第一篇：特斯拉專利2-一種電力變壓器(樊京的博客)

美國專利局

一種電力變壓器

尼古拉特斯拉，紐約縣，紐約州

專利申請?zhí)枺?93138

公開日：1897年11月2日

提交申請日：1897年3月20日 申請編號：629453（無模型）

致相關(guān)負(fù)責(zé)人：

眾所周知，我尼古拉特斯拉是一個美國公民，定居在紐約州紐約縣。針對電力變壓器，我發(fā)明了一種實(shí)用新型的改進(jìn)方法。參考該發(fā)明的圖紙，對其做出以下詳細(xì)說明。

為了開發(fā)高壓電流，我設(shè)計并投入使用了一種設(shè)備?，F(xiàn)在這個申請是基于它提出的。在此之前，按照制造商的原則構(gòu)造的變壓器和感應(yīng)線圈完全不能被生產(chǎn)和實(shí)際利用，而我設(shè)計的變壓器和感應(yīng)線圈，至少不會破壞自身設(shè)備，并且對接近或觸摸該設(shè)備的人員也沒有危險性。

這次改進(jìn)涉及到一種新穎的變壓器形式和一個電力傳輸系統(tǒng)形式，通過這個系統(tǒng)可以將電源電壓增加到比以前實(shí)際采用的電壓還高的電壓進(jìn)行線路傳輸。根據(jù)產(chǎn)生電壓的要求，為了不僅要避免來自自感所產(chǎn)生的危害，而且操作起來安全，搭建了這個設(shè)備。為了達(dá)到這個目標(biāo)，我構(gòu)造了一個初級和次級線圈按特定方式繞制和裝配的變壓器。因?yàn)樽钸h(yuǎn)處的電壓是最高的終端電壓，所以相鄰繞線之間電壓應(yīng)該是最小的，而來自電壓效應(yīng)的危害可能性會隨著電壓的增長而增長，所以變壓器的次級線圈要遠(yuǎn)離初級線圈。

上面談到的具有這種特性的線圈是扁平的螺旋形，就是我采用的形式。將初級線圈纏繞在次級線圈之外，并從后者的中心或內(nèi)端頭提取電流。但是，我可以不按照這種形式或改變一下形式，詳情會在下文說明的。在構(gòu)造我的改進(jìn)變壓器時，基于電氣干擾在這種電路的傳播速度，我采用的次級線圈長度大概是電路中電氣干擾波長的1/4。一般來所，這種長度會使距離初級線圈較遠(yuǎn)的次級線圈終端可以獲得最大值。在使用這些線圈時，為了更有效的避免傷害到人或者是損壞接在初級線圈上的設(shè)備，我將次級線圈的一端接地，即接近初級線圈的一端接地。

在附圖中，圖1是在構(gòu)造我的改良線圈過程中所采用的繞線和聯(lián)接方式并用它們進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送電能方式圖解說明，圖2是一個側(cè)面圖，圖3是和我的發(fā)明一致的改進(jìn)繞線方式的部分側(cè)面圖。圖中A、B、C的含義如下：

A表示指定的核心，如果需要，它可以是有磁性材料；

B表示次級線圈，通常按螺旋的方式繞在核心上；

C表示初級線圈，靠近次級線圈纏繞。次級線圈的一端接在螺旋線圈的中心，電流從中心流向傳輸線或做其他用途，另一端連接地或者接到初級線圈。

當(dāng)兩個線圈用在傳輸系統(tǒng)中時，其中的電流先被升為高壓，然后再被轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪骸Ｄ敲唇邮兆儔浩鞯臉?gòu)造和連接方式將和第一個變壓器的相同，也就是說，對應(yīng)于發(fā)送變壓器次級線圈的中心點(diǎn)的接法，接收變壓器的中心點(diǎn)要連到傳輸線上，另一端接地或者接到局部電路上，其對應(yīng)于發(fā)送變壓器初級線圈的接法。在這種情況下，線路導(dǎo)線也應(yīng)該支持這種傳輸方式，以避免電流沒有通過導(dǎo)線直接流向相鄰的物體時將其接地，比如說，借助于安裝在金屬桿上的長絕緣子，以至于當(dāng)電流從線路上泄露時可以無害地將電流導(dǎo)向大地。在圖1描述的系統(tǒng)中，習(xí)慣地把發(fā)電機(jī)G說成升壓變壓器的供給對象，而電燈H和電動機(jī)K，連接在降壓變壓器上。

