Никола Тесла - Лекции
М-р Тесла. Господа, я должен сказать, что выступление такого человека, как профессор Томсон, который является лидером в нашей профессии, очень мне льстит. Могу сказать, что я работал параллельно с ним в одной и той же области, не зная о том, что он меня предвосхитил. Я создал двигатель, идентичный тому, который создал он, но он сделал это раньше. Я уверен, хотя мотор именно такой конструкции имеет тот недостаток, что пара щеток вынуждена коротко замыкать обмотку якоря, он может иметь практическое применение по той простой причине, что представляет собой такой трансформатор, который, как все мы знаем, можно довести до высокого КПД. С другой стороны, якорь можно изготовить из сравнительно хорошего проводника и тогда снимается вопрос о создании короткозамкну-той обмотки. А это действие всегда приводит к максимальному эффекту и оно, несомненно, более предпочтительно, чем перемещение полюсов посредством коллектора.
ТЕСЛА ОТВЕЧАЕТ Д-РУ ЛУИСУ ДУНКАНУ И ОБЪЯСНЯЕТ ДЕЙСТВИЕ МОТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКАРедактору «Electrical Review»
В номере вашего издания за прошлую неделю я обнаружил заметку м-ра Дункана касательно моих электродвигателей переменного тока.
Насколько я понимаю, д-р Дункан пока не имел возможности ознакомиться по-настоящему с моими изобретениями, и я не могу рассматривать его статью как критическую, но я бы хотел выразить уважение к его мнению и потому кратко остановлюсь на основных характеристиках моего изобретения в той мере, в коей они затронуты в вышеупомянутой статье.
Принцип действия моего мотора легко будет понять из нижеследующего.
При пропускании определенным образом переменного тока через независимые цепи мотора создается непрерывное смещение или вращение полюсов. Это смещение более или менее постоянно в соответствии с конструкцией мотора, его характеристиками и относительной фазой приложенного тока, и я показал теоретические условия, которые должны существовать для обеспечения наиболее совершенной работы.
Если на кольце из листового железа намотать четыре обмотки и выполнить аналогичное соединение цепей генератора переменного тока, приспособленного для этой цели, прохождение тока через обмотки теоретически вызовет вращение полюсов кольца, практически же в серии экспериментов я продемонстрировал полную аналогию между таким кольцом и вращающимся магнитом. Исходя из этого принципа, мы имеем два вида моторов с совершенно различными характеристиками: один предназначен для постоянной, другой для переменной нагрузки.
Недопонимание д-ра Дункана я отношу к тому, что характерные особенности того и другого типа моторов еще не описали. С графическим изображением второго типа можно познакомиться в журнале «Electrical Review» от 12 мая (рисунок 1, с. 1). Здесь якорь мотора имеет две обмотки, расположенные под прямым углом друг к другу. Возможно, требуется, в соответствии с общепринятым мнением, симметричное расположение полюсов. Я полагаю рациональным якорь, имеющий несколько диаметрально противоположно намотанных обмоток или проводников, замкнутых на себя, и образующих столько же независимых контуров. Теперь предположим, что кольцо постоянно подвергается воздействию магнитных полей таким образом, что выявляет два полюса (N и S), диаметрально противоположных, и их вращают вручную. Когда якорь неподвижен, вращение кольцевого магнита возбуждает токи в замкнутых обмотках якоря. Эти токи имеют наибольшую силу в точках с максимальной напряженностью, и они образуют полюсы на сердечнике якоря под прямым углом к полюсам кольца. Конечно, имеются и другие сопутствующие факторы, искажающие это явление, но для целей настоящего исследования ими можно пренебречь. Что касается положения полюсов на сердечнике якоря, токи, генерируемые в обмотках якоря, действуют таким же образом и будут создавать полюсы якоря в том же положении по отношению к полюсам кольца в любом положении и независимо от скорости. В результате притяжения между якорем и кольцом возникает постоянное вращающееся усилие, такое же, как в моторах постоянного тока с большим числом якорных обмоток. Если якорю позволить вращаться, он будет вращаться в направлении вращения магнитного поля кольца; индуцируемый ток уменьшается по мере увеличения скорости до тех пор, пока якорь не достигнет скорости, близкой к скорости вращения магнитного поля, такой, чтобы ток, протекающий через обмотки, был достаточен для поддержания вращения. Если вместо этого статор будет вращаться вручную и полюсы будут сдвигаться таким образом, то переменные токи в обоих контурах будут возникать таким же образом.
