Двухфазный двигатель теслы: Все, что нужно знать об электромоторе Tesla

Содержание

Никола Тесла – родоначальник современной электроэнергетики?: klasson — LiveJournal

Генератор 2-фазного тока Николы Тесла мощностью 500 л.с. на Всемирной выставке в Чикаго, 1893 год
Гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде, видны 4 водовода к 4 гидроагрегатам
Художник Ираклий Тоидзе. Товарищ Сталин на гидроэлектростанции Рионгэс, 1935 год
Владимир Путин приветствует строителей, монтажников и инженеров Бурейской ГЭС, 9 июля 2003 г.

Случайно попал на телеканале Viasat History на фильм «Творцы XX столетия» (The 101 Who Made the Twentieth Century), а именно на 6-ю серию (https://www.dokonlin.ru/video/lyudi-sotvorivshie-hh-vek-6-serija-the-1.html). Можно спорить или нет с создателями фильма (Австралия, 2016 год) по поводу того, что английскую королеву Елизавету II они поместили на 33-е место, а нашего тирана Иосифа Сталина, загубившего десятки миллионов жизней, на 24-е место. Как говорится, это дело вкуса (предпочтений). А вот что касается известного изобретателя Никола Тесла (29-е место), который был представлен как родоначальник современной электроэнергетики, это не совсем верно. Он, действительно, вступил в принципиальный спор с Томасом Эдисоном, который пропагандировал внедрение генераторов и моторов постоянного тока. Он, действительно, придумал систему двухфазного тока (https://www.nkj.ru/archive/articles/18119/):
Тесла неслучайно добивался признания преимуществ переменного тока — ведь именно на нём должен был работать придуманный им электродвигатель, а вырабатывать переменный ток должен был его же генератор. В 1882 году он только додумался до идеи вращающегося магнитного поля, первый патент был получен шестью годами позже. Вот как описывает это событие третье издание Большой советской энциклопедии: «В 1888 г. Т. (независимо от Г. Феррари и несколько ранее его) дал строгое научное описание явления вращающегося магнитного поля». Кто же такой этот Феррари? И вообще, были ли у Теслы конкуренты, оспаривавшие его приоритет в открытии тех явлений, которые теперь принято связывать только с именем Теслы?
Были и много. Причём практически в те же годы, когда он создавал, а потом и запатентовал своё открытие. Подобно Эдисону, Теслу скорее следует называть изобретателем, а не учёным — никакого нового физического явления он не открыл, хотя и придумал, как можно использовать уже известное и «дал строгое научное описание» этого явления. Открыл же «магнетизм вращения» Доминик Араго ещё в 1824 году, когда обнаружил, что немагнитный медный диск под воздействием вращающегося магнита начинает 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, которая заключалась в том, что нужно заменить медный диск витками обмотки электродвигателя, а вращающийся магнит — вращающимся магнитным полем. Тесла придумал подавать на обмотки магнитных полюсов переменный ток со сдвигом по фазе. Чередование фаз вызывает в обмотке попеременное образование северного и южного магнитного полюсов, что, собственно, и означает вращение магнитного поля. Это поле заставляет вращаться ротор двигателя. Оставалось лишь построить источник двухфазного тока (двухфазный генератор) и двухфазный электродвигатель, что Тесла вскоре и сделал, выбрав в качестве величины сдвига фаз 90 градусов. В то время ему не пришла мысль о сдвиге в 120 градусов. Трёхфазных генераторов и электродвигателей он не создал.
<…> Но самое важное событие в деле уточнения приоритета Никола Теслы произошло весной 1888 года, на два месяца раньше публикации основных патентов изобретателя. В марте профессор Промышленного музея Галилео Феррарис (именно так, с «с» на конце писали его фамилию, ориентируясь на итальянское написание Ferraris) выступил перед общим собранием Туринской академии наук с докладом о бесколлекторном (то есть без выпрямителя) электродвигателе переменного тока, построенном на принципе вращающегося магнитного поля. Феррарис нашёл 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 3 ватта при скорости вращения до 900 оборотов в минуту. В том же году в мае Тесла показывал в сотни раз более мощные двигатели. Справедливости ради нужно сказать, что если патенты серба были опубликованы через два месяца после лекции Феррариса, то заявки на них были поданы ещё в октябре 1887 года.
Не обошлось и без участия российских учёных. Текст лекции Феррариса прочёл Михаил Осипович Доливо-Добровольский, работавший в немецкой компании AEG (как видим, утечка умов за рубеж происходила и тогда), и тут же придумал трёхфазный электродвигатель и генератор, передачу тока по трём, а не шести проводам из дорогой меди. Кстати, сам Доливо-Добровольский всегда признавал приоритет Теслы.

