Тесла переменный ток – Герой «Войны токов». Как Никола Тесла изменил мир при помощи электричества | Люди | Общество

Тесла переменный ток – Герой «Войны токов». Как Никола Тесла изменил мир при помощи электричества | Люди | Общество

Posted on

Содержание

Изобретения Николы Теслы — История изобретений

В этой большой обзорной статье мы поговорим о том, что изобрёл Никола Тесла, выдающийся изобретатель и учёный. Мы постараемся описать все наиболее важные из его изобретений, а также расскажем о тех, о которых вы могли и не знать.

Никола Тесла — это, пожалуй, один из самых известных изобретателей в мире наравне с Архимедом или Леонардо да Винчи, чей вклад в мировую науку крайне трудно переоценить. Родился и вырос Тесла в Сербии, где и получил образование. Уже со студенческих лет он проявлял самостоятельность мышления и тягу к изобретательству. Позже он переезжает во Францию, а затем в США, где и проживает большую часть своей жизни, занимаясь изобретательством. Количество его патентов включает в себя более 150 изобретений и различных усовершенствований. Некоторые даже считают, что именно Никола Тесла изобрёл 20-й век, так как он был не просто практиком, но и теоретиком.

Интересы Теслы лежали в основном в сфере радиотехники и электротехники, а также в области изучения свойств электромагнетизма и передачи электричества на большие расстояния. Основные его изобретения связаны с переменным током и электрическими машинами, использующим его. Также в нашей статье мы поговорим об изобретениях Теслы в области беспроводного освещения и беспроводной передачи электроэнергии.

Жизнь Теслы в целом была трудной и порой крайне неудачной. Далеко не все его изобретения были коммерчески успешными, он часто становился банкротом или жертвой обмана (Эдисон кинул его на большую сумму) или обстоятельств (например, известный пожар в его лаборатории уничтожил множество прототипов).

Безусловно, что теоретический вклад Теслы огромен, но нас в этой статье будут интересовать прежде всего практические реализации его идей и задумок, поэтому давайте посмотрим на список изобретений Николы Тесла. Для удобства навигации по статье предоставляем небольшое содержание:

Переменный ток

DC — постоянный ток, AC — переменный ток

Прежде чем научиться использовать переменный ток, его необходимо сначала получить. В общем-то о переменном токе физики знали уже давно (со времён открытия электромагнитной индукции) и Тесла его как таковой не открывал, но тогда все полагали, что переменный ток — это попросту «мусор», который вряд ли как-то получится использовать. Тесла же был другого мнения и сразу увидел весь потенциал переменного тока.

Постоянный ток непрерывно течёт в одном направлении; переменный ток меняет своё направление 50 или 60 раз в секунду и у него можно изменять напряжение до высоких уровней, минимизируя при этом потери мощности на больших расстояниях. Позже напряжение переменного тока можно понижать, чтобы использовать его на заводах или в жилых домах. Тесла понял, что будущее принадлежит переменному току.

Тесла описал свои двигатели и электрические системы в статьей «Новая система двигателей переменного тока и трансформаторов», которую он презентовал в Американском институте инженеров-электриков в 1888 году. Именно тогда Джордж Вестингауз заинтересовался разработками Теслы, и однажды он посетил его лабораторию и поразился увиденному. Никола Тесла построил модель многофазной системы из понижающих и повышающих трансформаторов переменного тока, а также двигателя переменного тока. Так началось партнёрство Ветсингауза и Теслы. Позже Никола Тесла получил 40 патентов на свои изобретения в США, а Вестингауз выкупил их все, чтобы обеспечить себя богатством, а Америку переменным током.

Ниже мы как раз и поговорим об этих машинах и о том, как в США внедрялась многофазная система электроснабжения.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока — это электрическая машина, которая является составной частью полифазной системы электроснабжения Теслы, о которой речь пойдёт ниже. Генератор создаёт переменный ток, используя механическую работу (например, генераторы, установленные на дамбах, использующие падающую на их лопасти воду).

Мы не будем объяснять принцип работы генератора. Посмотрите видео ниже, если хотите понять подробнее.

Альтернатор Теслы (другое название генератора переменного тока) превосходил все другие по той простой причине, что он был действительно эффективен на практике. Свой генератор Тесла изобрёл ещё будучи на 2 курсе и уже тогда обращался к своим преподавателям с идеей использования переменного тока, но от его идей все отмахивались, как от бредовых. Некоторые профессора даже просто смеялись над его изобретениями.

В 1882 году Тесла работает в Париже и создаёт первый рабочий прототип своего генератора.

Приехав в 1884 году в США, Тесла направился к тогда уже известному изобретателю и коммерсанту в области электричества Томасу Эдисону и устроился к нему на работу. Попутно Тесла предлагал Эдисону свои идеи по использованию переменного тока, но Эдисон считал, что он сошёл с ума, раз думает, что переменный ток можно хоть как-то использовать. Дошло даже до того, что Тесла, не поняв сарказма Эдисона, подумал, что получит большую сумму от Эдисона, если сделает несколько десятков определённых изобретений на заказ. Тесла их сделал, а Эдисон сказал, что пошутил, а Тесле рекомендовал научиться понимать американский юмор.

В 1891 году Тесла получает в США патент на первый в мире альтернатор.

Генератор переменного тока 1891 года

Патент Теслы на генератор переменного тока

Многофазный генератор Теслы мощностью 500 л.с. (около 370 кВт) на выставке Вестингауза

Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока или асинхронная машина — это ещё один этап в развитии идей применения переменного тока. Генератор переменного тока мы уже обсудили, значит электричество мы получаем, но что с ним делать дальше? У нас ведь нет машин, которые бы работали от переменного тока! Вот Тесла их и изобрёл.

Патент Теслы на электрический двигатель 1888 года

В 1880-е года множество изобретателей пыталось изобрести рабочие варианты двигателей переменного тока, но сделать этого не удавалось. Галилео Феррарис занимается теоретическим исследованием создания двигателей переменного тока и приходит к ошибочному выводу, что они попросту не могут быть эффективными и коммерчески успешными. Это добавило мотивации изобретателям всего мира, это звучало как вызов — создать эффективный двигатель переменного тока. Тесла отвечает на этот вызов и демонстрирует в 1887 году свой первый вариант двигателя, работающего на переменном токе, а в 1887 году совершенствует свою модель, выпуская вторую машину.

Один из оригинальных электрических моторов Теслы 1888 года.

Основная причина, по которой рациональное использование двигателей переменного тока казалось невозможным, заключалась в том, что они были однофазовыми. Тесла же обосновал теоретически и доказал практически, что можно не ограничиваться одной фазой, а делать две или больше фаз.

На картинке ниже показано схематически устройство двух- и трёхфазных двигателей переменного тока:

Позже Тесла изобретает и патентует множество модифицированных моторов и двигателей переменного тока. Все эти патенты, как писалось выше, Тесла продаёт Вестингаузу.

Двухфазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

4-х фазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

Полифазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

Многофазная система электроснабжения

Тесла обратил внимание, что электрические станции постоянного тока Эдисона неэффективны, а Эдисон уже застроил ими всё Атлантическое побережье США. Чтобы преодолеть недостатки постоянного тока, надо было, по идее Теслы, использовать переменный ток. Многофазной такая система называется потому, что двигатели и генераторы имеют несколько фаз (см. пояснения выше).

Лампа Эдисона

Лампы Эдисона были слабыми и неэффективными при использовании постоянного тока. Вся эта система имела один большой недостаток в том, что она не могла транспортировать электричество на расстояние более 3 км из-за неспособности изменять напряжение до высокого уровня, необходимого для передачи на большие расстояния. Поэтому электростанции постоянного тока устанавливались с интервалом в 3 км.

Схема работы многофазных систем электроснабжения

Переменный ток, как писалось выше, мог достигать больших напряжений и поэтому его можно было передавать на огромные расстояния (выйдите из дома и посмотрите на ближайшие высоковольтные линии электропередач, это оно самое).

Когда Эдисон узнал, что у него появился столь мощный конкурент, он понял, что может потерять свою империю постоянного тока. Именно так и началась война между Вестингауза вместе с Теслой против Эдисона, которую назовут войной токов. Эдисон начал усиленно пытаться дискредитировать изобретение Теслы, показывая, что переменный ток более опасен для жизни, чем постоянный.

Стоит также отметить, что когда Тесла приехал в США, то сначала он предложил свои разработки Эдисону, но он назвал всё это вздором и сумасшествием.

