Тесла, человек и миф

fotovivo — 10.07.2023

Этому человеку вроде бы грех жаловаться на недостаток того, что сейчас называют популярностью: прожил долгую плодотворную жизнь, оставил богатое наследие.. Но известность у Теслы какая-то полумифическая, экзальтированные поклонники приписывают выдающемуся изобретателю фантастические достижения («лучевое супероружие»,  чуть ли не «тунгусский инцидент»), расхолаживая скептиков  фантазиями. 

При этом обширный архив  наработок, черновиков и заметок пущен в распыл наследниками.

Непростая биография у гениального «понаеха» - случалось и траншеи копать и  поденкой на кусок зарабатывать.
Не самый известный факт — поначалу сабж собирался понаехать в тогдашнюю РИ. Но, с подачи приятеля «нельзя позволить, что бы такие таланты достались России», Теслу сманил в сшаты Эдисон. Пригрел, как оказалось — чтобы гасить и сдерживать, грузить рутиной. Однажды подкинул задачу в стиле «миссия невыполнима», пообещав шикарную премию, когда подопечный неожиданно справился — съехал с темы, «я пошутил!», на что бесправный гастер почему-то «обиделсо».

Хлебнул Тесла «неограниченных возможностей» от заклятых партнеров. Пробивался - как трава через асфальт, растрачивая силы в драмах и  потрясениях,  взлеты сменялись катастрофами...
Доведись ему работать в благоприятных условиях, реализоваться в полной мере, может мы бы уже  бороздили вселенную, а не сводили друг друга с ума второе столетие подряд. 

Так устроена мирская слава —  если и хвалят, то не за то, за что следовало бы благодарить светлые умы. Лютый бред замешан на почитании, типа такого:

И прочие байки-домыслы ради «кликабельности».
Единственно, что верно  — Тесла действительно заслужил упоминания в школьном учебнике не только в виде единицы измерения его имени.
Но и не за «энергию вселенной».
Патентное право, приоритеты... не в них суть. И переменный ток был знаком уже первым экспериментаторам и флюоресценция была  исследована Гершелем в 1845 г. и опыты с радиоволнами начал еще Герц (если не сказать Фарадей).  Заслуга Теслы не в этом. 

Похоже  на историю Архимеда, с дурацкой побасенкой про «эврику» и Фибоначчи, с его знаменитой последовательностью со страниц забавной арифметики. При том, что их труды гораздо более значительны и вклад неоценим для будущего развития науки и техники.

Подобно Фибоначчи, который  не изобрел сам, но привнес и продавил (/убедил/подкупил э.. красноречием тогдашнюю математическую общественность) десятичную систему счисления (где бы мы были на шестидесятеричной...), Тесла вышел победителем в «войне токов» —  продавив стандарты переменного. Не на словах, а показав технические преимущества этого решения. 

Как все красиво, просто, изящно в школьной схемотехнике! на постоянном токе. Первые потребители точно так же предпочитали не  заморачиваться с  напряжением переменного знака.  За постоянный ток выступала мощная империя Эдисона.
— Все равно бы перешли на более эффективный стандарт, разве что чуть позже.
— Не факт. Куча неудачных решений сохраняется десятилетиями (если не дольше)  после того, как  стандарт стихийно становится общепринятым. Даже если он тормозной и «токсичный», просто потому, что «под него все заточено» и слишком многое пришлось бы менять (винда настолько крута?). 

— А зачем он вообще, переменный?  
— А он сам собой получается.
Помните с чего начиналось у Фарадея?  «Если рамку с током (проводник,  согнутый в виде рамки) расположить между полюсами магнита (внутри подковы) и вращать — то в проводнике обнаружится электрический ток».
И наоборот — если пропустить ток, то рамка (в магнитном поле) повернется. Повернется и установится в соответствии с магнитными линиями.  Чтобы еще повернулась — придется повернуть магнит. Но, расположение полюсов магнита при это периодически меняется на обратное. Направление тока тоже.  И уже в первых установках придумывали различные ухищрения, использовали «коммутаторы» для борьбы с этим явлением.
Казалось бы — а зачем? Лампочка будет гореть, что так, что так...
— Лампочка-то будет, а катушки и всевозможные устройства, связанные с индуктивностью, излишне разогревались от перемагничивания, в них возникали вихревые токи, управляться с нелинейным поведением научились далеко не сразу.
А научились и благодаря техническому гению Теслы в том числе.
Бытовые приборы могли бы обойтись и постоянным, но мощная энергетика невозможна без многофазного переменного тока.