Итак, Никола Тесла трехфазных генераторов и двигателей не создал. Он создавал 2-фазные, 4-фазные электрические машины (http://kakizobreli.ru/izobreteniya-nikoly-tesly/). Что касается проекта Джорджа Вестингауза по сооружению гидростанции на Ниагарском водопаде, то первоначально он был достаточно заковыристым, см. книгу Б.Н. Ржонсницкого «Тесла»(http://www. electrolibrary.info/tesla/book5.htm):
Следующим большим событием в истории переменных токов была постройка самой крупной в мире в те годы гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде. Этот величайший в мире водопад давно уже привлекал внимание предпринимателей, мечтавших об использовании его энергии. Еще в 1886 году была создана специальная компания по изучению возможности постройки гидроэлектрической станции. Общая мощность водопада была определена в 9 миллионов киловатт, и компания объявила международный конкурс на лучший проект станции. В состав жюри конкурса вошли виднейшие специалисты под председательством знаменитого английского физика Вильяма Томсона (лорда Кельвина). За лучший проект была установлена премия в 3 тысячи долларов. Однако ни одно из тридцати поступивших предложений не было принято, а наиболее солидные электротехнические компании вообще отказались принять участие в конкурсе.
Вестингауз отверг предложение участвовать в составлении проекта, насмешливо заявив, что Ниагарская компания хочет за 3 тысячи долларов получить то, что стоит по меньшей мере 100 тысяч. Лишь спустя несколько лет «Дженерал электрик компани» предложила построить электростанцию мощностью в 15 тысяч киловатт, отведя часть воды Ниагары специальным каналом. Электроэнергию было решено передавать трехфазным током на расстояние более 30 километров до крупного промышленного города Буффало для продажи фабрикам и заводам.
В октябре 1893 года под влиянием успеха фирмы «Вестингауз» на Чикагской выставке было решено принять проект, предложенный этой компанией. На Ниагарской гидроэлектростанции установили три генератора двухфазного тока по 5 тысяч лошадиных сил каждый. Специальными трансформаторами ток превращался затем в трехфазный высокого напряжения и передавался в Буффало, где снова превращался в двухфазный. Потребители в Буффало устанавливали у себя электрооборудование двухфазного тока, и «Компания Вестингауз» получила огромные заказы. В 1896 году эта самая крупная в мире гидроэлектростанция начала работать, а вскоре ее мощность довели до 50 тысяч лошадиных сил. Пуск Ниагарской станции явился последним триумфом двухфазного тока. Несомненные преимущества трехфазного тока вытеснили менее совершенный двухфазный не только в Европе, но и в США. Саму Ниагарскую станцию вскоре переоборудовали, установив на ней трехфазные генераторы. Но в эти годы Тесла был уже очень далек от вопросов, связанных с первым своим изобретением. Творческая мысль увела его далеко-далеко и открыла перед ним новое, необозримое поле для исследований.