Эдисон бил переменным током животных на публике, чтобы привести их в ярость и доказать, что этот вид тока опасен. Однажды Эдисон узнал об идее одного врача, об использовании переменного тока для умерщвления людей. Реализация не застала себя ждать. Так был изобретён электрический стул, который впервые применили к Уильяму Кеммлеру, виновному в убийстве своей любовницы.

Эдисон долго не мог придумать для своего нового изобретения название, но ему больше всего нравилось слово «увестингаузить», правда ни один из них, как мы теперь видим, не прижился.

Читайте также отдельную статью про изобретения Томаса Эдисона.

Тесла тоже не сидел без дела и отвечал на все попытки дискредитации Эдисона. Он стремился наоборот показать, что переменный ток не опасен и показывал это, при помощи скин-эффекта.

Австралийский любитель электрического эксгибиционизма Питер Террен бьёт себя в течение 15 секунд током в 200 000 вольт при помощи катушки Тесла, демонстрируя скин-эффект.

Как мы знаем, Тесла и Вестингауз в конечном итоге победили, поэтому переменный ток стал повсеместным явлением. Понадобилась целая экономическая и юридическая война, чтобы обеспечить Америку и весь мир более прогрессивным изобретением.

Катушка или трансформатор Теслы

Тесла изобрёл свою катушку примерно в 1891 году. В то время он повторял эксперименты Герниха Герца, который обнаружил электромагнитное излучение тремя годами ранее. Тесла решил запустить его устройство вместе с высокоскоростным генератором переменного тока, который он разрабатывал в рамках улучшения системы дугового освещения, но он обнаружил, что ток высокой частоты перегревает стальной сердечник и плавит изоляцию между первичной и вторичной обмотками в катушке Румкорфа, которая использовалась по умолчанию в экспериментах Герца. Для устранения этой проблемы Тесла решает изменить конструкцию таким образом, чтобы образовался воздушный зазор между первичной и вторичной обмотками, вместо изоляционного материала. Тесла сделал так, что сердечник мог быть перемещён в различные положения в катушке. Тесла также установил конденсатор, который обычно используются в таких установках между генератором и его первичной катушкой обмотки, чтобы избежать выгорания катушки. Экспериментируя с настройками катушки и конденсатора, Тесла обнаружил, что он мог бы воспользоваться возникающим резонансом между ними для достижения более высоких частот.

В катушке трансформатора Теслы конденсатор, после пробивания короткой искры, подключался к катушке из нескольких витков (первичная катушка), формируя таким образом резонансный контур с частотой колебания, как правило, 20-100 кГц, определяемый ёмкостью конденсатора и индуктивностью катушки.

Конденсатор заряжался до напряжения, которое необходимо для пробоя воздушного искрового промежутка, при входном линейном цикле, что достигает примерно 10 киловольтам при использовании линейного трансформатора, который подключён через воздушный зазор. Линейный трансформатор был спроектирован так, чтобы иметь более высокую, чем обычно, индуктивность рассеяния (параметр, отражающий неидеальность трансформатора), чтобы выдерживать короткое замыкание, возникающее в то время, когда зазор оставался ионизированным, или в течение нескольких миллисекунд, пока ток высокой частоты не исчезал.

Искровой разрядник настраивался таким образом, чтобы его пробой происходил при напряжении, которое несколько меньше пикового выходного напряжения трансформатора, чтобы максимизировать напряжение на конденсаторе. Внезапный ток, проходящий через искровой промежуток, вызывает резонанс первичной резонансной цепи на её резонансной частоте. Кольцевая первичная обмотка магнитно соединяет энергию с вторичной обмоткой в течение нескольких радиочастотных циклов, пока вся энергия, которая первоначально была в первичной обмотке, не перенесётся на вторичную. В идеале зазор затем прекращает проведение тока (гашение), захватывая всю энергию в колебательный вторичный контур. Обычно промежуток снова начинает расти, а энергия вторичных передач возвращается к первичной цепи в течение ещё нескольких радиочастотных циклов. Цикл энергии может повторяться несколько раз, пока искровой промежуток окончательно не ослабнет. Как только зазор прекратит проводить ток, трансформатор начнёт заряжать конденсатор. В зависимости от напряжения пробоя искрового промежутка, он может срабатывать много раз на протяжении всего цикла переменного тока.

Более заметная вторичная обмотка с значительно большим количеством витков более тонкой проволоки, чем у вторичной, была расположена для перехвата части магнитного поля первичной обмотки. Вторичная система была сконструирована так, чтобы иметь такую же частоту резонанса, что и первичная, используя только паразитную ёмкость (нежелательная ёмкостная связь) самой обмотки на «землю», а также любую клемму, расположенную в верхней части вторичной обмотки. Нижний конец длинной вторичной обмотки должен быть заземлён.

Применение катушек Тесла

Применение можно разделить на практическое и чисто декоративное. Практическое применение тока катушки Тесла нашли в радиоуправлении, радио и беспроводной передачи энергии для питания различных устройств (например, лампочек). Генератор Теслы обнаружил и неожиданное применение в медицине. Арсен Д’Арсонваль применил токи, создаваемые генератором, для физиотерапевтического воздействия на поверхность кожи и слизистые различных органов человека. Ток проходил по поверхностным слоям кожи и оказывал тонизирующий и оздоровляющий эффект. Также катушки Тесла применяются для работы газоразрядных лапм и обнаружения течи внутри вакуумных систем.

Но гораздо большую распространённость катушки Тесла получили в сфере спецэффектов и декораций, ведь разряды, создающиеся трансформатором Тесла выглядят крайне эффектно и красиво.

Пример работы катушки Тесла можете посмотреть на видео:

Интересно также понаблюдать и за музыкальными свойствами данных катушек, которые достигаются за счёт изменения частоты:

Интересно, что в своё время в 20-м веке пытались продавать катушки Теслы, как эффективный способ защитить вашу машину от угона:
Также подобные катушки используются в различных центрах, чтобы развлечь посетителей и попытаться увлечь молодёжь красотой физических эффектов, а также в аттракционах:

Беспроводное освещение

В 1891 году Тесла усовершенствовал передатчик волн, изобретённый Герцом, который был необходим для радиочастотного снабжения энергией, переделав его в систему освещения, состоящую из газоразрядных ламп.

В этом же году он продемонстрировал в Колумбийском колледже своё изобретение.

Когда мы говорим о том, что освещение беспроводное, не имеются в виду радиоволны, речь идёт об электростатической индукции.

В руках у Теслы две длинные трубки Гейсслера , которые похожи на неоновые лампы.

В 1893 году в Чикаго проходит всемирная выставка, где Тесла демонстрирует своё изобретение. Лампы были не только беспроводными, но и люминесцентными.

В 1894 году новое достижение. Удаётся зажечь фосфорную лампу накаливания в своей лаборатории, используя резонансный метод взаимоиндукции.

Правда широкого коммерческого применения такая лампа найти не смогла, но резонансный метод индуктивной связи сейчас применяется повсеместно в электронике.

Башня Теслы

Тесла не остановился на беспроводной системе освещения и пошёл дальше. Он решил, что можно в принципе не использовать высоковольтные провода для передачи тока и передавать всю электроэнергию посредством воздуха. Для этого он хотел построить огромную экспериментальную установку в Нью-Йорке, известную как башня Теслы или башня Ворденклиф. Позже, проводя свои эксперименты и наблюдения над молниями, Тесла пришёл к ошибочному выводу, что может использовать весь земной шар, чтобы проводить ток.

Одна из страниц патента на башню Теслы

Деньги на строительство от получил от известного в то время финансиста Дж. П. Моргана, которому он сообщил, что башня будет использоваться для трансатлантической беспроводной телефонии и вещания, на чём Морган планировал заработать. По сути это была первая подобная башня в своём роде.

В 1901 году началось строительство башни и продолжалось до 1903 года. Вторую башню-приёмник планировалось построить около Ниагарского водопада. Когда первую башню в  Ворденклифе почти достроили, Морган понял, что беспроводная передача электроэнергии может привести к обрушению всего рынка, в котором он имел вложения (ему принадлежала Ниагарская ГЭС), то он прекратил финансирование проекта Теслы. В мае 1905 года Тесла также потерял свой доход от патентов по истечению срока, поэтому он оказался банкротом и завершить строительство второй башни так и не удалось.

Как устроена башня Теслы

Башня в Ворденклифе представляла из себя огромную катушку Теслы высотой около 60 метров, на верхушки которой была большая медная сфера. Башня генерировала молнии длиной до 40 метров, а гром от высвобождаемой электроэнергии порождал гром, который можно было услышать за 24 километра от башни. Вес башни достигал 55 тонн, а диаметр 21-го метра.