Умел ли он в шаровые молнии и прочие «чудеса» — бог весть. Реальные достижения уже достойны памяти благодарного человечества.

Еще один «понаех»: 

Экспериментировал, занимался наукой, профессорствовал, открыл гальванопластику (став основоположником электрохимии), сделал множество открытий в разных областях. Канавы не рыл ради пропитания. «Предложение Якоби было доведено до сведения Николая I,  «Комиссия для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу профессора Якоби» выделила на проведение работ  огромную по тем временам сумму в 50 тысяч рублей. ...

Было бы «ошибкой выжившего» по аналогии строить предположения о судьбе Теслы, не откажись он от планов перебраться в РИ.
Судьба-злодейка, возможно все что угодно, вплоть до случайного тифа, подхваченного где-нибудь на полустанке.
Но —  почти наверняка никого из нас не было бы на свете, сложись у Теслы все аналогично Якоби. Стократно умноженный «эффект бабочки» — иные технические потенциалы, маховик истории, раскрученный в другой плоскости, большинство дедушек не встретились бы с бабушками =) Не все ли нам равно, лучше или хуже жили бы (или живут) собратья из параллельной реальности.

История электродвигателя

Постоянный ток

В 1831 г. профессор Британского Королевского института Майкл Фарадей и, независимо от него, профессор американской академии в Олбани Джозеф Генри открыли явление электромагнитной индукции. Они демонстрировали опыты вращения проводника вокруг магнита или вращения магнита вокруг проводника, и всегда, когда происходило изменение сцепленного с электрическим контуром потока индукции магнитного поля, возникал электрический ток.
Сегодня мы понимаем, что это был не просто физический эксперимент, а наглядная иллюстрация принципиальной возможности построения электродвигателя, начало его истории.
Чуть-чуть предыстории. В 1820 г. X. Эрстед установил связь магнитного поля с порождающим его током, Д. Ф. Араго обнаружил намагничивание проводника протекающим по нему током и усиление этого эффекта при замене линейного проводника спиралью — соленоидом, в 1821 г. Ж. Б. Био и Ф. Савар установили закон действия тока на магнит, в 1827 А. Ампер разработал теорию электродинамики на основе электрической природы магнетизма. Интересен практический момент этой предыстории: в 1824 г. в книге П. Барлоу «Исследование магнитных притяжений» описывалось «колесо Барлоу»:два медных зубчатых колеса, сидящих на одной оси, к соприкасались с ванночками, наполненными ртутью, и находились между полосами постоянных магнитов. При пропускании токов через колеса они начинали вращаться.

В 1833 г. англичанин У. Риччи создал первый прообраз современного электродвигателя постоянного тока(все тогдашние потребители питались исключительно постоянным током, поскольку он был наиболее изучен).Магнитное поле в нём создавалось постоянным неподвижным подковообразным магнитом, между полюсами которого на вертикальной оси вращался электромагнит.

В том же 1833 г. американский кузнец Томас Дэвенпорт сконструировал первый роторный электродвигатель постоянного тока, в 1837 году получил патент на электро-магнитную машину.

Незадолго до этого он, из природного технического любопытства, приобрёл разработанный Дж. Генри электромагнит (использовавшийся для выделения железной руды), изготовил собственные и начал с ними экспериментировать. Один электромагнит закрепил на колесе, другой на неподвижной раме, при их взаимодействии колесо совершало пол-оборота. Дэвенпорт придумал устройство типа щёток и коммутатора для переключения полярностей магнита на колесе — и оно стало вращаться без остановки. Свой электромотор Т. Дэвенпорт поставил на модель «электровоза» (сейчас так называется), двигавшегося от гальванического элемента по круговой дорожке диаметром1,2 м.
Сам же Дж.Генри пошёл другим путём. В его машине использовано притяжение разноименных и отталкивание одноименных полюсов для получения непрерывного качательного движения — электромагнит совершал 75 качаний в минуту. Мощность его модели — 0,044 Вт.