В этой же книге Б.Н. Ржонсницкого «Тесла» описывались и работы российского ученого М.О. Доливо-Добровольского по внедрению 3-фазного тока, и известная электротехническая выставка 1893 года во Франкфурте-на-Лауфене:
<…> Но не знал Вестингауз, что в это самое время в Берлине с каждым днем рос и набирал силы могучий противник двухфазного тока. Два года, прошедшие со времени открытий Феррариса, далеко продвинули эксперименты М.О. Доливо-Добровольского: им уже были созданы трехфазные электродвигатели и генераторы, разработаны чертежи трехфазных трансформаторов. Несмотря на недоверие, с которым был встречен переменный ток, несмотря на более зрелый возраст двухфазного тока, испытания созданного Доливо-Добровольским оборудования показали, что новый вид тока обладает значительными преимуществами. Оказалось, что при значительном улучшении магнитных свойств генератора и двигателя существенно уменьшался и расход меди в линиях передачи. Связанная трехфазная система требовала всего лишь трех проводов в отличие от трехфазной несвязанной системы, предложенной Теслой, требовавшей шести проводов.
Простота конструкции трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором делала его применимым в самых различных случаях. Было ясно: именно трехфазному току принадлежит будущее. Но для того чтобы доброе имя нового титана электротехники стало известным во всем мире, надо было познакомить с ним этот весь мир.
В конце 1889 года по инициативе Оскара фон Миллера началась подготовка к проведению Международной электротехнической выставки и Международного конгресса электриков, намеченных на осень 1891 года. Местом проведения выставки и конгресса был избран город Франкфурт-на-Майне. В середине 1890 года организаторы выставки обратились к фирме АЕГ с предложением принять на себя организацию передачи электроэнергии от водопада на реке Неккар близ города Лауфена на выставку. Трудно было бы найти лучший способ продемонстрировать все преимущества трехфазного тока, и фирма АЕГ ответила согласием. Ее главный инженер М. О. Доливо-Добровольский начал с увлечением проектировать трехфазный асинхронный двигатель мощностью около 100 киловатт, трехфазные трансформаторы и всю аппаратуру для линии передачи и распределения электроэнергии на выставке. Постройку синхронного генератора поручили швейцарской фирме «Эрликон».
В середине 1891 года было закончено сооружение линии передачи на расстояние в 175 километров, оборудована гидроэлектростанция в Лауфене, на которой установили трехфазный генератор мощностью около 190 киловатт с повышающей подстанцией, и понижающая подстанция во Франкфурте. 25 августа 1891 года на выставке впервые загорелось около 1 000 электрических ламп накаливания, а 12 сентября был включен и асинхронный двигатель трехфазного тока, приводивший в действие насос для подачи воды к декоративному водопаду.
Испытания линии передачи и всей системы были начаты международной комиссией в октябре 1891 года и показали, что при напряжении в линии передачи в 15 тысяч вольт коэффициент полезного действия достигал 75,2 процента. Особо провели испытание на повышенное напряжение, достигавшее 28 тысяч вольт, при котором коэффициент полезного действия составил 78,9 процента.
Это было огромным достижением электротехники. Вся Лауфен-Франкфуртская передача, работавшая без каких бы то ни было перебоев, свидетельствовала о полной возможности и экономической целесообразности применения разработанной М.О. Доливо-Добровольским системы трехфазного переменного тока.
С этого времени трехфазная система начала применяться во всем мире. Однако существование патентов Теслы, охватывавших все частные случаи применения любой многофазной системы переменного тока, обязывало АЕГ либо выкупить эти патенты у фирмы «Вестингауз», либо платить ей большие суммы. Трехфазная система, детально разработанная М. О. Доливо-Добровольским независимо от Теслы, все же была частным случаем, предусмотренным патентами №381968 и 382280, полученными Теслой в США 1 мая 1888 года, патентом № 47885, полученным в Германии, и № 6481, полученным в Англии.
Несомненно, сам Тесла не стал бы протестовать против применения более совершенной системы передачи и распределения электрической энергии, но он давно уже продал свои права на изобретение капиталистической фирме, действовавшей исключительно в интересах получения прибыли. Чтобы избавиться от оплаты патентов Теслы, АЕГ стала оспаривать их распространимость на трехфазный переменный ток. Но попытка эта была безуспешной. Многие авторитеты в области практической электротехники – профессор Г. Антони, Б. Беренд и другие – убедительно доказывали бесспорность того, что уже в первых патентах Теслы имеется указание на систему многофазных токов. Противники их утверждали, что если это указание и есть, то оно дано лишь в самом общем виде, а трехфазная система описана в патентах в виде несвязанной, состоящей из трех самостоятельных фаз, с применением шести проводов, так что ее нельзя считать аналогичной изобретению М.О. Доливо-Добровольского.
Наконец в пользу Теслы высказался тогда еще молодой, но уже проявивший свои обширные познания и великолепно владевший математическими методами технических расчетов главный консультант фирмы «Дженерал электрик компани» Чарлз Штейнметц. Мнение этого авторитетного ученого имело решающее значение, и споры в научных кругах постепенно прекратились.
Так же неудачно для АЕГ было и обращение в суд, отвергнувший утверждение, что изобретение М.О. Доливо-Добровольского не предусмотрено всеобъемлющей формулой патентов Николы Теслы. Тогда АЕГ начала оспаривать вообще приоритет Теслы в открытии многофазных переменных токов, вспомнив о ряде предшествующих попыток создать электродвигатель переменного тока. Имена М. Депре, Хазельвандера, Бредли, Венсрема и, наконец, Феррариса были названы с надеждой убедить мир в отсутствии у Теслы каких-либо заслуг в создании многофазной системы.
Однако и эти попытки в результате многолетней борьбы фирмы «Вестингауз» со всеми противниками Теслы постигла неудача. Более двадцати пяти судебных процессов были выиграны Вестингаузом на протяжении двух десятилетий.
Следует еще раз напомнить, что вся эта борьба между капиталистическими фирмами велась безо всякого участия самого изобретателя, помимо его воли. Каковы бы ни были убеждения Теслы, как бы ни относился он сам к изобретениям других, фирмы, скупившие патенты, распоряжались ими по своему усмотрению.
Переменный ток, как двухфазный, так и трехфазный, при самом своем зарождении должен был выдержать трудную борьбу с постоянным током. Первой и решающей победой была Лауфен-Франкфуртская передача, о которой рассказано выше.
Следующим триумфом переменного тока – и двухфазного и трехфазного – стали Всемирная электрическая выставка и конгресс электриков, проведенные в Чикаго в 1893 году в честь 300-летия со времени открытия Америки Колумбом. Фирма «Вестингауз электрик энд мануфакчуринг К°» имела контракт на оборудование всей выставки электроосвещением и установку электродвигателей. Компания не упустила случая широко применить переменный ток, как двухфазный, тогда еще господствовавший в Америке, так и «европейский», трехфазный. Соперничая с американской фирмой, немецкая АЕГ в соседнем помещении также демонстрировала достижения трехфазного тока. В русском журнале «Электричество» за 1894 год появилось описание экспонатов фирмы Вестингауза на выставке. В нем говорится об установке двухфазного генератора, от которого электроэнергия передавалась двухфазному электродвигателю мощностью в 500 лошадиных сил. Кроме того, был установлен «60-сильный двухфазный двигатель Теслы синхронического типа, соединенный непосредственно с 45-киловаттным генератором переменного тока для освещения накаливанием», – писал корреспондент журнала. На выставке изобретатели встретились: Никола Тесла был делегатом конгресса от Австрии – его родная Хорватия все еще входила в состав австро-венгерской монархии, – М.О. Доливо-Добровольский от Германии. По сложившимся обстоятельствам оба они вынуждены были представлять чужие страны. Однако встреча не вызвала сближения или даже обмена мнениями о будущем электротехники.