Башня Уорденклифф изнутри

В 1905 году был произведён тестовый пуск, который произвёл шокирующий эффект. В газетах писалось, что Тесла сумел зажечь небо над океаном на тысячи миль. Вокруг же самой башни лошади получали удары током и даже крылья бабочек наэлектризовались до такой степени, что вокруг них можно было видеть «Огни Святого Эльма» (коронный разряд).

К сожалению, башню снесли в 1917-м году.

Изобретение радио и радиоуправления

Тесла демонстрирует свою радиоуправляемую лодку

20-й век крайне богат на различные изобретения и технические новинки. Многие изобретались параллельно в различных вариациях, при этом кто-то патентовал свои изобретения, а кто-то это сделать не мог или не хотел по каким-то причинам. Поэтому достаточно сложно установить, кто же первым изобрёл радио. Так, например, в США считают, что радио изобрели Дэвид Хьюз, Томас Эдисон и Никола Тесла, которые сделали соответствующий технический вклад для этого изобретения; в Германии полагают, что радио изобрёл Генрих Герц, а во Франции — Эдуард Бранли; В Белоруссии в изобретатели радио записывают Якова Наркевича-Иодку; В Бразилии полагают, что изобретателем радио был Ландель де Муру; в Англии — Оливер Джозеф Лоджа; в СССР же общепринятым было считать изобретателем радио Александра Степановича Попова и так далее ещё для многих стран. Гульермо Маркони же следует считать не изобретателем радио, как технологии или законченной системы, а как создателем первой успешной в коммерческом плане реализации системы радио.

Все их патенты и изобретения появлялись в промежутке 1880-1895 годов и все они занимались исследованием радиоволн. Попросту говоря, они все были изобретателями радио в той или иной степени, делая свой вклад в развитие теории передачи информации.

Но что же сделал Тесла? А он сделал тоже не мало. Он описал принципы, по которым можно было передавать радиосигнал на большие расстояния, провёл ряд собственных экспериментов по передаче сигналов, а также создал первую радиоуправляемую лодку, которую продемонстрировал на электротехнической выставке в 1898 году. Правда он не считал, что при помощи радиоволн возможно общение.

Радиоуправляемая лодка Николы Теслы

Одна из страниц патента на радиоуправляемую лодку Николы Тесла

На видео вы можете посмотреть лодку, которую собрали в 2015 году по подобию той, что была у Теслы:

Лодка контролировалась при помощи радиоуправления. Тесла продемонстрировал эту лодку в 1898 году на выставке электротехнике в Мэдисон Сквер Гарден. Там она произвела фурор. Представьте себе людей того времени, которые не понимали, каким образом Тесла управляет лодкой, приказывая ей плыть в то или иное место. Кроме слова «магия» здесь сложно что-то было подобрать для обывателя того времени.

Хотя газетчики того времени сразу начали называть изобретение Теслы «радиоуправляемой торпедой» (видимо, из-за того, что в то время Томас Эдисон пытался изобрести подобную торпеду и продать военным), сам же Тесла не нацеливался на войну. В 1900 году журнал Centure взял интервью у изобретателя, где тот сообщил, что целью его изобретения является попытка создать «искусственный интеллект», так как современные автоматы попросту заимствуют разум человека и откликаются только на его приказы. Тесла полагал, что однажды люди сумеют создать машину со своим собственным разумом. Что же, спустя более чем 100 лет мы пока можем утверждать, что такой машины мы не создали.

Позже во время Второй мировой войны нацисты догадаются использовать радиоуправления для создания дистанционно управляемых танков.

Рекомендуем также интересную статью про современные российские разработки в области боевой робототехники.

Безлопастная турбина Теслы

Турбина Теслы из музея

Эту турбину Тесла запатентовал в 1913 году. Изобретение турбины без лопастей по сути было вынужденным, так как для изготовления турбины с лопастями не было подходящих технологий, да и аэродинамическая теория ещё не была создана, поэтому Тесла решил использовать эффект пограничного слоя, а не давление вещества на лопатки, как сейчас широко распространено в традиционных турбинах.

Устройство турбины Теслы

Часто можно встретить утверждения, что КПД его турбины может теоретически достигать 95%, но на практике на заводах Вестингауза такая турбина показала КПД в районе 20%. Хотя позже различные модификации турбины другими изобретателями доводили КПД до 40% и более.

Путь жидкости в турбине Теслы

Очень хорошо принципы работы турбины Тесла на английском языке объяснены в этом видео:

По состоянию на 2016 год турбина Теслы так и не нашла широкого коммерческого использования с момента своего изобретения. Пока что ей удалось найти узкое применение в насосах. Связано это в первую очередь с тем, что диски внутри турбины сильно деформируются во время работы и это сказывается на общей эффективности применения турбины. Хотя сейчас продолжаются технологические поиски, чтобы решить все возникающие проблемы. Сравнительно недавно вопрос о деформации дисков частично был решён с использованием новых материалов, таких как углеродное волокно.

Клапан Тесла

Труба с клапаном Теслы в разрезе

Данный клапан был изобретён Теслой в 1920 году и почему-то многие даже не слышали об этом интересном изобретении. Суть в том, что этот однонаправленный клапан не имеет подвижных частей. Затор в клапане создаётся за счёт того, что основной поток ветвится и его ответвления направляются обратно, что постепенно замедляет основной поток.

Когда газ или жидкость течёт в прямом направлении, они слегка отклоняют и текут как бы по зигзагу, но не находя большого сопротивления. Можете посмотреть это на видео ниже, где для наглядности в поток добавлены шарики:

Однако, когда поток течёт в обратном направлении, то он ветвится таким образом, что ответвлённый поток направляется против основного, что вызывает сопротивление. И так повторяется на каждом ответвлении, из-за чего поток останавливается. Этот принцип вы можете наблюдать на видео ниже:

Конечно, нужно понимать, что данный клапан не предназначен для того, чтобы быть пробкой для бутылки или что-то в этом роде, так как он плохо работает при низком давлении потока. Однако, стоит начать использовать высокое давление, как соотношение давления между основным и ответвлённым потоком выравниваются.

Тесла изобрёл клапан, когда разрабатывал бесступенчатую турбину. Но так оказалось, что клапан стал самостоятельным изобретением, так как Тесла понял, что турбина лучше взаимодействует с ламинарным потоком, а клапан лучше работает с импульсным.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ …

Никола Тесла и передача электроэнергии переменным током

АЛЕКСАНДР МИКЕРОВ, д. т. н., проф. каф. систем автоматического управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

АЛЕКСАНДР МИКЕРОВ, д. т. н., проф. каф. систем автоматического управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

Почти весь XIX век в практических применениях безраздельно господствовал постоянный ток. Главным препятствием широкой электрификации в то время была невозможность передачи электроэнергии на большие расстояния, а переходу на переменные токи мешало отсутствие эффективных электродвигателей переменного тока. Решение было найдено в новаторских работах гениального электротехника Николы Тесла.

Причин популярности постоянного тока тогда было несколько. Прежде всего, источниками тока служили гальванические батареи, и все производимые генераторы и моторы также были постоянного тока. Инженеры мыслили электрогидравлическими аналогиями, в которые не укладывалась идея потоков, меняющих свое направление, поэтому, например, приверженность Эдисона постоянным токам казалась вполне оправданной. Между тем недостатки устройств постоянного тока становились все более очевидными в связи с плохой работой коллектора электрических машин (искрением и износом), проблемами освещения и, главное, невозможностью передачи электроэнергии на большие расстояния.

Электрическое освещение стали использовать после появления дуговых ламп, среди которых наиболее простой была свеча Яблочкова в виде двух вертикально расположенных угольных электродов, разделенных слоем изолирующего материала [1–4]. Вскоре выяснилось, что на постоянном токе разнополярные электроды сгорают неодинаково, поэтому Яблочков предложил питать свечи переменным током, для чего совместно с известным французским заводом Грамма разработал специальный генератор переменного тока, конструкция которого оказалась столь удачной, что его производство доходило до 1000 штук в год [2]. Другое важное изобретение Яблочкова — это схема «дробления света» с использованием индукционной катушки (прообраза современного трансформатора) для параллельного питания от одного генератора любого числа свечей, подобно газовому освещению.

