Никола Тесла

Но в конце XIX века сторонники переменного тока упирались в серьезную проблему: как этот переданный ток использовать в промышленных и коммерческих масштабах? Ведь надежных электродвигателей для него еще не было, а именно электродвигатель, который бы крутил станки на заводах или колеса различных транспортных машин, справедливо считался будущим человечества. То есть попытки создать такой двигатель делались и раньше, но заканчивались неудачно: двигатели выходили либо слишком неэкономичными, либо сложными и ненадежными.

И вот теперь в это противостояние постепенно втягивался и Тесла. У него были все шансы занять в рядах сторонников переменного тока командные позиции. Он с головой ушел в работу. Разрабатывал практически все необходимое оборудование для всей системы: генераторы, трансформаторы, счетчики и, главное, — двигатель. Одновременно он вел и теоретические расчеты.

Через шесть месяцев после открытия своей мастерской Тесла послал в Патентную комиссию США две заявки на многофазные двигатели и оформил свои первые патенты на двигатели переменного тока. 1 мая 1888 года Тесле были выданы патенты за номерами 381968 и 382280. В тот же день он послал патентные заявки на свое изобретение в Англию и Германию и вскоре получил патенты и в этих странах.

В чем же были главные особенности двигателей Теслы? Предоставим слово первому отечественному биографу ученого, электротехнику и популяризатору науки Борису Ржонсницкому:

«Еще в Будапеште весной 1882 года Тесла ясно представил себе, что если каким-либо образом осуществить питание обмоток магнитных полюсов электродвигателя двумя различными переменными токами, отличающимися друг от друга лишь сдвигом по фазе, то чередование этих токов вызовет переменное образование северного и южного полюсов или вращение магнитного поля. Вращающееся магнитное поле должно увлечь и обмотку ротора машины.

Построив специальный источник двухфазного тока (двухфазный генератор) и такой же двухфазный электродвигатель, Тесла осуществил свою идею. И хотя конструктивно его машины были весьма несовершенны, принцип вращающегося магнитного поля, примененный в первых же моделях Теслы, оказался правильным.

Рассмотрев все возможные случаи сдвига фаз, Тесла остановился на сдвиге в 90°, то есть на двухфазном токе. Это было вполне логично — прежде чем создавать электродвигатели с большим числом фаз, следовало начать с тока двухфазного. Но можно было бы применить и другой сдвиг фаз: на 120° (трехфазный ток). Не проанализировав теоретически и не осмыслив все возможные случаи, он все свое внимание сосредоточил на двухфазном токе, создав двухфазные генераторы и электродвигатели, и лишь мельком упомянул в своих патентных заявках о многофазных токах и возможности их применения».

Кстати, это упоминание сослужило ему потом хорошую службу. Но к этому мы еще вернемся, а пока важно отметить, что Тесла, во-первых, открыл явление вращающегося магнитного поля, а во-вторых, применил его на практике, создав свой двухфазный асинхронный двигатель. Это были выдающиеся открытия в истории электротехники.

В это время о работе Теслы прослышал Томас Коммерфорд Мартин — редактор газеты «Электрикал уорлд» и президент Американского института инженеров-электриков. Он, в свою очередь, уговорил профессора Корнеллского университета Уильяма Энтони приехать на Либерти-стрит и посмотреть на двигатели Теслы. Затем уже сам Тесла съездил в университет. Работу сербского изобретателя оценили очень высоко. Энтони восторженно писал Мартину, что увидел агрегат весом всего-то в 5,5 килограмма, который разгонялся до трех тысяч оборотов: «…в то время как один из работающих на переменном токе контуров внезапно перевернулся, он изменил направление своего вращения так неожиданно, что я едва смог это увидеть. При всем этом, понимаешь ли, в системе нет коммутатора. Прибор не подключен ни к чему другому… две цепи переменного тока замыкаются, образуя поля. Там нечему изнашиваться, за исключением двух опор». Энтони был уверен, что двигатели Теслы ничем не уступают двигателям постоянного тока. И это как минимум.

Вместе с Мартином он начал уговаривать Теслу показать свой мотор на собрании института инженеров-электриков. Тот сначала отказывался, ссылаясь на усталость и занятость, но потом все-таки согласился.

В ночь перед лекцией Тесла набросал текст своей речи карандашом. Выступление состоялось 16 мая 1888 года в Колумбийском университете. Лекция называлась «Новая система двигателей и трансформаторов переменного тока». Он начал с краткого описания «существующих различий во взглядах на относительные достоинства систем переменного и постоянного тока». «Огромная важность придается вопросу о том, могут ли системы переменного тока успешно использоваться в работе двигателей», — сказал Тесла. Затем последовал подробный экскурс в историю проблем более ранних изобретений и путей их решения. Все это сопровождалось демонстрацией диаграмм и математических расчетов. Его слушали очень внимательно.