把次級線圈可以繞成平接頭圓錐體形狀，而不是繞成平面的螺旋狀。初級線圈繞在底部，如圖2所示。實(shí)踐中做一般用途的設(shè)備，構(gòu)造線圈更適合按照圖3 進(jìn)行設(shè)計。在圖中，兩個L都是絕緣線軸，次級線圈繞在上面。然而在兩個截面上形成兩個次級。初級線圈的C圍繞兩個次級線圈B繞成螺旋形平帶狀。

次級線圈的內(nèi)部終端頭通過絕緣管子M引出，另一個終端或外部終端與初級線圈相接。如前面所述，基于通過線圈自身的電磁波動的傳播速度和設(shè)計電路的使用目的，次級線圈B的長度，即兩個次級線圈都被使用時每個次級線圈的長度，如圖3所示，應(yīng)該是次級電路中電磁波長的1/4。也就是說如果包括線圈在內(nèi)的電路中電流的傳播速度是每秒18萬5千英里，那么在這個電路中頻率將是925HZ，每一個波長是200英里長。也就是說, 18萬5千英里的長度里將包含925個駐波。在這樣的頻率下，每個波長應(yīng)該用50英里長的次級線圈，那么在次級線圈的一端電壓為0伏，另一端電壓最大。

在這里描述的線圈特征具有以幾個重要優(yōu)勢。雖然電壓隨著線圈匝數(shù)增加而增加，但是相鄰匝數(shù)之間的電壓卻比較小，因此，我改進(jìn)的線圈可以成功地得到一個非常高的電壓，而普通線圈行不通。由于次級線圈連接在初級線圈上，因此，初級線圈和次級線圈相鄰的部分具有相同的電壓。因此從一個跳向另一個不會有電火花產(chǎn)生進(jìn)而破壞其絕緣性。此外，由于初級線圈和次級線圈都是接地的，線圈的線路終端能達(dá)到保護(hù)遠(yuǎn)離設(shè)備的每一個點(diǎn)，使通過靠近或觸摸設(shè)備的人員放電的危險降到最小。

我知道，一種平面螺旋形感應(yīng)線圈就其本身而言并不新鮮，而且對此我不再聲明，但是對于我的發(fā)明我要聲明以下幾點(diǎn)：

1.一種用來在高壓情況下產(chǎn)生或轉(zhuǎn)換電流的變壓器，由初級線圈和次級線圈組成。次級線圈的一個終端與初級線圈有電氣連接，而且在使用過程中，次級線圈的這一端要接地。

2.一種用來在高壓情況下產(chǎn)生或轉(zhuǎn)換電流的變壓器，由按照平面螺旋狀纏繞的初級線圈和次級線圈組成。靠近初級線圈的次級線圈的一端與初級線圈形成電氣連接，而且當(dāng)變壓器使用時，要接地，如前所述。

3.一種用來在高壓情況下產(chǎn)生或轉(zhuǎn)換電流的變壓器，由按照平面螺旋狀纏繞的初級線圈和次級線圈組成。次級線圈在內(nèi)部，由初級線圈的繞線環(huán)繞。在使用變壓器時，它們臨近的終端相連并接地，如前所述。

4.在一個轉(zhuǎn)換并傳輸電能的系統(tǒng)中，兩個變壓器相組合，一個升壓，一個降壓。所說變壓器一端通

過一個長且細(xì)的線圈連接到線路上，靠近比較短的線圈的另一端接地，如前所述。

尼古拉特斯拉

證明人：M.LAWSON DYER，G.W.MARTLING.