Однако эксплуатация выявила серьезные недостатки дугового освещения, особенно в быту: необходимость замены свечей через каждые два часа, шум, мерцание, большая дороговизна по сравнению даже с газом. Поэтому уже с начала 1890-х гг. электрические свечи были почти повсеместно вытеснены лампами накаливания Эдисона и применялись только в прожекторах или для больших пространств. Тем не менее, именно Яблочкову мы обязаны введением переменных токов в практическую электротехнику, что, в конечном счете, привело к решению острой проблемы дальней передачи электроэнергии, называемой тогда проблемой «распределения света».

Освещение по системе Эдисона имело низкое напряжение, 110 В, поэтому в каждом районе требовалось строить свою электростанцию. Например, в Петербурге из-за дороговизны земли такие электростанции ставились на баржах, стоящих в реках Мойке и Фонтанке [2]. Было ясно, что крупные генерирующие станции выгоднее строить вблизи рек и угольных бассейнов, вдали от городов. Но тогда для дальней передачи нужно или увеличивать сечение подводящих проводов, или повышать напряжение. Для проверки первого подхода на практике русский изобретатель Федор Апполонович Пироцкий предлагал использовать железнодорожные рельсы. Второй путь (повышение напряжения) был испробован французским инженером, впоследствии академиком Марселем Депре (Marcel Deprez), построившим несколько линий передачи постоянного тока с напряжением до 6 кВ. Первая из них, с напряжением 2 кВ, имела длину 57 км и питала двигатель постоянного тока с насосом для искусственного водопада на Мюнхенской электротехнической выставке 1882 г. [2, 4]. Однако для систем освещения такое высокое напряжение было непригодно.

Более простое решение — переход на однофазный переменный ток с повышающими и понижающими трансформаторами — было предложено известной компанией «Ганц и Ко» из Будапешта для освещения оперных театров в Будапеште, Вене и Одессе [2]. Талантливые инженеры этой компании, Микша Дери (Miksa Dèri), Отто Блати (Otto Blathy) и Карой Циперновски (Karoly Zipernowsky), создали в 1884 г. наиболее совершенные конструкции трансформатора (и они же придумали сам этот термин). Отто Блати также изобрел первый электрический счетчик электроэнергии и прославился как выдающийся шахматист.

Рис. 1. Дистанционная передача Депре

Рис. 1. Дистанционная передача Депре

Однако развитие промышленности требовало мощных приводов, которые не могли быть созданы на базе электродвигателей переменного тока с питанием от однофазной осветительной сети. Эта проблема формулировалась как «электрическая передача механической энергии» или «передача силы»[4]. Одно из ее первых решений было предложено Депре в 1879 г. в виде дистанционной передачи в опытный вагон движения поршней паровой машины (рис. 1) [5].

У нее был датчик в виде щеточного коммутатора (1) и приемник (2), содержащий ротор (3) с двумя взаимно перпендикулярными катушками, который в свою очередь был подключен к коммутатору (4) и находился в поле магнита (5). Устройство работало со скоростью до 3000 об/мин и с моментом до 5 Нм. Эта идея позднее получила свое развитие в виде сельсинных передач и шаговых двигателей, однако подходила для использования только в приборных системах.

Решение этой проблемы в целом пришло из-за океана, где появился деятельный человек, интуитивно осознавший грядущий переход на переменный ток. Это был Джордж Вестингауз (George Westinghouse) (рис. 2) — видный американский промышленник в сфере оборудования железных дорог, основатель компании Westinghouse, решивший заняться еще и электротехническим бизнесом [2, 4].

 

Рис. 2. Джордж Вестингауз (1846–1914)

Рис. 2. Джордж Вестингауз (1846–1914)

Для того чтобы выйти на рынок со своей продукцией, ему нужны были новые патенты, поскольку основные патенты в этой области принадлежали Эдисону, Вернеру Сименсу (Verner Siemens) и другим конкурентам. Перевести освещение на переменный ток было сравнительно просто, и Вестингауз легко вышел на этот рынок, закупив европейские генераторы и трансформаторы и запатентовав ряд своих ламп накаливания. В 1893 г. он получи большой подряд на электрификацию Всемирной выставки в Чикаго, установив там 180 тыс. ламп накаливания и тысячи дуговых ламп [4].Однако электрические машины были совсем другим делом, поэтому для их разработки он подыскал через патентное ведомство никому не известного изобретателя Николу Теслу, имевшего десятки патентов на системы переменного тока. На встрече в Нью-Йорке в 1888 г. Вестингауз предложил Тесле уступить ему все уже полученные и будущие патенты в обмен на один миллион долларов, пост технического руководителя завода в Питтсбурге и один доллар за каждую л. с. двигателей и генераторов по системе Теслы, установленных на территории США в течение ближайших 15 лет. Третье условие соглашения сыграло в дальнейшем важную роль. Тесла все эти условия принял, и так началось его плодо­творное сотрудничество с Вестингаузом [4].
Будущий великий электротехник Никола Тесла (рис. 3) родился в семье сербского священника, жившей в Хорватии. Учился в Градском политехникуме и Пражском университете, но, не закончив их, поступил на работу в отделение компании Эдисона в Париже, откуда перебрался в США с рекомендательным письмом от директора отделения самому Эдисону.

Письмо гласило: «Я знаю двух великих людей: один из них вы, а второй — молодой человек, которого я вам рекомендую». Разумеется, Тесла был принят незамедлительно, и ему поручили самую ответственную работу с электротехническим оборудованием, включая ликвидацию аварий.

Рис. 3. Никола Тесла (1856 – 1943)

Рис. 3. Никола Тесла (1856 – 1943)

Впрочем, работа в этой компании продолжалась недолго. Поводом к расставанию якобы послужил отказ Эдисона выплатить обещанную премию в 50 тысяч долларов за совершенствование генераторов постоянного тока. Когда Тесла напомнил об этом шефу, тот сказал: «Молодой человек, вы не понимаете американского юмора» [4]. Однако скорее всего причиной ухода Теслы было упорное нежелание Эдисона разрешать молодому сербу заниматься бесколлекторным электродвигателем переменного тока, с мечтой о котором Тесла прибыл из Европы. Поэтому, разумеется, Тесла с радостью принял предложение Вестингауза, которое предоставляло ему прекрасные возможности для работы над своей идеей.

Еще в мае 1888 г. Тесла получил семь патентов США на системы переменного тока и бесщеточные двигатели [4]. Главным в них было новаторское предложение строить всю цепочку генерации, передачи, распределения и использования электроэнергии как многофазную систему переменного тока, включающую генератор, линию передачи и двигатель переменного тока, названный Теслой «индукционным». Пример такой системы показан на рис. 4.

Здесь: 1 — синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов и с двумя взаимно перпендикулярными фазами обмотки ротора (2), соединенными через контактные кольца (3) и линию передачи (4) с двухфазным индукционным двигателем (5) с обмоткой статора (6) и ротором (7) в виде стального цилиндра со срезанными сегментами [4]. Действие такого двигателя, называемого теперь асинхронным, объяснялось формированием «перемещающегося», а по современной терминологии вращающегося магнитного поля. Для линии дальней передачи предлагалось включение двухфазных повышающего и понижающего трансформаторов. В мае того же года Тесла выступил с большим докладом о многофазных системах на семинаре Американского института инженеров-электриков AIEE (предшественника IEEE). Продолжая исследования, он вскоре реализовал и другие идеи: двухфазный и трехфазный асинхронный двигатель с обмоткой в звезду, трехфазный генератор с нейтралью и без, трех- и четырехпроводные линии электропередачи и т. д. Всего по многофазным системам у Теслы был 41 патент [2].

Рис. 4. Двухфазная система Теслы

Рис. 4. Двухфазная система Теслы

Несомненно,Тесле принадлежит патентный, а Вестингаузу промышленный приоритет на многофазные системы переменного тока, поскольку им сразу же было развернуто массовое производство двигателей, генераторов и другой аппаратуры таких систем. Вершиной этой бурной деятельности было строительство в 1895 г. самой крупной по тем временам Ниагарской электростанции на американском берегу Ниагарского водопада, высота которого составляла 48 метров. На плотине было установлено 10 двухфазных генераторов по 3,7 мВт каждый, а также проложена линия электропередачи 11 кВ длиной 40 км в Буффало, где был создан промышленный район с многочисленными потребителями электроэнергии переменного тока [2, 4].

