2 y la saturacin del ncleo de bobinas E F es obtenida de los imanespermanentes.

En las ilustraciones dadas hasta ahora he mostrado en cada instancia las dosramificaciones o rutas que contienen los dispositivos de induccin o traslacin comoen derivacin de uno al otro; pero esto no siempre es necesario. Por ejemplo, en laFig. 7 , A es un generador de corriente-alterna; B B, los cables de lnea o circuito.En un momento dado en el circuito formo dos rutas, D D' y en otro punto dosrutas, C C'. Cualquier par o grupo de rutas es similar a las anteriores disposiciones


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con la fuente elctrica o dispositivo de induccin en una ramificacin solamente,mientras que los dos grupos juntos forman el equivalente obvio de los casos en loscuales un dispositivo de induccin o generador est incluido en ambasramificaciones. En una de las rutas, D, son incluidos los dispositivos para seroperados por la corriente. En la otra ramificacin, D', es un dispositivo de induccinque se opone a los impulsos de corriente de una direccin y los dirige a travs de laramificacin D. As, tambin, en la ramificacin C hay dispositivos de traslacin G, yen la ramificacin C' un dispositivo de induccin o su equivalente que desva atravs de C impulsos de direccin opuesta a aquellos desviados por el dispositivo dela ramificacin D'. Tambin he mostrado una forma especial de dispositivo deinduccin para este propsito. J J' son los ncleos, formados con piezas-polo, sobrelas cuales son enrolladas las bobinas M N. Entre estas piezas-polo son montadasperpendicularmente una a la otra las armaduras magnticas O P , preferiblementemontadas sobre el eje mismo y diseadas para girarse en sincronismo con lasalternancias de corriente. Cuando una de las armaduras est en consonancia conlos polos o en la posicin ocupada por la armadura P, el circuito magntico deldispositivo de induccin est prcticamente cerrado; por lo tanto, habr la mayoroposicin al paso de una corriente a travs de las bobinas N N. La alternancia, portanto, pasar a travs de la ramificacin D. Al mismo tiempo, el circuito magnticodel otro dispositivo de induccin est roto por la posicin de la armadura O, habrmenos oposicin a la corriente en las bobinas M, las cuales derivarn la corrientede la ramificacin C. Una inversin de la corriente siendo acompaada por undesplazamiento de las armaduras, el efecto contrario es producido.

Hay muchas otras modificaciones de los medios o mtodos de realizar mi invento;pero no lo he considerado necesario hacer referencia especfica a ello aqu ms queaquella que he descrito, que implican las principales modificaciones del plan. Entodas ellas se observar que hay desarrollo en una o en todas las ramificaciones deun circuito de una fuente de corrientes alternas de una resistencia activa (distintade una muerta) o su oposicin a las corrientes de un signo, con el propsito de

desviar las corrientes de aquel signo a travs del otro o del otro camino, peropermitiendo a las corrientes de signo opuesto pasar sin oposicin sustancial.

Si la divisin de las corrientes u ondas de corriente de signo opuesto efectuarse sonefectuadas con absoluta precisin o no es irrelevante a mi invento, ya que sersuficiente si las ondas son slo parcialmente dirigidas o desviadas, para que en talcaso la influencia preponderante en cada ramificacin del circuito de las ondas deun signo aseguren los mismos resultados prcticos en muchos si no en todos losrespectos que si la corriente fuera directa y continua.

Una corriente directa y alterna ha sido combinada para que las ondas de unadireccin o signo fueran parcial o totalmente superadas por la corriente continua;pero por este plan slo un conjunto de alternancias son utilizadas, mientras que pormi sistema la corriente toda se procesa disponible. Por obvias aplicaciones de estedescubrimiento que estoy habilitado para producir una dinamo de alternancia auto-excitante, o para operar metros de corriente-directa en el circuito de corriente-alterna, o para ejecutar varios dispositivos tales como lmparas de arco porcorrientes directas en el mismo circuito con lmparas incandescentes u otrosdispositivos ejecutados por corrientes alternas.

Se observar que si una oposicin intermitente o fuerza opuesta es desarrollada enlas ramificaciones del circuito y de fuerza electro-motriz mayor que aquella delgenerador una corriente alterna resultar en cada ramificacin, con las ondas de unsigno preponderando, mientras una oposicin actuando uniformemente oconstantemente en las ramificaciones de mayor fuerza electro-motriz que elgenerador produce una corriente pulsante, en cuyas condiciones estuvo bajoalgunas circunstancias equivalentes a aquellas que he descrito anteriormente.


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Lo que reclamo como mi invento es

1. El mtodo aqu enunciado de obtener corriente directa de corriente alterna, queconsiste en desarrollar o producir en una ramificacin de un circuito de unacorriente alterna una resistencia activa a los impulsos de corriente de una direccin,por donde dichas corrientes u ondas de corriente sern desviadas o dirigidas atravs de la otra ramificacin.

2. El mtodo de obtener corriente directa de corriente alterna, que consiste endividir la ruta de una corriente alterna en ramificaciones, y desarrollando en una dedichas ramificaciones de forma permanente o peridicamente, una resistenciaactiva o fuerza elctrica en oposicin u oponiendo las corrientes u ondas decorriente de un signo, y en la otra ramificacin una fuerza contraria u oposicin alas corrientes u ondas de corriente del signo opuesto, como se ha enunciado.

3. El mtodo de obtener corriente directa de corriente alterna, que consiste endividir la ruta de una corriente alterna en ramificaciones, estableciendo campos de

fuerza y conduciendo dichas ramificaciones a travs de dichos campos de fuerza ental relacin con las lneas de fuerza que los impulsos de corriente de una direccinestarn opuestos en una ramificacin y aquellos de direccin opuesta en el otro,como se ha enunciado.

NIKOLA TESLA.

Testigos:

ROBT. F. GAYLORD,F. B. MURPHY.


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