Никола Тесла. Изобретатель будущего

Карлсон Бернард

Несмотря на замечания Томсона, Тесла одержал победу. В конце встречи Аптон сказал с места: «Я полагаю, что этот двигатель – г-н Тесла может поправить меня, если я не прав, – первый работоспособный двигатель переменного тока, представленный общественности, – так, г-н Тесла?» Аптон затем объявил, что Тесла приглашает публику посмотреть его двигатели в действии в его лаборатории на Либерти-стрит, 20 {263} .

Продажа патентов на изобретения Теслы

263

Remarks of the chairman, AIEE Transactions 5 (1887–88): 350 in TC 1:25. A few weeks after the lecture, Tesla was elected an associate member of the AIEE; see «Secretary’s Bulletin», June 1888, AIEE Transactions 5 (1887–88).

Идеи Теслы захватили воображение электротехнического сообщества, и его доклад был опубликован во всех ключевых технических журналах. В ответ на его доклад несколько экспертов электротехнической отрасли прислали в редакции

свои комментарии по двигателям Теслы, и они также были опубликованы. Многофазный двигатель был «объявлен в газетах техническим прорывом» – это было отличной почвой для продвижения патентов на изобретения Теслы. Пеку и Брауну оставалось найти того, кто заплатит больше {264} .

264

NT, Motor Testimony, 328.

Тесла поручил Пеку и Брауну вести все переговоры, связанные с продажей его моторных патентов. Первоначально Тесла надеялся, что они продадут его патенты компании Mather Electric Company, так как Тесле нравился Энтони и он считал, что сможет усовершенствовать свой двигатель с его помощью {265} . Пек и Браун пригласили Мазера предложить свою цену за патенты, но одновременно они связались и с другими производителями электрического оборудования. В конце апреля 1888 года они предложили патенты компании Thomson-Houston, и Чарльз А. Коффин предложил Томсону рассмотреть возможность их покупки. Так как Томсон работал над собственным двигателем переменного тока и был в целом настроен против покупки патентов от внешних изобретателей, Томсон порекомендовал компании не покупать патенты Теслы. Томсон предложил за патенты на многофазный двигатель Теслы столь низкую цену, что она не покрывала даже пошлин Патентного бюро {266} .

265

Там же, 280.

266

Carlson, Innovation as a Social Process, 244; E. Thomson to Charles A. Coffin, 5 May 1888, in LB 4/88–4/89, p. 9, Elihu Thomson Papers, American Philosophical Society, Philadelphia.

Затем Пек обратился в компанию Westinghouse Electrical Manufacturing Company. Как мы уже знаем, Джордж Вестингауз поздно пришел в электротехническую промышленность и решил сделать ставку на переменный ток, а не постоянный. Вестингауз и его партнеры знали, что они смогут убедить предприятия, обслуживающие электростанции, купить свое оборудование переменного тока только в случае, если они смогут предложить своим клиентам двигатель переменного тока. Следовательно, Westinghouse Company была весьма вероятным клиентом на покупку патентов Теслы.

Вестингауз обратился к Пеку по поводу патентов Теслы в конце мая 1888 года, так как его главный инженер-электрик, Оливер Б. Шелленбергер, занимался исследованием вращающегося магнитного поля. В апреле 1888 года Шелленбергер случайно уронил маленькую спиральную пружину на электромагнит в дуговой лампе переменного тока. С удивлением Шелленбергер наблюдал, что пружина вращается самостоятельно, и быстро понял, что ее вращение было вызвано изменением магнитного поля. Шелленбергер определил, что это явление могло использоваться для создания ваттметра и двигателя переменного тока. Поскольку у компании была большая потребность в счетчике, который бы измерял энергопотребление отдельных клиентов, Шелленбергер сконцентрировался на развитии ваттметра, а не двигателя переменного тока {267} .

267

Henry G. Prout, A Life of George Westinghouse (London: Benn Brothers, 1922), 128-29.

Открытие Шелленбергера сперва вызвало ликование среди инженеров компании Westinghouse, однако скоро, когда они узнали, что Шелленбергер не был первым, кто обнаружил вращающееся магнитное поле, их надежды были разбиты {268} . В этом открытии Шелленбергера обошли Тесла и итальянский физик Галилео Феррарис. Спустя несколько недель после того, как Шелленбергер сделал свое открытие с пружиной, Вестингауз узнал, что Феррарис также исследовал возникновение вращающегося магнитного поля под воздействием переменного тока. Особенностью предпринимательского стиля Вестингауза было регулярное изучение технических журналов на предмет разработок, которые могли бы усилить технологическую мощность его компании. В мае 1888 года Вестингауз наткнулся на ссылки на статью о выступлении Феррарис на слушаниях Королевской академии наук Турина {269} .

268

Thomas B. Kerr testimony, NT, Motor Testimony, 448.

269

Electro-Dynamic Rotation by Means of Alternating Currents», Industries, 18 May 1888, 505–6 and The Electrician, 25 May 1888 in TC 1:26-27 and 30-31. Согласно показаниям Теслы, он не знал о работе Феррариса, пока не прочитал об этом в 1888 году; см.: NT, Motor Testimony, 170.