Рис. 5. Опыт Теслы

Рис. 5. Опыт Теслы

Однако Теслу тяготила производственная деятельность, и он ушел от Вестингауза, желая и дальше развивать идею дальней передачи электроэнергии, но уже без проводов. Этим он и стал с увлечением заниматься в собственной лаборатории.Его первой мыслью было создать с помощью высоковольтного и высокочастотного излучателя мощное электрическое поле, действующее на значительные расстояния, из которого потребитель мог бы черпать электроэнергию. Тесла изобретает первый электромеханический СВЧ-генератор, использованный позднее в первых радиостанциях и для индукционного нагрева, передающую и приемную антенны, а также резонансный контур приемника для выделения определенной частоты. Всех поразил опыт Теслы, когда при включении генератора безо всяких проводов в его руках загоралась электрическая лампа, как показано на рис. 5.

Тесла был в одном шаге от изобретения радио, но не пошел по этому пути, поскольку его занимала мысль о передаче электроэнергии, а не информации. Однако именно ему принадлежит приоритет в создании телемеханики, реализованной в 1898 г. в виде дистанционно управляемого водяного катера.

Тем временем, многочисленные опыты показывали, что электролампу удается зажигать только на расстоянии не более нескольких сотен метров. Тесла попытался реализовать другой способ передачи электро­энергии: не через атмосферу, а прямо сквозь землю путем возбуждения в земном шаре, как огромном конденсаторе, поверхностных стоячих волн, в пучности которых можно было отбирать энергию в любой точке поверхности Земли. Для этого он построил в местечке Уорденклиф под Нью-Йорком огромную антенну с мощным надземным и подземным возбудителями, подключенными к отдельной электростанции, как показано на рис. 6. Опыты с этой башней по беспроводной передаче электроэнергии в период с 1899 по 1905 г., судя по всему, не дали желаемого эффекта, поскольку Тесла их неожиданно забросил, не опубликовав результатов. И ученые до сих пор спорят, чего же все-таки достиг Тесла в этом эксперименте, поскольку он работал без помощников и не оставил никаких записей [4, 6].

Рис. 6. Башня Уорденклифф

Рис. 6. Башня Уорденклифф

Задача беспроводной передачи электроэнергии не решена до сих пор. Последние достижения используют узконаправленные микроволновое или лазерное излучения для удаленного электропитания космических аппаратов от спутника с солнечными батареями или от управляемых дронов [7]. Экспериментально доказана возможность передачи порядка десятка киловатт на расстояние километров. Другое направление разработок — это лазерное оружие, предвозвестником которого был знаменитый «Гиперболоид инженера Гарина».
Тем не менее заслуги Теслы были всемирно признаны. В честь него единица индукции магнитного поля в системе SI названа «тесла», он был избран членом и почетным доктором наук многих академий и университетов. Одна из самых престижных наград IEEE — медаль Теслы — ежегодно присуждается за выдающиеся заслуги в области производства и использования электроэнергии. Тесле принадлежит около 800 патентов, причем, в отличие от патентов Эдисона, они считаются более новаторскими. Существует несколько памятников Тесле и посвященных ему музеев, среди которых самый впечатляющий находится в Белграде, выпущены банкноты с его портретом (рис. 7).

Рис. 7. Банкнота Сербии

Рис. 7. Банкнота Сербии

Однако личная жизнь Теслы сложилась неудачно [4, 6]. В конце XIX в. в США разразился экономический кризис, поставивший компанию Вестингауза на грань разорения. Узнав об этом, Тесла явился в штаб-квартиру своего бывшего патрона и публично разорвал их первичное соглашение, потеряв около 10 млн долларов, причитавшихся ему в соответствии с третьим пунктом этого договора. Буквально через две недели после этого великодушного жеста дотла сгорела его великолепная лаборатория, и он остался без средств. В отличие от Эдисона, он не был бизнесменом и вложил все, что у него имелось, в эту лабораторию. После этого Тесла был вынужден проводить свои дальнейшие исследования на различные гранты и пожертвования, в частности, башня Уорденклифф была построена на деньги американского финансиста Моргана.

Биограф Теслы Велимир Абрамович писал: «Пытаясь представить себе Теслу, я не вижу его улыбающимся, а наоборот, грустным…» [6]. Тесла не пил вина, никогда не знал женщин, не имел семьи и умер в одиночестве и бедности в отеле «Нью-Йоркер» [4].

Потребность в передаче электроэнергии на большие расстояния возникла в конце XIX в., прежде всего в связи с широким внедрением систем освещения.

  • Такая передача на постоянном токе была технически целесообразной только при высоком напряжении и практически неприемлемой для низковольтного освещения.

  • Линии передачи переменного тока с трансформаторами удовлетворяли задачам освещения, однако для промышленности требовались мощные электродвигатели, все известные конструкции которых были постоянного тока.

  • Решение этой комплексной проблемы было предложено изобретателем Теслой и предпринимателем Вестингаузом, создавшими многофазные системы переменного тока с синхронными генераторами, линиями передачи и асинхронными двигателями.

  • Исследования же Теслы по беспроводной передаче электроэнергии до сих пор не получили практического завершения.

 

 

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Литература
  1. Микеров А. Г. Торжество постоянного тока и роль Томаса Эдисона. Control Engineering Россия. 2016. № 4 (64).
  2. История электротехники / Под ред. И. А. Глебова. М.: Изд-во МЭИ. 1999.
  3. Шателен М. А. Русские электротехники XIX века.  М.-Л.: Госэнергоиздат. 1955.
  4. Цверава Г. К. Никола Тесла (1856–1943). Л.: Наука. 1974.
  5. Электродвигатель в его историческом развитии / Сост. Д. В. Ефремов, М. И. Радовский. Под ред. В. Ф. Миткевича. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1936.
  6. Абрамович В. Метафизика и космология ученого Николы Теслы. http://nowimir.ru/DATA/030025_3_3.htm
  7. Wireless power. https://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_power

Тесла, Никола — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Тесла.
Никола Тесла
серб. Никола Тесла[1]
Tesla Sarony.jpg
Имя при рождении серб. Никола Тесла[1]
Дата рождения 10 июля 1856(1856-07-10)[2][3][…]
Место рождения
Дата смерти 7 января 1943(1943-01-07)[4][2][…](86 лет)
Место смерти
Страна
Научная сфера физик, инженер-механик, инженер-электрик, изобретатель
Место работы Европа, США
Альма-матер
Известные ученики Бернард Дж. Истлунд
Известен как изобретатель,
исследователь, учёный
Награды и премии
Подпись Подпись
Логотип Викицитатника Цитаты в Викицитатнике
Commons-logo.svg Медиафайлы на Викискладе

Никола Те́сла (серб. Ни́кола Те́сла, англ. Nikola Tesla; 10 июля 1856, Смилян, Австрийская империя — 7 января 1943, Нью-Йорк, США) — изобретатель в области электротехники и радиотехники сербского происхождения, учёный, инженер, физик. Родился в Австрийской империи, вырос в Австро-Венгрии, в последующие годы в основном работал во Франции и США. В 1891 году получил гражданство США[6].

Широко известен благодаря своему вкладу в создание устройств, работающих на переменном токе, многофазных систем, синхронного генератора и асинхронного электродвигателя, позволивших совершить так называемый второй этап промышленной революции.

Также он известен как сторонник существования эфира — благодаря своим многочисленным опытам и экспериментам, имевшим целью показать наличие эфира как особой формы материи, поддающейся использованию в технике.

Именем изобретателя названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции). Среди многих наград учёного — медали Э. Крессона, Дж. Скотта, Т. Эдисона.

Современники-биографы считают Теслу «человеком, который изобрёл XX век»[7] и «святым заступником» современного электричества[8].

После демонстрации радио и победы в «Войне токов» Тесла получил повсеместное признание как выдающийся инженер-электротехник и изобретатель. Ранние работы Теслы проложили путь современной электротехнике, его открытия раннего периода имели инновационное значение. В США по известности Тесла мог конкурировать с любым изобретателем или учёным в истории, а также в массовой культуре[9].

Commons-logo.svg Дом, где родился Тесла. В наши дни является музеем. На лужайке стоит его памятник

Ранние годы[править | править код]

Семья Теслы[a] жила в селе Смилян в 6 км от города Госпич, главного города исторической провинции Лика, входившей в то время в состав Австрийской империи[10]. Отец — Милутин Тесла (1819—1879), священник Сремской епархии сербской православной церкви, серб. Мать — Георгина (Джука) Тесла[sr] (1822—1892), в девичестве Мандич, была дочерью священника. 10 июля 1856 года в семье появился четвёртый[11] ребёнок — Никола. Всего в семье было пять детей: три дочери — Милка, Ангелина и Марица и два сына — Никола и его старший брат Дане. Когда Николе было пять лет, его брат погиб, упав с коня[12].