Здесь стоит упомянуть, что М.О. Доливо-Добровольский остался за границей, а работавший на выставке во Франкфурте в 1891 году ассистентом у немецкого инженера Вильяма Линдлея Роберт Классон вскоре вернулся в Россию и стал строить промышленные электростанции исключительно на трехфазном токе, см. биографические очерки «Роберт Классон и Мотовиловы (http://www.famhist.ru/famhist/klasson/00351978.htm).

Так что «родоначальниками современной электроэнергетики» необходимо считать целый сонм изобретателей, ученых и инженеров.

Кстати, сын Роберта Классона инженер-электрик Иван Робертович Классон, находясь в 1942 году в эвакуации в Кургане, приобрел книжку своего коллеги Федора Вейткова «Летопись электричества» (https://bookree.org/reader?file=1503975&pg=1). И в ней на последних страницах приводилась репродукция картины художника Ираклия Тоидзе «Товарищ Сталин на гидроэлектростанции Рионгэс». Тов. Сталина надо считать «отцом советской электроэнергетики»? А Владимира Путина, в 2003 году прилетевшего на пуск 1-го агрегата Бурейской ГЭС, «отцом российской электроэнергетики»?

10 основных достижений Николы Теслы

Никола Тесла (1856 – 1943) родился как этнический серб в деревне Смилян в Австро-Венгерской империи (современная Хорватия). Получив инженерное образование, он поступил в Карлштадтскую реальную школу Иоганна-Рудольфа-Глаубера, политехнический институт в Граце, Австрия, но бросил учебу на третьем курсе. Затем с помощью своих дядей он поступил в Пражский университет. Там он проводил большую часть своего времени в библиотеке и посещал лекции. Воспринимаемый многими как эксцентричный человек, Тесла проявил замечательный талант и воображение, когда он повзрослел, что привело его ко многим значительным научным открытиям, которые продвинули человеческую расу. Его самым известным изобретением является, пожалуй, катушка Теслы, а его самый известный вклад-в области современной системы электроснабжения переменным током.

Вот 10 основных достижений Николы Теслы, включая его изобретения и вклад в науку.

Многофазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, считающийся одним из самых полезных изобретений современности, произвел революцию в области бытовой техники. Хотя первый известный работающий трехфазный асинхронный двигатель переменного тока приписывается Галилео Феррарису в 1885 году, Никола Тесла самостоятельно изобрел свой собственный асинхронный двигатель и подал заявку на патент США в 1887 году. Основанный на принципе вращающихся магнитных полей, его первый асинхронный двигатель производил четверть лошадиной силы при 1800 оборотах в минуту и весил всего 9 кг, что было фантастическим достижением в то время. Он использовал электрическую энергию для производства механической энергии и заменил ручной труд на фабриках. Трехфазный асинхронный двигатель продолжает широко использоваться в промышленности, домашнем хозяйстве и электрических машинах по всему миру.

Победитель в «битве токов»

“Война токов“ или “битва токов“ относится к конкурентному периоду в 1880-х и 1890-х годах в Америке для внедрения конкурирующих систем передачи электроэнергии. В 1882 году Томас Эдисон основал свою компанию Edison Illuminating Company, чтобы обеспечить электрическое освещение домов и предприятий. С Эдисоном, владеющим всеми ключевыми патентами, его электричество на основе постоянного тока будет продаваться по всей территории Соединенных Штатов.

