Никола Тесла - НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ.
С их обостренным инстинктом изобретателей нынешние электро-дуговики быстро распознали, чего не хватает машине постоянного тока. Их машины дугового света имеют слабые поля, большие якоря с огромной длиной медного провода и небольшим числом сегментов коммутатора, чтобы давать сильные изменения в силе тока и ввести в игру самоиндукцию. Подобные машины могут поддерживать практически постоянный ток в больших пределах вариации сопротивления цепи. Их выход, конечно, уменьшается соответственно, но, наверное именно имея в виду не слишком уж сильно этот выход уменьшать, и используется простой прибор для компенсации избыточных вариаций. Волнообразность тока — едва ли не самое важное для коммерческого успеха системы электродугового света. Она вводит в цепь стабилизирующий элемент вместо большого омического сопротивления, не приводя к большим потерям мощности, и, что еще более важно, она позволяет использовать простые зажимные (clutch) лампы, которые при токе с определенным, наилучшим для каждой конкретной лампы, количеством импульсов в секунду, будут, если за ними правильно следить, регулироваться даже лучше, чем самые хорошие точные (clock-work) лампы. Это открытие было сделано автором — с опозданием на несколько лет.
Знающие Английские электротехники утверждали, что в машине постоянного тока или трансформаторе на регулировку влияет изменение фазы вторичной цепи. Можно легко показать ошибочность этой точки зрения, если вместо ламп использовать устройства, каждое из которых обладает самоиндукцией и емкостью, или самоиндукцией и сопротивлением, — то есть замедляющей и ускоряющей компонентами, — в таких пропорциях, чтобы не влиять существенно на фазу вторичного тока. Любое количество таких устройств можно вставить в цепь или убрать из нее, и все равно окажется, что регулировка есть, постоянный ток поддерживается, а электродвижущая сила с числом устройств меняется. Изменение фазы вторичного тока — это просто результат, следующий из изменений в сопротивлении, и, хотя вторичная реакция всегда более или менее важна, тем не менее реальная причина регулировки лежит в наличии вышеперечисленных условий. Следует, однако, указать, что в случае машины данные выше замечания должны ограничиваться случаями, когда машина возбуждается независимо. Если возбуждение выполняется посредством коммутации тока якоря, то фиксированное положение щеток делает любое смещение нейтральной линии чрезвычайно важным, и не следует считать нескромным со стороны автора отметить, что насколько позволяют записи, представляется, что он был первым, кто успешно отрегулировал машины, обеспечив шунтирующее соединение между точкой внешней цепи и коммутатором посредством третьей щетки. Когда якорь и поле надлежащим образом спропорционированны, и щетки размещены в определенных для них положениях, постоянный ток или постоянный потенциал получается в результате сдвига диаметра коммутации через изменение нагрузок.
В связи с машинами таких высоких частот конденсатор позволяет провести очень интересное исследование. Легко увеличить электродвижущую силу такой машины в четыре или! пять раз по величине просто подключив к цепи конденсатор, и автор постоянно использовал
такой конденсатор для регулировки, как предлагает Блэксли в своей книге по переменным токам, в которой он с изысканной простотой и легкостью рассмотрел наиболее часто возникающие проблемы с конденсатором. Высокая частота позволяет использовать малые емкости и делает исследование несложным. Тем не менее, хотя результат большинства экспериментов легко можно предсказать, некоторые явления сначала кажутся удивительными. Примером может послужить один эксперимент, проведенный три или четыре месяца назад с такой машиной и конденсатором. Использовавшаяся машина давала около 20,000 перемен в секунду. Два оголенных провода примерно двадцати футов длиной и двух миллиметров в диаметре, расположенные вблизи друг друга, были одним концом подключены к контактам машины, а другим — к конденсатору. Использовался небольшой трансформатор, конечно, без железного сердечника, чтобы привести показания в диапазон вольтметра Кардью, который подключался ко вторичной обмотке. На контактах конденсатора электродвижущая сила была примерно 120 вольт, откуда дюйм за дюймом постепенно снижалась до 65 вольт на контактах машины. Это было практически так же, как если бы конденсатор был генератором, а провод и цепь якоря — просто подключенным к нему сопротивлением. Автор искал случай резонанса, но не смог увеличить эффект ни посредством аккуратного и постепенного варьирования емкости, ни посредством изменения скорости машины. Случая полного резонанса достичь не; удалось. Когда конденсатор был подключен к контактам машины — при этом сначала была определена самоиндукция якоря в максимальном и минимальном положении и взято среднее! значение, — емкость, которая давала наибольшую электродвижущую силу, ближе всего соответствовала той, которая просто противодействовала самоиндукции при данной частоте. Если емкость увеличивалась или уменьшалась, электродвижущая сила как и ожидалось, падала.