Первый класс начальной школы Никола закончил в Смилянах. В 1862 году, вскоре после гибели Дане, отец семейства получил повышение сана, и семья Теслы переехала в Госпич, где Никола завершил оставшиеся три класса начальной школы, а затем и трёхлетнюю нижнюю реальную гимназию, которую окончил в 1870 году. Осенью того же года Никола поступил в Высшее реальное училище в городе Карловац. Он жил в доме у своей тёти, двоюродной сестры отца, Станки Баранович.

В июле 1873 года Н. Тесла получил аттестат зрелости. Несмотря на наказ отца, Никола вернулся к семье в Госпич, где была эпидемия холеры, и тут же заразился. Вот что рассказывал об этом сам Тесла[13]:

« Мне с детства была предназначена стезя священника. Эта перспектива, как чёрная туча, висела надо мной. Получив аттестат зрелости, я оказался на распутье. Должен ли я ослушаться отца, проигнорировать полные любви пожелания матери или подчиниться судьбе? Эта мысль угнетала меня, и в будущее я смотрел со страхом. Я глубоко уважал своих родителей, поэтому решил заниматься духовными науками. Именно тогда разразилась ужасная эпидемия холеры, которая выкосила десятую часть населения. Вопреки не допускавшим возражений приказам отца я помчался домой, и болезнь подкосила меня. Позже холера привела к водянке, проблемам с лёгкими и прочим заболеваниям. Девять месяцев в постели, почти без движения, казалось, истощили все мои жизненные силы, и врачи отказались от меня. Это был мучительный опыт не столько из-за физических страданий, сколько из-за моего огромного желания жить. Во время одного из приступов, когда все думали, что я умираю, в комнату стремительно вошёл мой отец, чтобы поддержать меня такими словами: «Ты поправишься». Как сейчас вижу его мертвенно-бледное лицо, когда он пытался ободрить меня тоном, противоречащим его заверениям. «Может быть, — ответил я — мне и удастся поправиться, если ты позволишь мне изучать инженерное дело». «Ты поступишь в лучшее учебное заведение в Европе», — ответил он торжественно, и я понял, что он это сделает. С моей души спал тяжкий груз. Но утешение могло прийти слишком поздно, если бы меня удивительным образом не вылечила одна старая женщина с помощью отвара из бобов. В этом не было силы внушения или таинственного воздействия. Средство от болезни было в полном смысле целебным, героическим, если не отчаянным, но оно возымело действие.»
» Карта Австро-Венгрии. Синим отмечены упоминаемые в статье населённые пункты

Выздоровевшего Николу Теслу должны были вскоре призвать на трёхлетнюю службу в Австро-Венгерской армии. Родственники сочли его недостаточно здоровым и спрятали в горах. Назад он вернулся лишь в начале лета 1875 года.

В том же году Никола поступил в высшее техническое училище в Граце (в настоящее время — Грацский технический университет), где стал изучать электротехнику. Наблюдая за работой машины Грамма на лекциях по электротехнике, Тесла пришёл к мысли о несовершенстве машин постоянного тока, однако профессор Яков Пешль подверг его идеи резкой критике, перед всем курсом прочитав лекцию о неосуществимости использования переменного тока в электродвигателях. На третьем курсе Тесла увлёкся азартными играми, проигрывая в карты большие суммы денег. В своих воспоминаниях Тесла писал, что им двигало «не только желание развлечься, но и неудачи в достижении намеченной цели»[11]. Выигрыши он всегда раздавал проигравшим, за что вскоре прослыл чудаком. В конце концов он настолько сильно проигрался, что его матери пришлось взять в долг у своей приятельницы. С тех пор он никогда больше не играл.

17 (29) апреля 1879 умер отец Николы.

Тесла устроился преподавателем в реальную гимназию в Госпиче, ту, в которой он учился. Работа в Госпиче его не устраивала. У семьи было мало денег, и только благодаря финансовой помощи от двух своих дядей, Петара и Павла Мандич, молодой Тесла смог в январе 1880 года уехать в Прагу, где поступил на философский факультет Пражского университета.

Он проучился всего один семестр и был вынужден искать работу.

Австро-Венгрия, Германия и Франция[править | править код]

23-летний Никола Тесла, ок. 1879 год

До 1882 года Тесла работал инженером-электриком в правительственной телеграфной компании в Будапеште, которая в то время занималась проведением телефонных линий и строительством центральной телефонной станции. В феврале 1882 года Тесла придумал, как можно было бы использовать в электродвигателе явление, позже получившее название вращающегося магнитного поля.

Работа в телеграфной компании не давала Тесле осуществить свои замыслы по созданию электродвигателя переменного тока. В конце 1882 года он устроился в Континентальную компанию Эдисона (Continental Edison Company) в Париже. Одной из наиболее крупных работ компании было сооружение электростанции для железнодорожного вокзала в Страсбурге. В начале 1883 года компания направила Николу в Страсбург для решения ряда рабочих проблем, возникших при монтаже осветительного оборудования новой железнодорожной станции. В свободное время Тесла работал над изготовлением модели асинхронного электродвигателя, а в 1883 году демонстрировал работу двигателя в мэрии Страсбурга.

К весне 1884 года работы на страсбургской ж/д станции были закончены, и Тесла вернулся в Париж, ожидая от компании премии в размере 25 тысяч долларов. Попробовав получить причитающиеся ему премиальные, он понял, что этих денег ему не видать и, оскорблённый, уволился[11].

Один из советских биографов изобретателя Б. Н. Ржонсницкий[b] утверждает, что Тесла задумывался о переезде в Россию, однако один из администраторов Континентальной компании Чарльз Бечлор (англ.) уговорил Теслу отправиться в США. Бечлор написал рекомендательное письмо своему другу Томасу Эдисону[11]:

««Было бы непростительной ошибкой дать возможность уехать в Россию подобному таланту. Вы ещё будете мне благодарны, мистер Эдисон, за то, что я не пожалел нескольких часов для убеждения этого молодого человека отказаться от мысли ехать в Петербург. Я знаю двух великих людей — один из них вы, второй — этот молодой человек.»»

В биографиях Теслы других авторов о желании Теслы ехать в Россию ничего не сказано, а текст записки приводится лишь из одного (последнего) предложения. Впервые о записке упоминает первый крупный биограф Теслы Джон О’Нейл. Документально зафиксированного текста записки нет. Современный автор, доктор философии Марк Сейфер полагает, что записки как таковой могло и не существовать.

Америка[править | править код]

Работа у Эдисона[править | править код]
» Н. Тесла с «Теорией натуральной философии…» Руджера Бошковича на фоне катушки ВЧ трансформатора в своей лаборатории на Хаустон-стрит

6 июля 1884 года Тесла прибыл в Нью-Йорк[14]. Он устроился на работу в компанию Томаса Эдисона (Edison Machine Works) в качестве инженера по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока.

Эдисон довольно холодно воспринимал новые идеи Теслы и всё более открыто высказывал неодобрение направлением личных изысканий изобретателя. Весной 1885 года Эдисон пообещал Тесле 50 тысяч долларов, если у него получится конструктивно улучшить электрические машины постоянного тока, придуманные Эдисоном[15]. Никола активно взялся за работу и вскоре представил 24 разновидности машины Эдисона, новый коммутатор и регулятор, значительно улучшающие эксплуатационные характеристики. Одобрив все усовершенствования, в ответ на вопрос о вознаграждении Эдисон отказал Тесле, заметив, что иммигрант пока плохо понимает американский юмор. Оскорблённый Тесла немедленно уволился[c].

Лаборатория в Нью-Йорке[править | править код]

Проработав всего год в компании Эдисона, Тесла приобрёл известность в инженерных кругах. Узнав о его увольнении, группа электротехников предложила Николе организовать свою компанию, связанную с вопросами электрического освещения. Проекты Теслы по использованию переменного тока их не воодушевили, и тогда они изменили первоначальное предложение, ограничившись лишь предложением разработать проект дуговой лампы для уличного освещения. Через год проект был готов. Вместо денег предприниматели предложили изобретателю часть акций компании, созданной для эксплуатации новой лампы. Такой вариант не устроил изобретателя, компания же в ответ постаралась избавиться от него, попытавшись оклеветать и опорочить Теслу[11].

В 1886 году с осени и до весны изобретатель вынужден был перебиваться на подсобных работах. Он занимался рытьём канав, «спал, где придётся, и ел, что найдёт». В этот период он подружился с находившимся в подобном же положении инженером Брауном, который смог уговорить нескольких своих знакомых оказать финансовую поддержку Тесле. В апреле 1887 года созданная на эти деньги «Tesla Electric Company» начала заниматься обустройством уличного освещения новыми дуговыми лампами. Вскоре перспективность компании была доказана большими заказами из многих городов США. Для самого изобретателя компания была лишь средством к достижению заветной цели[11].