Ситуация изменилась в середине 1880-х годов, когда Джордж Вестингауз начал заниматься электроосвещением. Он сотрудничал с Теслой и через несколько лет бросил вызов Эдисону и его сторонникам. Напряжение переменного тока можно было увеличивать и уменьшать, а это означало, что передавать его на большие расстояния было проще и дешевле. В 1888 году Вестингауз приобрел патентные права на многофазную систему динамо-машин, трансформаторов и двигателей переменного тока Теслы. Это привело к ожесточенной словесной войне, скрытой тактике и шумихе в средствах массовой информации о лучшей и более безопасной альтернативе в прибыльном бизнесе обеспечения электроэнергией. Кульминацией войны стал 1893 год, когда Тесла, чтобы доказать свою безопасность, якобы использовал катушку Теслы для передачи электричества через себя, чтобы произвести свет на Всемирной колумбийской выставке. Постоянный ток, поддерживаемый Эдисоном, был опасен и дорог на больших расстояниях, и, несмотря на его усилия реализовать постоянный ток, переменный ток выиграл битву токов. Современная система распределения электроэнергии основана на новаторской работе Николы Теслы.

Читайте также: 12 Удивительных Изобретений Женщин, Которыми Мы Пользуемся Каждый День

Турбина Теслы

Также называемая турбиной без лопастей, турбина Теслы использовала эффект пограничного слоя, а не жидкость, падающую на лопасти, как в обычной турбине. Она состояла из нескольких плоских стальных дисков, правильно сбалансированных в камере, перемещаемой с помощью входа пара или сжатого воздуха. Пар не оказывает давления на лопасти ротора сбоку, как в других типах, а простреливается между лопастями по краям. Турбина Теслы была запатентована в 1913 году как альтернатива поршневым двигателям. Ее можно было использовать для автомобилей, самолетов и других транспортных средств. Однако она считалась непрактичной и никогда не имела успеха.

Строительство одной из первых гидроэлектростанций

Всемирная колумбийская выставка была всемирной выставкой, проходившей в Чикаго в 1893 году. Она была построена на 686 акрах земли и содержала множество отдельных зданий. В 1892 году «Вестингауз Электрик» сумела перекупить у «Эдисона» и «Дженерал Электрик» контракт на электрификацию этой большой ярмарки. Экспозиция во многом познакомила американцев с чудом электричества. Ее открыл сам президент, нажав на кнопку в Белом доме. Вестингауз и Тесла не получили никакой прибыли от выставки, но они продемонстрировали безопасность, эффективность и гибкость переменного тока и инноваций Теслы. Успех стал важным фактором в их выигрыше контракта на строительство гидроэлектростанции переменного тока на Ниагарском водопаде, машины с именем Теслы и номерами патентов. Проект обеспечил электроэнергией Буффало к 1896 году и стал одной из первых электростанций такого рода в мире.

Читайте также: 10 невероятных изобретений и проектов Леонардо да Винчи

Катушка Теслы

Продолжая изучать работу Генриха Герца по электромагнитным излучениям и радиоволнам, Тесла попытался запитать катушку Румкорфа высокоскоростным генератором переменного тока. Катушки Румкорфа состояли из первичной и вторичной обмотки для получения высоких напряжений. Тесла вскоре обнаружил, что высокочастотный ток расплавляет изоляцию между первичной и вторичной обмотками в катушке. Это привело Теслу к идее использования воздушного зазора вместо изоляционного материала между первичной и вторичной обмотками; и железный сердечник, который можно было перемещать в разные положения внутри или снаружи катушки. Эти изменения привели к изобретению катушки Теслы. Она была запатентована в 1891 году, и, хотя он запатентовал аналогичные схемы в предыдущие периоды, в этом были все элементы катушки Теслы. Поистине революционное нововведение, катушка Тесла смогла беспроволочно передать электричество. Это привело к тому, что увеличительный передатчик лег в основу мечты Теслы о беспроводном электричестве. Технология широко используется в радиоприемниках, телевизорах и другой электронной аппаратуре.

Он изобрел электромеханический генератор

В 1893 году Никола Тесла запатентовал паровой электрический генератор, известный как электромеханический генератор Теслы. Генератор Теслы — это возвратно-поступательный генератор электричества. В нем пар нагнетается в генератор и выходит через ряд отверстий. Пар толкает поршень вверх и вниз, который прикреплен к якорю. Это заставляет его вибрировать вверх и вниз с высокой скоростью, производя электричество. Другая вариация машины использует электромагниты для управления частотой колебаний поршня. Тесла разработал много вариантов своего электромеханического генератора, поскольку он хотел, чтобы он заменил неэффективные поршневые паровые двигатели, используемые для вращения генераторов. Однако в конечном счете это было достигнуто за счет разработки высокоэффективных паровых турбин.

