Никола Тесла. Изобретатель будущего

В поисках нового поля для исследования в своей лаборатории на Гранд-стрит Тесла руководствовался степенью общего развития электротехнической науки и технологии. Он считал, что исследование электричества могло быть продолжено по трем основным направлениям: высокое напряжение, сильные токи или высокие частоты. Как он заметил, «существовали миллионы вольт неосвоенного электрического напряжения, которые открывали прекрасные возможности при условии их практического применения. Существовали токи в сотни тысяч ампер, которые поражали воображение своими удивительными эффектами, и самыми интересными и привлекательными из всех были мощные электрические колебания с их таинственным воздействием на расстоянии». Из этих трех направлений Тесла решил, что самым многообещающим было наименее исследованное, а именно высокочастотные явления. Он чувствовал, что в этой области мог бы сделать вклад не только в технологии, но также и в теоретическую науку. «Что может быть лучше, – спрашивал Тесла, – чем изобретение методов и поиск средств, которые позволят ученым далеко продвинуться в исследовании этих малоизученных областей?»{302}

Обратившись к изучению высокочастотных явлений, Тесла мог опираться на устройства, которые он уже начал разрабатывать ранее. В преддверии поездки в Питтсбург в 1888 году он начал размышлять о том, как внедрить его двигатели в существующие системы Вестингауза, которые использовали однофазный переменный ток с частотой 133 Гц. Одновременно Тесла хотел увеличить скорость своих двигателей. Чтобы решить эти две проблемы, Тесла спроектировал новый генератор переменного тока. Чтобы получить более высокие частоты, он увеличил число полюсов в статоре с четырех до двадцати четырех. Так как его двигатели были синхронными – то есть работали с той же скоростью, что и генератор переменного тока, – Тесле необходимо было придумать такую новую конструкцию генератора, которая могла бы поворачиваться с относительно высокой скоростью. Увеличивая и количество полюсов и скорость в этом генераторе переменного тока, Тесла мог генерировать токи в 2000 Гц{303}.

Но теперь в своей лаборатории на Гранд-стрит Тесла задавался вопросом, какие новые изобретения могут быть разработаны с использованием тока с частотой 10 000 или 20 000 оборотов. Чтобы добиться этих частот, Тесла в 1890 году создал несколько генераторов переменного тока с сотнями электромагнитов в роторе и статоре. Эти электромагниты должны были иметь тщательно продуманную форму в связи с тем, что быстрое изменение направления тока приводило к нежелательному нагреванию их железных или стальных сердечников. Тесла сравнил борьбу за максимизацию напряжения тока при минимизации нагрева с «всецело вагнеровской оперой», в которой изобретатель изо всех сил боролся «между Сциллой и Харибдой»{304}. Чтобы заставить эти генераторы работать со скоростью до 20000 об/мин, Тесла сделал некоторые роторы в форме спицевого колеса и переделал подшипники и другие механизмы. В этой работе Тесле пригодился опыт, который он получил при разработке динамо и двигателей для компаний Edison Machine Works и Westinghouse{305}.