Преподаватель прикладной физики в Королевском промышленном музее Турина, Феррарис изучал оптику и проявлял особый интерес к математическому анализу поведения световых волн {270} . Протестировав систему переменного тока Голарда и Гиббса на Международной электротехнической выставке в Турине в 1884 году, Феррарис решил изучить трансформаторы {271} . В то время исследователи электричества до конца не понимали взаимосвязи между входящим (основным)

током и исходящим (вторичным) током в трансформаторах. Исходя из знаний математической оптики, Феррарис предположил, что основной и вторичный ток в трансформаторе должны быть сдвинуты по фазе на 90°. Он предположил, что при такой разнице фаз эти два тока должны производить вращение, подобно двум сдвинутым по фазе на 90° световым волнам, образовавшим круговые интерференционные полосы {272} . Чтобы проверить эту гипотезу, в 1885 году Феррарис построил экспериментальный аппарат, состоящий из двух катушек, помещенных перпендикулярно друг другу. Между двумя катушками он поместил небольшой медный цилиндр на шарнире, и когда он подсоединил катушки к основной и вторичной обмоткам трансформатора Голарда и Гиббса, то обнаружил, что цилиндр вращался. Радуясь, что его аппарат подтвердил сдвиг фаз между основным и вторичным токами в трансформаторе, Феррарис свободно делился своими результатами с другими исследователями-электротехниками в беседах и корреспонденции.

270

Anna Maria Rietto and Sigfrido Leschiutta, «The First Electrical Engineers in Torino», in Galileo Ferraris and the Conversion of Energy: Developments of Electrical Engineering over a Century (proceedings of the International Symposium, Turin, October 1997), 407-33.

271

Sigfrido Leschiutta, «The Torino-Lanzo Transmission Experiment», in Galileo Ferraris and the Conversion of Energy, 291-305.

272

Adolfo G. B. Hess, «The Monument to Galileo Ferraris in Turin», Electrical World 42 (8 August 1903): 215-18.

Феррарис не публиковал результаты своих экспериментов 1885 года до 1888 года, сделав это только после прочтения о репульсионном двигателе Томсона. В своей статье 1888 года Феррарис рассмотрел результаты исследований о разности фаз в трансформаторах, описал, как его идеи могли использоваться, чтобы заставить вращаться колесо Араго, и предположил принцип использования его открытия для разработки ваттметра. Кроме того, он описал, как создал два сдвинутых по фазе тока, поместив индукционную катушку и резистор в двух ответвлениях электроцепи, по тому же методу, который Тесла использовал в своих двигателях с расщепленной фазой в 1887 году.

Но самое главное, Феррарис рассуждал, могло ли вращающееся магнитное поле использоваться для создания двигателя с практическим применением. Феррарис построил маленький двигатель с ротором в виде медного цилиндра и подключил его к динамометру, чтобы измерить механическую производительность двигателя. С помощью этих опытов Феррарис обнаружил, что, когда скорость двигателя увеличивалась, выработка уменьшалась. Вновь обратившись к математической физике, Феррарис определил, что, когда скорость двигателя увеличится, индукционный ток в медном цилиндре создает не только магнитное поле, но также и большое количество теплоотходов. Согласно анализу Феррариса, когда цилиндр достигает максимальной скорости, индукционный ток производит равные объемы механической работы и тепла, и в результате двигатель становится малопроизводительным и начинает замедляться. На основе своих опытов и математического анализа Феррарис пришел к заключению, «что аппарат, основанный на принципе [вращающегося магнитного поля] … не имеет ценности в качестве промышленного двигателя» {273} .

273

Перевод труда Galileo Ferraris, «Electro-Dynamic Rotations Produced by Means of Alternate Currents», Publications of Royal Academy of Sciences of Turin 23 (1887–88) in «Proofs on Behalf of Ferraris», U. S. Patent Office Interference No. 14,819, Slattery versus Ferraris, Paper No. 53. Я работал с изданием из Музея Николы Теслы, номер в каталоге as NT 124. Цитата со стр. 22.

Многие годы велась оживленная дискуссия, кто должен быть признан изобретателем индукционного двигателя переменного тока – Тесла или Феррарис {274} . Во многом путаница была изначально создана тем, что первые публикации доклада Феррариса 1888 года на английском языке не учли его анализа производимых теплоотходов и, таким образом, создали впечатление, что, согласно его исследованиям, двигатель может быть пригоден для практического применения {275} . Но, как мы видели, Феррарис сделал в своей статье ровно противоположный вывод: он не считал, что двигатель с использованием вращающегося магнитного поля пригоден для практического применения. Вместо этого Феррарису следует приписать первенство в исследовании того, как переменный ток создает вращающиеся магнитные поля. Еще важнее отдать должное Феррарису за введение понятия фазы в контексте явлений переменного тока. Благодаря математическому анализу Феррариса инженеры-электрики смогли быстро уловить идеи многофазного тока и электродвигателя переменного тока. Тем не менее именно Тесла создал первый асинхронный двигатель переменного тока для практического применения.

274

Например, в своем учебнике Энтони Дж. Пансини называет Феррариса изобретателем асинхронного двигателя переменного тока; см.: Basics of Electric Motors: Including Polyphase Induction and Synchronous Motors (Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1989), 45. Более развернутое обсуждение заслуг Феррариса см. в Giovanni Silva, «Galileo Ferraris, the Rotating Magnetic Field, and the Asynchronous Motor», pamphlet in English based on a longer Italian article in L’Elettrotecnica, September 1947.

275

См. статьи, цитируемые в примечании 26 из Industries и The Electrician.