Под офис своей компании в Нью-Йорке Тесла снял дом на Пятой авеню неподалёку от здания, занимаемого компанией Эдисона. Между двумя компаниями развязалась острая конкурентная борьба, известная под названием «Война токов».

В июле 1888 года известный американский промышленник Джордж Вестингауз выкупил у Теслы более 40 патентов, заплатив в среднем по 25 тысяч долларов за каждый. Вестингауз также пригласил изобретателя на должность консультанта на заводах в Питтсбурге, где разрабатывались промышленные образцы машин переменного тока. Работа не приносила изобретателю удовлетворения, мешая появлению новых идей. Несмотря на уговоры Вестингауза, через год Тесла вернулся в свою лабораторию в Нью-Йорке.

Вскоре после возвращения из Питтсбурга Никола Тесла съездил в Европу, где посетил парижскую Всемирную выставку 1889 года и навестил мать и сестру Марицу[11].

В 1888—1895 годах Тесла занимался исследованиями магнитных полей высокой частоты. Эти годы были наиболее плодотворными: он получил множество патентов на изобретения. Руководство Американского института электроинженеров[en] пригласило Теслу прочитать лекцию о своих работах. 20 мая 1892 года он выступил перед выдающимися электротехниками того времени и имел большой успех.

13 марта 1895 года в лаборатории на Пятой авеню случился пожар. Здание сгорело до основания, уничтожив самые последние достижения изобретателя: механический осциллятор, стенд для испытаний новых ламп для электрического освещения, макет устройства для беспроводной передачи сообщений на дальние расстояния и установку для исследования природы электричества. Сам Тесла заявил, что по памяти может восстановить все свои открытия.

Финансовую помощь изобретателю оказала «Компания Ниагарских водопадов[en]». Благодаря Эдварду Адамсу[en] у Теслы появилось 100 000 долларов на обустройство новой лаборатории. Уже осенью исследования возобновились по новому адресу: Хаустон-стрит, 46. В конце 1896 года Тесла добился передачи радиосигнала на расстояние 30 миль (48 км)[11].

Колорадо-Спрингс[править | править код]
Никола Тесла в лаборатории в Колорадо-Спрингс. Начало 1900-х годов (фотография получена путём двойной экспозиции) » Согласно карте магнитного поля Земли в Колорадо, лаборатория Теслы располагалась в зоне наибольшей геомагнитной активности » Согласно предположению Теслы, наибольшей интенсивности стоячие волны из Колорадо Спрингс достигали возле острова Амстердам в Индийском океане.

18 мая 1899 года по приглашению местной электрической компании Тесла переехал в курортный городок Колорадо-Спрингс, в котором пробыл почти год. Он остановился в отеле «Alta Vista», где и разместил свой офис[16].

2 июня 1899 года Тесла завершил строительство деревянного ангара площадью примерно 50 на 60 футов (15 на 18 метров), около 18 футов высотой (5,4 метра), с двумя окнами и большой дверью[16].

В конце июля Тесла уже проводил различные эксперименты в обстановке полной секретности, не допуская в свою лабораторию никого, кроме своих помощников. Он проводил опыты главным образом ночью вследствие доступности электрической энергии, которую получал от городской электрической компании[16].

Во время работы в своей лаборатории, Тесла разработал конструкцию большого высокочастотного излучателя с тремя колебательными контурами, потенциал которых достигал 10 миллионов вольт, опробовал различные варианты приёмных устройств с одним или двумя когерерами со специальными контурами смещённого возбуждения, производил измерения электромагнитного излучения электрических разрядов в природе, разработал измерительные методики в радиотехнике, продумывал устройства модулятора, антенн с параллельным питанием и т. д. Он также изложил свою теорию образования шаровых молний и мог создавать их искусственным путём[16].

Описания научных исследований и наблюдения в лаборатории в Колорадо-Спрингс Никола Тесла заносил в дневник, который позднее был опубликован под названием «Colorado Springs Notes, 1899–1900[en]». Судя по записям в дневнике, Тесла посвящал бóльшую часть своего времени (около 56 %) передающему устройству, в частности генератору высокочастотных токов большой мощности, далее приёмникам слабых сигналов (приблизительно 21 %), измерению ёмкости вертикальной однополюсной антенны (около 16 %), и другим различным научным изысканиям и исследованиям (примерно 6 %)[16].

11 января 1900 года Тесла вернулся в Нью-Йорк[16].

Башня Теслы[править | править код]

Башня Теслы — первая беспроводная телекоммуникационная башня Николы Теслы для коммерческой трансатлантической телефонии, радиовещания и демонстрации беспроводной передачи электроэнергии[17][18]. Первые полномасштабные испытания башни-резонатора прошли 15 июня 1903 года ровно в полночь по местному времени[19].

Смерть[править | править код]

Осенью 1937 года в Нью-Йорке 81-летний Тесла вышел из отеля «Нью-Йоркер», чтобы, как обычно, покормить голубей у собора и библиотеки. Переходя улицу в паре кварталов от отеля, Тесла не смог увернуться от движущегося такси и упал, получив травму спины и перелом трёх рёбер. Тесла отказался от услуг врача, чему следовал и прежде, и так полностью не оправился[20][21].

Происшествие вызвало острое воспаление лёгких, перешедшее в хроническую форму. Тесла оказался на несколько месяцев прикован к постели и смог снова встать в начале 1938 года.

»

В Европе началась война. Тесла глубоко переживал за свою родину, оказавшуюся в оккупации, неоднократно обращаясь с горячими призывами в защиту мира ко всем славянам (в 1943 году, уже после его смерти, первой гвардейской дивизии народно-освободительной армии Югославии за проявленное мужество и героизм было присвоено имя Николы Теслы).

1 января 1943 года Элеонора Рузвельт, супруга президента США, выразила пожелание навестить больного Теслу. Посол Югославии в США Сава Косанович (приходившийся племянником Тесле), посетил его 5 января и договорился о встрече. Он был последним, кто общался с Теслой[11].

Никола Тесла скончался в занимаемом им номере отеля «Нью-Йоркер» в ночь с 7 на 8 января 1943 года, на 87-м году жизни. Тело обнаружила 8 января горничная Алиса Монахэн (англ. Alice Monaghan), которая вошла в комнату вопреки вывешенной Теслой ещё 5 января табличке «не беспокоить». По заключению коронера, смерть наступила около 22:30 EST, предположительно от коронарного тромбоза[22]. 12 января тело кремировали, и урну с прахом установили на Фернклиффском кладбище в Нью-Йорке[23]. В 1957 году она перенесена в Музей Николы Теслы в Белграде[24].

» Никола Тесла на обложке журнала Time 1931 года

Ореол, окружающий личность и открытия Теслы, способствовал распространению всевозможных утверждений, носящих, как правило, полумифический характер. Подобные утверждения не поддаются проверке по причине отсутствия документов, что не мешает, однако, приписывать Тесле прямое или косвенное отношение ко многим загадкам XX века[25][26].

Бумаги и личные вещи[править | править код]

По легенде, после смерти Теслы спецотдел ФБР, занимавшийся хранением собственности иностранных граждан (Alien Property Custodian), выслал сотрудников, которые изъяли все бумаги, найденные ими в номере. ФБР подозревало, что ещё за несколько лет до смерти Теслы некоторые бумаги были выкрадены германской разведкой и могли быть использованы для создания немецких летающих тарелок[27]. Желая предотвратить повторения этого инцидента, ФБР засекретило все обнаруженные ими бумаги.

В книге[27] писателя Тима Шварца упоминается, что в других отелях, где Тесла снимал номера, также оставались его личные вещи. Часть из них утеряны, более 12 ящиков с вещами были проданы для оплаты счетов Теслы. Также Тим Шварц уверяет, что в 1976 году четыре невзрачных коробки с бумагами были выставлены на аукционе неким Майклом Борнесом (Michael P. Bornes), книготорговцем из Манхеттена. Дейл Элфри (Dale Alfrey) приобрёл их за 25 долларов, не зная, что это за бумаги. Согласно автору книги, позже выяснилось, что это лабораторные журналы и бумаги Николы Теслы, в которых описывались враждебные инопланетные существа, способные контролировать человеческий мозг[27].

Многие читатели подвергли сомнению утверждения Тима Шварца, воспринимая книгу как попытку устроить сенсацию[28].