Читайте также: Исторические личности, которые страдали психическими заболеваниями

Тесла внес важный вклад в развитие радиотехники

В 1895 году Никола Тесла готовился послать свой первый радиосигнал примерно за 32 км, но инцидент с горящей лабораторией задержал его планы испытаний. В 1896 году Гульельмо Маркони получил патент на свое радиоприемное устройство, основанное на 2 схемах в Англии. В 1897 году Тесла представил свой патент на многоцепное радиоприемное устройство, который был присужден в 1900 году в Соединенных Штатах. Это привело к отказу от патента Маркони в США в 1900 году.

Однако Маркони был богатым человеком и имел семейные связи с английской аристократией. Его компания Marconi Wireless Telegraph передавала радиосигнал через Атлантику, нарушая многие патенты Теслы. В 1904 году Патентное ведомство США неожиданно отменило свое решение 1900 года и выдало патент Маркони. В 1915 году Тесла подал в суд на компанию Маркони, но был финансово слаб, чтобы бороться с корпорацией.

В 1943 году, уже после смерти Теслы и Маркони, патентное ведомство США поддержало патент Теслы на радио. Можно отметить, что компания Маркони подала в суд на правительство Соединенных Штатов за использование своих патентов в Первой мировой войне, и суд просто избежал иска, восстановив приоритет патента Теслы над Маркони. Изобретение радио-неоднозначная тема со многими претендентами, но огромный вклад Теслы в области радиотехники не вызывает сомнений.

Первый в мире беспроводной пульт дистанционного управления

На электрической выставке в Мэддисон-Сквер-Гарден в 1898 году Никола Тесла ошеломил публику своим последним изобретением. В первом известном примере использования дистанционного управления Тесла будет управлять лодкой издалека с помощью технологии радиоволн. Позже Тесла попытался продать американским военным технологию, которую он назвал “телеавтоматика“, как тип радиоуправляемой торпеды, но они проявили мало интереса. Однако технология радиоуправления продолжала развиваться на протяжении многих лет, пока не начала использоваться для таких устройств, как телевизоры, DVD-плееры и т. д.

Развитие рентгеновских лучей

Заметив повреждения на своих фотографиях, Тесла начал исследовать причину проблемы в 1894 году. Но его исследования сгорели в огне, который поглотил его лабораторию в 1895 году. Несколько месяцев спустя, в декабре, Вильгельм Конрад Рентген обнародовал свое открытие “рентгеновских лучей“. Несмотря на это открытие, Тесла продолжал свои эксперименты, пытаясь построить свою собственную машину, которая будет производить изображения, которые он назвал теневыми графами. Тесла правильно понял, что сильные тени могут быть получены только на больших расстояниях объект-пленка и с коротким временем экспозиции; и что толстые стены производили лучи с большей проникающей способностью. Он также был первым, кто прокомментировал биологическую опасность рентгеновских лучей. Он сделал рентгеновский снимок или теневой снимок ноги с ботинком на ней и послал его с поздравительным письмом Рентгену. Рентген в свою очередь написал: “Уважаемый сэр! Вы меня очень удивили прекрасными фотографиями чудесных разрядов, и я вам очень благодарен за это. Если бы я только знал, как вы делаете такие вещи! С выражением особого уважения я остаюсь вашим преданным, В. К. Рентген.“

Читайте также: Изобретатели, убитые собственными изобретениями

Никола Тесла имел около 300 патентов

Тесла был плодовитым изобретателем и имел около 300 патентов по всему миру. Некоторые из своих изобретений он не запатентовал, а некоторые спрятал в патентных архивах. Известно, что по меньшей мере 278 патентов были выданы Тесле в 26 странах, в основном в Соединенных Штатах, Великобритании и Канаде. Патенты включают динамо-электрическую машину, электромагнитный двигатель, электрическую лампу накаливания, электрические распределительные системы и генераторы, жидкостные двигательные установки и сигнальные системы. Никола Тесла считается одним из величайших ученых в истории.

Никола Тесла и беспроводное электричество

В 1901 году Тесла получил 150 000 долларов от J. P. Morgan, передав ему 51% всех полученных патентов на беспроводную связь. Так началась его работа в Уорденклиффской башне на северном берегу Лонг-Айленда. С помощью этой грандиозной башни Тесла намеревался передавать сообщения, телефонию и изображения через Атлантику, но в декабре 1901 года Маркони успешно передал букву S из Англии в Ньюфаундленд, победив Теслу.

Тесла решил расширить проект, добавив к нему свою мечту о беспроводной передаче энергии, но Морган отказался предоставить какие-либо дополнительные средства. Многие утверждают, что это был скрытый план Теслы все время, чтобы выполнить его давнюю мечту о беспроводном электричестве для всей планеты. Тесла продолжал проект еще девять месяцев в 1902 году, но нехватка средств в конечном итоге вынудила его закрыть. Тесла будет продолжать свои усилия по получению финансирования для своего амбициозного проекта беспроводного электричества, но не найдет никаких сторонников.

