Петр Образцов - Никола Тесла: ложь и правда о великом изобретателе
Что касается опасности переменного и постоянного тока, то переменный ток отечественной частоты 50 герц и вправду опаснее, во всяком случае, при бытовом уровне напряжения 220 вольт. При больших значениях напряжения опаснее постоянный, но нам до этого дела нет, это пусть электрики остерегаются. Нам не надо только пальцы в розетку тыкать. В соответствующей главе мы еще расскажем, как Тесла пропускал через себя токи огромного напряжения, но и огромной частоты — а теперь известно, что при очень больших частотах ток течет только по коже (скин-эффект), не достигая жизненно важных органов. Так что эффектная демонстрация Теслы на Колумбовой выставке с пропусканием через себя аж 100 000 вольт содержала в себе элемент мистификации. И сам он, и сочувствующие журналисты не раз говорили и писали, что он пропустит через себя ток такого неимоверного напряжения без всякой опасности для жизни, тогда как в тюрьме Синг-Синг ток не превышал 2000 вольт. Но за исключением наиболее продвинутых электротехников на лекции Теслы никто не знал, что сравнивать высокочастотный ток с низкочастотным просто некорректно. Об этом следует помнить, когда читаешь книги про "волшебство" изобретателя и рассматриваешь эффектные фотографии со снопами молний, вылетающих из пальцев Теслы. И особенно — когда слышишь о невероятных, фантастических и чрезвычайно опасных для Земли и человечества изобретениях Теслы, явным подтверждением реальности которых являются эти молнии. Еще раз хочется сказать, что в молниях нет ничего удивительного, а опасные изобретения существовали только в воображении Теслы и в текстах интервью с ним. Т. е. в действительности ничего такого не было.
В пресловутой "битве электрических токов" победил Никола Тесла. Это известно сейчас каждому школьнику, который хоть что-то слышал о переменном токе и знает, что именно такой ток приводит в движение домашний холодильник и раскаляет спираль электрической лампочки. Но постоянно встречающиеся в прессе, кочующие из одного издания в другое, утверждения, что Тесла и Эдисон ненавидели друг друга, абсолютно противоречат действительному положению дел. Оба великих изобретателя встретились снова, после ухода Теслы от Эдисона, на Национальной выставке электротехники в мае 1895 года, через два месяца после пожара лаборатории Теслы на 5-й авеню, выставка была организована в Филадельфии, и впервые переменный ток был передан по методу Теслы на расстояние 800 километров с Ниагарской электростанции, правда, с небольшим напряжением и по телефонным проводам — страховая компания, к которой на этот раз Тесла обратился и заключил контракт, после пожара побаивалась экспериментов изобретателя и настояла на фактически демонстрационной передаче переменного тока. Однако все равно это был рекорд, который затмил предыдущий рекорд — передачу тока с водопада на реке Неккар во Франкфурте. Знаете, что сказал по этому поводу "враг" Эдисон? "Эта передача Теслой электроэнергии на большое расстояние является крупнейшим достижением электрической науки за последние несколько лет". Вот так-то. Кроме того, Эдисон — я уверен, что совершенно искренне, — выразил Тесле сочувствие по поводу потери лаборатории. А Тесла поблагодарил его за возможность в течение нескольких недель, пока он искал помещение для новой мастерской, пользоваться одной из лабораторий Эдисона в Нью-Йорке. Да-да, было и такое!
Глава 3
Конкуренты и главное открытие
В статье "Тесла" третьего издания Большой советской энциклопедии написано: "В 1888 г. Т. (независимо от Г. Феррари и несколько ранее его) дал строго научное описание явления вращающегося магнитного поля". Что это еще за Г. Феррари, откуда взялась эта птица? И вообще, были ли у Теслы конкуренты, оспаривавшие его приоритет в открытии тех явлений, которые теперь принято связывать только с Теслой?
Как мы уже отмечали, еще в 1824 году Доминик Араго демонстрировал "магнетизм вращения" — немагнитный медный диск увлекался вращающимся магнитом и сам начинал вращаться. Между прочим, сам магнит вращался просто рукой экспериментатора. И вот именно в размышлениях о сути этого явления родилась великая идея Теслы о вращающемся магнитном поле, которую мы не называем гениальной только потому, что, оказывается, эта идея приходила в голову и другим ученым, прежде всего — Галилео Феррарису. Сама идея заключалась в том, что нужно каким-то образом заменить медный диск витками обмотки электродвигателя, а вращающийся магнит — вращающимся магнитным полем. Тесла придумал подавать на обмотки магнитных полюсов два переменных тока, отличающихся друг от друга лишь сдвигом по фазе. Чередование этих токов вызовет попеременное образование северного и южного магнитных полюсов, что, собственно, и означает вращение магнитного поля. Это поле должно заставить затем вращаться ротор двигателя. Оставалось лишь построить источник двухфазного тока (двухфазный генератор) и двухфазный электродвигатель, что Тесла вскоре и сделал, выбрав а качестве величины сдвига фаз 90 градусов. В то время он не догадался до сдвига в 120 градусов и не придумал трехфазных генераторов и электродвигателей.