«Филадельфийский эксперимент»[править | править код]

Говорить о непосредственном участии Теслы в этом гипотетическом событии вряд ли возможно по причине несовпадения дат жизни Теслы и времени проведения предполагаемого эксперимента, поскольку сам Тесла умер ещё до его начала — 7 января 1943 года, в то время как предполагается, что эксперимент был проведён только 28 октября 1943 года.

Электромобиль Теслы[править | править код]

В 1931 году Никола Тесла якобы продемонстрировал действующий прототип электромобиля, движущегося без каких-либо традиционных источников тока. Никаких материальных свидетельств существования этого электроавтомобиля не существует.

Лучевое оружие[править | править код]

Американское агентство DARPA в 1958 году якобы попыталось[29] создать легендарные «лучи смерти» Теслы в ходе проекта «Качели» (англ. Seesaw), который проводился в Ливерморской национальной лаборатории. В 1982 году проект был прерван в связи с рядом неудач и превышением бюджета[30].

«Тунгусский метеорит»[править | править код]

В конце XX — начале XXI века появилась гипотеза о связи Николы Теслы с Тунгусским метеоритом[d]. Согласно этой гипотезе, в день наблюдения Тунгусского феномена (30 июня 1908 года) Никола Тесла проводил опыт по передаче энергии «по воздуху».

За несколько месяцев до взрыва Тесла утверждал, что сможет осветить дорогу к Северному полюсу экспедиции знаменитого путешественника Роберта Пири. Кроме того, сохранились записи в журнале библиотеки Конгресса США, что он запрашивал карты «наименее заселённых частей Сибири». Его эксперименты по созданию стоячих волн, когда, как утверждается, мощный электрический импульс сконцентрировался за десятки тысяч километров в Индийском океане, вполне вписываются в эту «гипотезу». Если Тесле удалось накачать импульс энергией так называемого «эфира» (гипотетическая среда, которой, по научным представлениям прошлых столетий, приписывалась роль переносчика электромагнитных взаимодействий) и эффектом резонанса «раскачать» волну, то, согласно данному предположению, должен был возникнуть разряд мощностью, сопоставимой с ядерным взрывом.

»

Изобретения и научные работы[править | править код]

Переменный ток

Работая на Вестингауза, запатентовал применение многофазных систем переменного тока. До изобретения асинхронного (индукционного) двигателя переменный ток не находил широкого применения, поскольку не мог использоваться в ранее существовавших электродвигателях.

С 1889 года Никола Тесла приступил к исследованиям токов высокой частоты и высоких напряжений. Изобрёл первые образцы электромеханических генераторов ВЧ (в том числе индукторного типа) и высокочастотный трансформатор (трансформатор Теслы, 1891), создав тем самым предпосылки для развития новой отрасли электротехники — техники ВЧ.

В ходе исследований токов высокой частоты Тесла уделял внимание и вопросам безопасности. Экспериментируя на своём теле, он изучал влияние переменных токов различной частоты и силы на человеческий организм. Многие правила, впервые разработанные Теслой, вошли в современные основы техники безопасности при работе с ВЧ-токами. Он обнаружил, что при частоте тока свыше 700 Гц электрический ток протекает по поверхности тела, не нанося вреда тканям организма. Электротехнические аппараты, разработанные Теслой для медицинских исследований, получили широкое распространение в мире.

Эксперименты с высокочастотными токами большого напряжения привели изобретателя к открытию способа очистки загрязнённых поверхностей. Аналогичное воздействие токов на кожу показало, что таким образом возможно удалять мелкую сыпь, очищать поры и убивать микробов. Данный метод используется в современной электротерапии.

Теория полей

12 октября 1887 года Тесла дал строгое научное описание сути явления вращающегося магнитного поля. 1 мая 1888 года Тесла получил свои основные патенты на изобретение многофазных электрических машин (в том числе асинхронного электродвигателя) и системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока. С использованием двухфазной системы, которую он считал наиболее экономичной, в США был пущен ряд промышленных электроустановок, в том числе Ниагарская ГЭС (1895), крупнейшая в те годы[11].

» Тесла демонстрирует принципы радиосвязи, 1891 год
Радиосвязь

В 1891 году на публичной лекции Тесла описал и продемонстрировал принципы радиосвязи.

Тесла одним из первых запатентовал способ надёжного получения токов, которые могут быть использованы в радиосвязи. Патент U.S. Patent 447 920, выданный в США 10 марта 1891 года, описывал «Метод управления дуговыми лампами» («Method of Operating Arc-Lamps»), в котором генератор переменного тока производил высокочастотные (по меркам того времени) колебания тока порядка 10 000 Гц. Запатентованной инновацией стал метод подавления звука, производимого дуговой лампой под воздействием переменного или пульсирующего тока, для чего Тесла придумал использовать частоты, находящиеся за рамками восприятия человеческого слуха. По современной классификации генератор переменного тока работал в интервале очень низких радиочастот.

В 1893 году учёный вплотную занялся вопросами беспроволочной связи и изобрёл мачтовую антенну.

» Медаль Югославского общества «Никола Тесла», которой был награждён Б. Н. Ржонсницкий в 1960 году
  • Именем Теслы названа единица измерения магнитной индукции в международной системе единиц СИ.
  • Аэропорту в белградском пригороде Сурчин присвоено имя Николы Теслы.
  • В Хорватии, в курортном городе Пореч (хорв. Poreč), расположенном на западном побережье полуострова Истрия, есть набережная имени Николы Теслы.
  • Именем Теслы названы улицы в Загребе, Шибенике, Сплите, Риеке, Вараждине, Будве (Черногория), Москве (ИЦ «Сколково»), Нур-Султане[32].
  • Памятники Тесле установлены около здания Белградского университета, Международного аэропорта Белграда, Храма Воскресения Христова в Подгорице, а также в городах: Нью-Йорк (США), Ниагара-Фолс (США), Прага (Чехия), Чебоксары (Россия), столице Азербайджана — Баку[33].
  • В 1970 г

самые важные, секретные и необычные

«Человек, который изобрёл 20 век!» — так Теслу называют современные биографы, и делают они это без каких-либо преувеличений. Свою известность он получил благодаря прогрессивным взглядам и умению доказывать их состоятельность. Тесла проводил опаснейшие эксперименты во имя науки, и в определённых кругах считается фигурой, связанной с мистикой. В последнем случае, скорее всего, мы имеем дело с домыслами, но что известно точно, так это то, что изобретения Николы Теслы способствовали прогрессу во всём мире.

Наследие Николы Теслы

Сначала рассмотрим важные с научной точки зрения изобретения, но редко встречающиеся в повседневной жизни современного человека.

Катушка Теслы

Речь пойдёт об одном из самых известных и зрелищных изобретений Николы. Катушка Теслы является разновидностью резонансной трансформаторной схемы. Использовалось это приспособление для производства высокого напряжения высокой частоты.

Катушка Теслы была одним из инструментов изучения природы электрического тока и возможностей его использования

Тесла задействовал катушки во время проведения инновационных экспериментов в области:

  • электрического освещения;
  • фосфоресценции;
  • рентгеновской генерации;
  • высокочастотного переменного тока;
  • электротерапии;
  • радиотехники;
  • передачи электрической энергии без проводов.
Устройство катушки Теслы

Кстати, Никола Тесла был одним из тех людей, кто предсказал появление Интернета и современных гаджетов.

Подробнее: Как был предсказан Интернет

Катушка Теслы является ранним предшественником (наряду с индукционной катушкой) более современного устройства, называемого трансформатором обратного хода. Он обеспечивает напряжение, необходимое для питания электронно-лучевой трубки телевизоров и компьютерных мониторов. Версии этой катушки широко используются сегодня в радио, телевидении и другом электронном оборудовании.

В всей красе катушку можно увидеть в научных музеях или на специальных шоу.

Катушка Теслы в действии – это всегда зрелище:

Башня Ворденклиф

Эта конструкция, известная также как Башня Теслы, была построена с целью осуществления беспроводной телекоммуникации и демонстрации возможности передачи электроэнергии без проводов.

По задумке Теслы Башня Ворденклиф должна была стать шагом к созданию Всемирной беспроводной системы. В его планах было установить несколько десятков приемо-передающих станций по всему миру. Таким образом, отпала бы необходимость использования высоковольтных линий электропередач. То есть фактически мы получили бы одну всемирную электростанцию. К слову, Тесле удавалось передавать электричество «по воздуху» от одной катушке к другой, так что его амбиции были небезосновательны.

Ещё много интересного в наших соцсетях