Как Тесла и Феррарис изобрели двухфазный двигатель

Как я уже говорил в своем видео об истории трехфазного электричества, Никола Тесла и Галилео Феррарис открыли двухфазное электричество и двухфазный двигатель, которые, согласно Тесла, «идентичный почти до мельчайших деталей». 1 Итак, как эти двое мужчин сделали это фантастическое открытие?

Содержание

Введение

Как Феррари приняли участие

Влияние Феррари

Как колесо Араго могло вдохновить Теслу на создание

Как была разработана двухфазная технология

Ссылки

Введение

Галилео Феррари

Позвольте мне начать с Галилео Феррари в 1884 году. В то время Феррари s был 37-летний- старый профессор физики и был президентом выставки электричества в Турине. 2

Это важно, потому что на той ярмарке в сентябре 1884 года француз по имени Люсьен Голар и его финансовый покровитель Джон Гиббс продемонстрировали, как они могут передавать электричество переменного тока на то, что считалось большим расстоянием, около 30 км или 20 миль от водопада 900:30 из Ланцо в Турин 3 с малыми потерями.

Это было возможно только потому, что они передавали электричество при высоком напряжении и низком токе, а затем использовали то, что они называли «вторичным генератором» (или то, что мы сейчас назвали бы трансформатором), чтобы изменить его на более низкое напряжение и более высокий ток для безопасной работы. для электрических систем.

Феррари были впечатлены и вручили им приз от правительства Италии. К январю 1885 года Феррарис провел свои исследования и опубликовал статью на тему под названием «Исследования вторичных генераторов Голара и Гиббса». 4

Как задействовали Ferrari

Рис. 1. — Мотор Феррари (1885 г.).

Результаты Феррариса были настолько впечатляющими, что если бы не его высокое положение в науке, ему бы не поверили!

Однако в его отчете по крайней мере одному автору в то время было ясно сказано, что «что касается переменного тока, то здесь нашел удовлетворительное решение вопрос о распределении электроэнергии по большой территории от центральной станции». 5

Феррарис знал, что этот трансформатор (и лучший, сделанный несколькими месяцами позже группой ZBD) делает переменный ток более жизнеспособным, чем постоянный, для передачи электроэнергии на большие расстояния, но он также знал, что одна из проблем с переменным током заключается в том, что у них нет двигатель или счетчик.2

Затем, где-то в начале 1885 года, Феррарис преподавал поляризацию света, и его вдохновило создание двухфазного двигателя переменного тока.

Двигатель Феррари

Видите, Феррарис знал из уравнений Джеймса Клерка Максвелла, что свет представляет собой электромагнитную волну, а направление, в котором вибрирует электрическое поле, называется поляризацией света: если электрическое поле колеблется горизонтально, оно поляризовано горизонтально , а если он вибрирует вертикально, то он вертикально поляризован.

Феррарис также знал, что если объединить горизонтально поляризованный свет и вертикально поляризованный свет, который находится в фазе (становится больше и меньше одновременно), то получится диагонально поляризованный свет.

Однако, если объединить свет, сдвинутый по фазе на 90 градусов (или на четверть волны), то результатом
будет волна, в которой электрическое поле движется по кругу, или свет с круговой поляризацией.

Другими словами, с помощью оптики Феррарис понял, что если объединить две волны, одну горизонтальную и одну вертикальную, то получится 90 на расстоянии
градусов, тогда вы получите круговую волну, а и вдохновили его посмотреть, сможет ли он имитировать этот эффект с помощью электродвигателей.

Влияние Феррариса

Феррарис сказал, что в августе или сентябре 1885 года он построил ручной генератор с двумя отдельными катушками A и B, поэтому каждый набор катушек получал одинаковый ток с одинаковыми частотами, но отличался только по фазе. (когда они увеличивались и уменьшались во времени).

Затем Феррарис поместил эти катушки вокруг диска, и двухфазный ток в катушках индуцировал ток в диске, и был рад обнаружить, что сила между ветром в диске и катушками заставляет диск вращаться.

Возможно, это был первый настоящий бесколлекторный многофазный генератор и двигатель из когда-либо созданных. Тем не менее, поскольку Феррарис был убежден, что из него не получится мощный двигатель, он в основном просто демонстрировал его своим ученикам и посетителям. 6

Только 18 марта 1888 года Феррарис опубликовал свою первую статью об использовании более одной фазы в двигателе или генераторе переменного тока. Затем Феррарис был встревожен, узнав, что всего 2 месяца спустя патент Николы Теслы на двухфазный двигатель и генератор был выдан без упоминания Феррари.