Петербургский академик Б. С. Якоби отозвался о нём так: «такой прибор будет не больше, чем забавной игрушкой для обогащения физических кабинетов, его нельзя будет применять в большом деле с какой-нибудь экономической выгодой.
В 1834 г. Якоби построил собственный электродвигатель. Он действовал на принципе притяжения и отталкивания между двумя группами П-образных электромагнитов, одна из которых располагалась на неподвижной раме, у них положительная и отрицательная полярности шли попеременно. Вал двигателя представлял собой два параллельных латунных диска, соединенных четырьмя электромагнитами, поставленными на равном расстоянии один от  другого, к ним отходили проводники, укрепленные на валу машины. На вал был насажен коммутатор, который менял направление тока в движущихся электромагнитах в течение каждой четверти оборота вала. Обмотки всех электромагнитов неподвижной рамы были соединены последовательно и обтекались током батареи в одном, а в обмотках электромагнитов вращающегося диска направление тока изменялось восемь раз за один оборот — и они поочередно притягивались и отталкивались электромагнитами неподвижной рамы.
В 1837 г. Якоби установил на бот, вмещающий 12 пассажиров и рассчитанный на 10 гребцов, комбинацию 40 небольших электродвигателей, объединенных по 20 штук, на двух вертикальных валах, установленных в деревянной станине. Для питания использовались гальванические элементы. Он ходил несколько часов против течения, при сильном противном ветре, и стал важным свидетельством приоритета России на этом направлении развития электротехники. Однако при питании двигателей от гальванических батарей механическая энергия оказалась чрезмерно дорогой, и Якоби пришел к важному выводу: применение электродвигателей требует создания экономичного генератора, работающего от первичного теплового мотора — но это случилось позже .
Некоторые модели 40—60-х годов ХIХ в., например электродвигатель Бурбуза, действовали на принципе втягивания в соленоид стального сердечника. Его возвратнопоступательное движение преобразовывалось посредством балансира или шатуннокривошипного механизма во вращательное движение вала, снабженного для равномерности хода маховыми колесами. Мысль изобретателя явно находилась в плену кинематических особенностей работы паровых машин и развития не получили.
В 1860 г. итальянский ученый Антонио Пачинотти изобрёл электродвигатель, в котором в магнитном поле электромагнитов на вертикальном валу вращался якорь в форме стального кольца с латунными спицами и зубцами (уменьшавшими магнитное сопротивление и облегчавшими крепление обмотки.

У многих конструкций с вращательным движением вращающий момент на валу был резко пульсирующим. В этом двигателе получался практически постоянный по величине вращающий момент, габариты были невелики по сравнению другими моделями равной мощности. Пачинотти сделал следующий важный шаг к созданию современной машины постоянного тока, и к тому же предложил удобную схему возбуждения и коллектор, по существу, современного типа. Он также предположил возможность обращения своего двигателя в генератор. Тем не менее, двигатель распространения не получил из-за, опять же, отсутствия экономичного генератора электроэнергии. Двигатели постоянного тока совершенствуются и по сей день, но получили ограниченное применение. Гораздо более важную роль играют в массовом производстве электромоторы на переменном токе.

Переменный ток. Уитстон и Тесла

В 1833 г. У. Риччи создал прообраз электрического мотора с вращательным, а не возвратно-поступательным, как у парового, принципом. В 1834 г. Б. С. Якоби создал действующий электродвигатель и в 1837 г. испытал его в сложных условиях на Неве.
В 1860 г. А. Пачинотти изобрёл двигатель с кольцевым неявнополюсным якорем и практически постоянным вращающим моментом, удобной схемой возбуждения и коллектором почти современного типа. Все эти агрегаты работали от постоянного тока, использование гальванических батарей делало их неэкономичными, а эффективный генератор придумали много позже. Тем временем велись исследования переменного тока и попытки создания электромоторов с его применением. Конструкция такого двигателя должна была быть особой — чтобы предотвратить возникновение вихревых токов, порождённых частым периодичным перемагничиванием его электромагнитов, которые разогревают его и снижают мощность.

