ГЕНИЙ, БЬЮЩИЙ ЧЕРЕЗ КРАЙ Жизнь Николы Теслы
Шрифт:
Тесла хотел получить единый патент на всю систему и все входящие в нее генераторы, трансформаторы, системы распределения и электродвигатели. Его адвокаты по патентным делам -Дункан, Куртис amp; Пейдж - подали заявку на этот патент 12 октября 1887 года - через шесть месяцев после открытия лаборатории и через пять с половиной лет после того, как он придумал вращающееся магнитное поле.
Патентное бюро, однако, отказалось рассматривать такую «сводную» заявку и требовало разбить ее на отдельные заявки на семь различных изобретений. Требование удовлетворили и подали заявки в два приема - 30 ноября и 23 декабря. Изобретения были настолько оригинальны и относились к такой девственной сфере электротехники, что
Когда патентное бюро выдало целый ряд патентов на фундаментальные изобретения, представители электротехнической отрасли заинтересовались этим практически неизвестным изобретателем. Важность его эпохальных открытий была быстро оценена по достоинству, и 16 мая 1888 года его пригласили прочитать лекцию в Американском институте инженеров-электриков. Это приглашение явилось свидетельством того, что его «признали». Тесла принял приглашение и вложил всю душу в подготовку лекции, которая, как он думал, позволит ему подробно рассказать миру электротехники о своей чудесной системе переменного тока и ее огромных преимуществах по сравнению с постоянным током.
Лекция стала классической в области электротехники. Тесла изложил теорию и рассказал о возможностях практического применения переменного тока в энергетике. Вместе с его патентами она описывает основание - включающее в себя электрические схемы, машины, их функционирование, а также теорию, - на котором была построена и до сих пор работает почти вся энергетическая система США. И доныне в сфере энергетики не сделано ни одной разработки, сопоставимой по своему значению с тем, что дал Тесла.
Лекция вместе с открытиями и изобретениями, которые он включил в нее, утвердила Теслу в глазах мирового электротехнического сообщества как основателя всего, что связано с энергосистемой переменного тока, а также как выдающегося изобретателя в области электротехники.
2ВСША(прим.перев.).
Нелегко представить себе огромный прорыв в развитии электротехники, начальный импульс которому был задан из лаборатории Теслы через несколько месяцев после ее основания. Он инициировал приливную волну прогресса, которая одним грандиозным всплеском перенесла электротехнику к началу новой эпохи в энергетике, хотя, чтобы наладить коммерческую эксплуатацию, понадобилось еще несколько лет. Электротехнический мир был поражен, озадачен и заинтригован множеством открытий, которые так и сыпались из лаборатории Теслы, и восхищался необыкновенным гением, который ярко вспыхнул в этом мире.
Энергетическая система Теслы сделала ненужными электростанции постоянного тока, которые могли считаться теперь предприятиями исключительно местного значения, способными обслуживать территорию радиусом в лучшем случае в одну милю. Его двигатели работали от переменного тока, который мог экономично передаваться на сотни миль линиями электропередачи, для которых он разработал экономичную двух- и трехфазную систему.
Колоссальные изменения, произошедшие в электротехнической индустрии благодаря открытиям и изобретениям Теслы в связи с переменным током,
Величина электроэнергии определяется двумя составляющими: это ток, или направленное движение заряженных частиц, и напряжение, или сила, заставляющая эти частицы двигаться. Падение напряжения из-за сопротивления происходило независимо от значения напряжения. Напряжение при токе в один ампер падает из-за сопротивления на одну и ту же величину при напряжении и в 100, и в 1000, и в 100000 вольт. Если же сила тока не меняется, то количество передаваемой по проводу энергии зависит от значения напряжения. Так, скажем, при напряжении в 100000 вольт и токе в один ампер энергии по проводу передается в 100000 раз больше, чем при токе в один ампер и напряжении в один вольт.
Если сила проходящего по проводу тока удваивается, то потери на тепло возрастают в четыре раза; если она утраивается, то потери возрастают в девять раз; а если сила тока увеличивается в четыре раза, потери возрастают в шестнадцать раз. Это накладывает определенные ограничения на силу тока в кабеле.
Кроме того, в кабеле происходит и падение напряжения. При средних значениях тока в кабеле принятого тогда сечения протяженностью в полмили (* 800 м.) эти потери составляли около 30 вольт. Чтобы до некоторой степени компенсировать эти потери, генераторы вырабатывали 120, а не 110 вольт, на которые были рассчитаны лампы. Рядом с электростанцией потребители получали повышенное напряжение, а на расстоянии в полмили от нее оно опускалось до 90 вольт. Первые угольные лампы Эдисона давали не очень-то яркий свет и от 110 вольт, а уж при 90 вольтах светили совсем слабо.
Все это позволяло вырабатывать и распределять постоянный ток лишь на крайне ограниченной территории. Электростанция Эдисона могла обслуживать площадь диаметром менее полутора километра. А для электрификации большого города, чтобы получать достаточное напряжение в каждом районе, пришлось бы иметь по электростанции на каждые полтора квадратных километра и даже меньше. За пределами же больших городов ситуация осложнялась еще больше. И это служило серьезным пре пятствием для полномасштабной электрификации страны.
Энергетическая система Теслы, которую Эдисон столь категорично отверг, когда она была ему предложена, выводила электричество из узких рамок местного применения. Тесла дал не только двигатели переменного тока, которые были проще и гибче машин постоянного тока, но и высокоэффективный способ применения трансформаторов, состоящих из двух катушек провода на металлическом сердечнике, повышающих напряжение при одновременном и пропорциональном снижении тока и наоборот. Объем же электроэнергии при этом практически не менялся.
Медный кабель обходится весьма не дешево, когда покупается на целые километры, а его сечение накладывает ограничения на силу тока в нем. Эдисоновская система постоянного тока не позволяла найти практичный способ передачи электроэнергии. Изменить напряжение было нельзя, и когда значение тока поднималось до предельной проводимости кабеля, то тянуть дальше эту линию передачи было уже невозможно.
В системе же Теслы кабель может нести несравненно больше энергии, что достигается повышением напряжения, в результате чего сила тока не превышает допустимой нагрузки на линию электропередачи. Совсем тонкий провод в его многофазной системе переменного тока может передавать в тысячу, а то и больше раз энергии, чем в системе постоянного тока Эдисона.