Теперь сравним эту систему с системой постоянного тока. В последней мы имеем переменные токи, возбуждаемые в генераторе и в обмотках мотора, а также есть устройства, которые преобразуют ток; эти устройства, кроме всего прочего, сдвигают полюсы на роторе, и здесь мы имеем те же элементы и идентичную работу, но без коммутирующих устройств. С учетом сказанного ясно, что эти устройства не являются необходимыми для работы; так системы переменного тока, как минимум во многих отношениях, покажут полное подобие системам постоянного тока, и моторы будут работать точно так же, как моторы постоянного тока. Если нагрузка увеличивается, то скорость уменьшается и вращающий момент соответственно увеличивается, так как через катушки протекает больший ток; при отключении нагрузки скорость увеличивается и ток, а соответственно и сила уменьшаются. Конечно, вращательное усилие наибольшее, когда якорь в покое.
Но поскольку аналогия полная, что мы скажем о максимальном КПД и силе тока, который проходит через мотор без нагрузки? Давайте вспомним о том, что мы говорим о переменном токе. В данном случае мотор представляет собой трансформатор, в котором токи возникают путем индуцированного воздействия, а не реверсированием; как и ожидается, КПД достигает максимальных значений при максимальной нагрузке. Что касается тока, по крайней мере в соответствующих условиях, он может варьироваться в широких пределах, как в трансформаторах и при соблюдении соответствующих правил он может быть уменьшен до желаемой величины. Более того, ток, потребляемый мотором без нагрузки, не является мерой потребляемой энергии, поскольку приборы показывают лишь арифметическую сумму прямой и индуцированной электродвижущей силы и тока вместо отображения их разности.
Что же касается другого типа этих моторов, описанных д-ром Дунканом, следует отметить, что они конструктивно не предназначены для работы без нагрузки или должны работать с очень малой нагрузкой; и в этом плане представляют собой приборы, похожие на трансформаторы. Кроме того, обе вышеописанные характеристики, вращательный момент и тенденция к постоянной скорости могут соблюдаться в моторе, и каждый раз предпочтение может отдаваться каждому из указанных моментов в зависимости от требований практики.
В заключение скажу, при всём уважении к д-ру Дункану, что все преимущества, описанные выше, не являются теоретическим положением, а есть результаты опытов, проводившихся в течение большого промежутка времени и вдохновлены единственно желанием экспериментировать.
Тем не менее хоть и мой мотор есть плод долгого труда и тщательных исследований, я бы не хотел присваивать себе никаких заслуг вне заявленного; людям, более умудренным, я оставляю право устанавливать законы и принципы, и правила их применения на практике. К чему приведут мои исследования, покажет будущее; но к каким бы принципиальным открытиям мы ни пришли, я всегда, хоть и в самой маленькой степени, буду удовлетворен тем вкладом в науку, который я сделал.
2. Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение в искусственном беспроводном освещении[6]
Нет предмета более захватывающего, более достойного изучения, чем природа. Понять этот великий механизм, обнаружить силы, которые в нем работают, и законы, ими управляющие, — вот величайшая цель человеческого разума.
Природа хранит неисчерпаемые запасы энергии. Вечный приемник и передатчик этой бесконечной энергии — эфир. Признание существования эфира и функций, которые он выполняет, — один из наиболее выдающихся результатов современной научной мысли. Один только отказ от идеи действия на расстоянии и признание существования среды, пронизывающей всю материю, освободил умы мыслителей от вечных сомнений и, открыв новый горизонт непредвиденных возможностей, вызвал особый интерес к явлению, с которым мы знакомы давно. Это стало большим шагом в направлении понимания сил природы и их многообразных воздействий на наши чувства. Для просвещенного ученого-физика это то же, что понимание механизма действия огнестрельного оружия или парового двигателя для варвара. Явления, на которые мы смотрели как на чудеса, не поддающиеся осмыслению, теперь предстают перед нами в ином свете. Искра, произведенная катушкой индуктивности, блеск лампы накаливания, механические проявления силы токов и магнитов уже доступны нашему пониманию; вместо чего-то непонятного, как прежде, наблюдение за этими явлениями рисует у нас в голове картинку простого механизма, и хотя точное их происхождение для нас всё еще загадка, мы знаем, что правда недолго будет от нас сокрыта, и инстинктивно чувствуем, что понимание близко. Мы всё еще восторгаемся этими прекрасными явлениями, этими странными силами, но мы уже не беспомощны; мы в определенной мере можем объяснить их и надеемся в конце концов сорвать покровы тайны, окружающей их.