Первой реализацией такой конструкции в 1841 году была синхронная модель Чарльза Уитстона. Она состояла из кольцеобразного многополюсного магнита, полярность которого менялась под действием переменного тока, и из звездообразного постоянного электромагнита, который вращался на валу при переключении полярности питающего его постоянного тока с помощью специального коммутатора. При включении через цепь сначала пускался постоянный ток, и мотор начинал работать как двигатель постоянного тока, а после набора скорости, соответствовавшей синхронному ходу, коммутатор уже не переменял направление в роторе, и двигатель работал как синхронный переменного тока. Система требовала для запуска разгонный двигатель, при перегрузке синхронность хода нарушалась, магниты начинали тормозить вращение вплоть до полной остановки. Поэтому широкого распространения синхронные двигатели не получили.
В основу идеи асинхронного (он же индукционный) двигателя был положен опыт Д.-Ф. Араго (1824 г): в лёгком медном кружке, соосном вращающемуся вокруг вертикали подковообразному магниту, наводятся индукционные токи, образованное ими магнитное поле взаимодействует с магнитом, и кружок так же начинает вращаться.
В 1879 г. У. Бейли сконструировал мотор, в котором два электромагнита с четырьмя крестообразно расположенными полюсами он намагничивал, с разной полярностью, с помощью выключателя. Подвешенный над ними медный кружок вращался без подведения к нему (как ротору) тока, в отличие от двигателей постоянного тока или синхронных переменного. Понятно, что мощность и КПД такого устройства чрезвычайно малы, а заменивший выключатель коллектор был чрезвычайно сложен.  Но до реализации идеи оставался только шаг. Он был сделан с развитием техники многофазных токов, которая, собственно, и появилась-то благодаря разработке электродвигателей переменного тока.
В 1888 г. итальянский физик Галилео Феррарис и изобретатель из Хорватии, работавший в США, Никола Тесла открыли явление вращающегося электромагнитного поля. Оно создаётся двумя или более неподвижными катушками, расположенными под углом друг к другу, в которых протекают одинаковые по величине, но сдвинутые друг относительно друга по фазе переменные токи. В результате возникает тот же эффект перемены магнитных полюсов (по кругу), которого добился в своем двигателе У. Бейли — но без всяких коммутаторов и скользящих контактов: перемагничиванием управляет сам ток.
На основе этого эффекта Н. Тесла сконструировал двухфазный асинхронный двигатель. Чтобы получить двухфазный ток из однофазного, Н. Тесла построил генератор, который сразу давал два переменных тока с разностью фаз в четверть периода. В нём между полюсами магнита вращались две взаимно перпендикулярные катушки, и когда витки одной находились под полюсами и в них индуцировался максимальный ток, витки другой находились между полюсами и ЭДС в них была равна нулю — вот вам и сдвиг фаз на 90 .
Трёхфазный ток можно получить аналогично, используя три катушки под углом 60 друг к другу. Двигатель Тесла оказался лучше и надёжней всех существовавших. Обмотка статора была выполнена в виде катушек, насаженных на выступающие полюса, концы их выведены на кольца, расположенные на валу. Ротор — в виде барабана с двумя взаимно перпендикулярными, замкнутыми на себя катушками. Кстати, Г. Феррарис тоже построил двухфазный двигатель с медным сплошным ротором и сосредоточенной обмоткой на статоре, мощностью в несколько ватт, КПД 50 %. Но сам считал идею неперспективной. Между тем, уже в 1889 г. Вестингауз Электрик Компани выпустила в продажу первую партию электромоторов Тесла. Это ознаменовало начало новой эры в электротехнике.
А вскоре индукционный двигатель Теслы был значительно переработан и усовершенствован Михаилом Осиповичем Доливо Добровольским.

Оставить комментарий

Популярные посты:

niger

Займ под ПТС автомобиля: преимущества, подводные камни и что нужно знать перед сделкой

irushonok

Коровин - Летнее утро. Охотино

matsam

Утреннее

kadochnikoff

Не осилил №7

ru_aviation

Музей УГМК самолеты: советский дальний тяжёлый сверхзвуковой самолёт Ту-22А

fonzeppelin

РКН заблокировал фикбук

jjnatt

Где зимует лЕтует Дед Мороз

matsam

Дали в заднюю

tvin270584

Как определиться с выбором раковины для кухни

• Ранее
• Архив