При столь высоких частотах как те, что упомянуты выше, эффекты конденсатора очень важны. Конденсатор становиться очень эффективным прибором, способным передавать значительную энергию.
Автор считал, что машины высокой частоты могут найти применение по крайней мере в случаях, когда не предполагается передача на большие расстояния. С помощью конденсаторов можно уменьшить рост сопротивления в проводниках и увеличить в устройствах, если нужны эффекты нагрева, можно сделать трансформаторы более эффективными, добиться более высоких мощностей и достичь значительных результатов. Работая с машинами высокой частоты автор смог наблюдать эффекты от использования конденсаторов, которые в противном случае могли избежать его внимания. Его очень заинтересовало явление, наблюдавшееся на электросети Ферранти, о котором так много говорили. Мнения высказывали знающие электротехники, но кажется, вплоть до настоящего дня все пока еще находятся в догадках. Без сомнений, в высказанных взглядах должна содержаться истина, но поскольку мнения различаются, часть из них должна быть ошибочной. Когда автор увидел диаграмму Ферранти в Электротехнике за 19 Декабря, у него сложилось мнение об этом эффекте. За отсутствием всех необходимых данных он должен удовлетвориться тем, что опишет на словах процесс, который, как он считает, несомненно и должен был происходить. Конденсатор привносит два эффекта: (1) Он меняет фазы токов в цепях; и (2) он меняет силу токов. Что касается изменений фазы, действие конденсатора состоит в том, что оно ускоряет ток во вторичной цепи в Дептфорде и замедляет в первичной в Лондоне. Первое влечет уменьшение самоиндукции в первичной в Дептфорде, а это означает меньшую электродвижущую силу динамо. Замедление в первичной цепи в Лондоне, если говорить только о фазе, имеет незначительный эффект или вообще никакого, потому что фаза тока во вторичной цепи в Лондоне не поддерживалась постоянной.
Далее, вторым эффектом конденсатора является увеличение тока в обеих цепях. Неважно, равны эти токи или нет; но необходимо сказать, чтобы увидеть важность Дептфордовского повышающего трансформатора, что увеличение тока в обеих цепях вызывает обратные эффекты. В Дептфорде это означает дальнейшее снижение электродвижущей силы в первичной цепи, а в Лондоне это означает повышение электродвижущей силы во вторичной. Таким образом, всё содействует появлению наблюдавшегося эффекта. Когда динамо подключено к сети непосредственно, можно увидеть, что никакого подобного эффекта происходить не может.
Автора особенно заинтересовали предположения и взгляды, выраженные М-ром Свинбурном. М-р Свинбурн часто оказывал ему почтение, не соглашаясь с его взглядами. Три года назад, когда автор, против преобладающего мнения инженеров, продвигал трансформатор с открытой цепью, М-р. Свинбурн был первым, кто критиковал его, когда писал в Electrician: "Этот трансформатор (Теслы) обязан быть неэффективным; его магнитные полюса вращаются, и поэтому у него не замкнута магнитная цепь". Два года спустя М-р Свинбурн становится поборником трансформатора с открытой цепью, и предлагает преобразовать его. Впрочем, tempora mutantur, et nos mutamur in illis^.
Автор не может поверить в теорию реакции якоря, изложенную в Industries, хотя несомненно в ней есть доля истины. Но толкование М-ра Свинбурна столь широко, что может означать что угодно.
М-р Свинбурн, кажется, был первым, кто привлек внимание к нагреванию конденсаторов. Изумление, выраженное по этому поводу талантливейшим электротехником — это поразительная иллюстрация желательности проведения экспериментов в большем масштабе. Научный исследователь, который имеет дело с мельчайшими величинами, кто наблюдает слабейшие эффекты, заслуживает доверия гораздо большего, нежели тот, кто экспериментирует с аппаратурой индустриального масштаба. На самом деле история науки увековечивает примеры непостижимого мастерства, терпения и проницательности исследований. Но каково бы ни было мастерство, какова бы ни была острота понимания исследователя, они могут только выиграть от увеличения эффекта, тем самым способствуя изысканиям. Если бы Фарадей выполнил хотя бы один из своих экспериментов по динамической индукции в большем масштабе, это могло бы принести неисчислимую выгоду.