Вот как сам Тесла описывает свое великое изобретение (2) в патенте № 381 968: "Предлагается двигатель, в котором имеются две или больше независимых цепей, по которым через правильные интервалы проходят, как описано ниже, переменные токи так, чтобы вызвать постепенное перемещение магнетизма или "силовых линий", заставляющее двигатель работать". Через две недели после получения основных патентов на систему многофазных токов Тесла выступил с лекцией на собрании Американского института инженеров-электриков, где и рассказал о вращающемся магнитном поле и революционной системе передачи переменного тока, преимуществах асинхронных двигателей и многофазных трансформаторов. После этой лекции он и стал Великим Теслой, а известный электротехник Беренд даже сравнил его лекцию со знаменитым трудом Майкла Фарадея "Экспериментальные исследования по электричеству".
Обнаруженное Араго явление было абсолютно непонятно ни его автору, ни его коллегам во Французской академии. Лишь через семь лет эксперимент был объяснен Майклом Фарадеем, открывшим электромагнитную индукцию. Именно проявлением ее, как частным случаем, и являлся "магнетизм вращения", как называл его сам Араго. Лишь через много лет, в 1879 году английский физик Уолтер Бейли видоизменил опыт таким образом, что сам оказался на полшага от открытия вращающегося магнитного поля. Он расставил четыре электромагнита вокруг медного диска, насаженного почти без трения на медную же ось, и последовательно, по часовой стрелке, подавал на них напряжение — постоянный ток от гальванических элементов. В сущности, он реализовал прерывистое перемещающееся магнитное поле, и диск исправно вращался. Однако Бейли опубликовал результаты эксперимента в малозаметном издании, видным ученым не демонстрировал, и про этот опыт забыли.
Биограф Николы Теслы, проведший много часов в архивах Грант Цверава, сумел отыскать в "Еженедельных докладах" от 1883 года Парижской академии наук статью тогдашнего лидера французских электротехников Марселя Депре под названием "Об электрическом синхронизме двух относительных движений и о его применении для построения новой электрической буссоли". Буссоль — это такой инструмент для определения угла между магнитным меридианом и направлением на какой-либо объект. Буссоль представляет собой вращающуюся магнитную стрелку и две стойки с прорезями друг напротив друга, укрепленные на диаметрально противоположных сторонах диска, на котором эта стрелка и вращается. На диск нанесены деления (величины углов). Глядишь через зрительно совмещенные стрелки на предмет (например, на экран телевизора с орущим молодым Малаховым или гнусящим с мерзким акцентом пожилым Малаховым) и видишь, на какой градус отклонилась стрелка. Потом спускаешь курок и стреляешь в этих негодяев… нет, это я загнул, никакого курка на буссоли нет, а в данном случае жаль…
Депре доказал возможность создания поворачивающегося магнитного поля путем наложения двух магнитных потоков одинаковой частоты, но сдвинутых по фазе на 90 градусов. Эта схема предназначалась автором для навигационных целей, реализована не была, но применяется сейчас в сельсинных устройствах — специальных электрических машинах. Например, в некоем агрегате вал поворачивается на определенный угол, а нам надо, чтобы вал другого агрегата, стоящий в дальнем углу цеха, повернулся на тот же угол. Можно связать валы железной палкой, но это неудобно, и валы остаются механически несвязанными. Сельсины связывают их "электрическим" путем.
Любопытно, что сам Марсель Депре в следующем, 1884 году заявил на всю Европу, что переменный ток не имеет будущего, хотя сам был так близок к открытию вращающегося магнитного поля. Самое же важное событие в деле уточнения приоритета Николы Теслы произошло весной 1888 года. К несчастью Теслы, на два месяца раньше публикации основных патентов нашего великого изобретателя. В марте того года профессор Промышленного музея Галилео Феррарис выступил перед общим собранием Туринской академии наук с докладом о бесколлекторном (т. е. без выпрямителя) электродвигателе переменного тока, построенном на принципе вращающегося магнитного поля. Феррарис нашел условия, при которых в однофазной цепи возникали два переменных тока, сдвинутых по фазе. Он построил несколько лабораторных моторчиков с искусственной второй фазой, которые развивали ничтожную мощность в три ватта при скорости вращения до 900 оборотов в минуту. В том же году в мае Тесла показывал в сотни раз более мощные двигатели. Любопытно, что эти устройства он придумал для моделирования и демонстрации изначально вовсе не электрических явлений, а эффекта поляризации света.