В декабре 1888 года ученый по имени Алар Дюбуа-Реймон написал статью, в которой утверждалось, что «двигатель Теслы» основан на идеях, «изобретенных профессором Феррарисом из Турина». 7

Эта статья была переведена на английский язык и опубликована в американском журнале в феврале 1889 года. В июне 1889 года Тесла возразил, что это всего лишь «одно из самых любопытных совпадений», что «проф. Феррари не только независимо друг от друга пришли к одним и тем же теоретическим результатам, но и практически идентичным образом до мельчайших деталей». 8

Но как Тесле пришла в голову идея использовать более одной фазы переменного тока для создания двигателя? На этот вопрос сложно ответить из-за личности Теслы.

Видите ли, Тесла любил говорить, что его вдохновение полностью сформировалось в его голове, и ему никогда не нужно было экспериментировать, потому что «не было ни одного единственного эксперимента, который не вышел бы точно так, как я думал» 9 и это изобретение просто появилось из-за того, что я много думал и читал стихи! Однако в судебных процессах Тесла намекал, что Колесо Араго вдохновило его10, поэтому давайте обсудим, как Колесо Араго могло привести к двухфазному двигателю и генератору.

Как колесо Араго могло вдохновить Теслу

Колесо Араго было изобретено в 1824 году, когда французский ученый по имени Франсуа Араго обнаружил, что вращающееся медное колесо может вращать ближайший магнит без батареи, хотя медь не обладает магнитными свойствами.

В следующем году, в 1825 году, английские ученые Чарльз Бэббидж и Джон Гершель создали «обратное колесо Араго», в котором они вращали постоянный магнит под медным колесом, заставляя медное колесо вращаться в соответствии с ним. 11

Перенесемся в июнь 1879 года, когда английский ученый по имени Уолтер Бейли был вдохновлен реверсивным колесом Араго, чтобы заставить медное колесо вращаться с четырьмя стационарными электромагнитами, используя самодельное механическое устройство для направления тока, называемого коммутатором, так что ток чередуются электромагниты. 12

Хотя это был, возможно, первый двухфазный двигатель, для него требовался коммутатор, и это был не столько двигатель, сколько крошечное демонстрационное устройство в классе, размером чуть более 2 дюймов в ширину и 4 дюйма в высоту. 13

В следующем, 1880 году, французский ученый по имени Марсель Депре был вдохновлен Бейли на создание более надежного двигателя, в котором для электрификации ротора (части двигателя, которая вращается) использовался коммутатор, аналогичный тому, что был у Бейли. 14 Это был вариант двухфазного двигателя, но он также содержал коммутаторы.

Как был разработан двухфазный двигатель

Патент Теслы на двигатель

Тесла никогда не признавался, что читал об этих открытиях, но когда он подал заявку на свой патент в сентябре 1887 года, он добавил,
«Я знаю, что нет ничего нового в том, чтобы производить вращение двигателя путем периодического смещения полюсов одного из его элементов».

Однако Тесла правильно добавил, что предыдущие системы (кроме Феррари, о которых он, похоже, не знал) использовали «механические приспособления», где менялось только направление, а не сила тока, а не естественно вращающееся поле от двухфазного генератор. 15

В 1900 году судья в Коннектикуте заявил в пользу патента Теслы, что «гению Теслы оставалось… превратить игрушку Араго в мощный двигатель». 16 Если бы Бейли и Депре вдохновили Теслу и их колеса Араго, его устройство было бы значительным шагом вперед по сравнению с тем, что было раньше, и достойным нашего уважения и восхищения. Однако, на мой взгляд, его достижения омрачены его нежеланием признать свое вдохновение и отдать должное там, где это необходимо.

Так вот почему и как и Галилео Феррарис, и Никола Тесла задумали использовать более одной фазы переменного тока для создания двигателя переменного тока… Теперь мое видео об истории трехфазных двигателей и трехфазной трехпроводной электрической передачи охватывает мою причины, по которым Тесла ложно рекламируется как изобретатель современного 3-фазного тока и почему, но я, вероятно, должен добавить, что Галилео Феррарис также иногда упоминается как изобретатель 3-фазного тока.

Это потому, что Михаил Доливо-Добровольский очень любил Феррари (и не любил Теслу) вплоть до предложения назвать многофазное электричество «полем Феррари» в августе 189 г.1, 17 и назвав его «Отцом 3-х фаз» во время первой публичной демонстрации 3-х фазной передачи на большие расстояния на выставке электротехники во Франкфурте.

Именно из-за этого Феррариса иногда называют «отцом 3-х фаз», что сбивает некоторых людей с мысли, что он изобрел 3-х фазные, чего он не изобрел.

Ссылки

https://www.edmundoptics.com/knowledge-center/application-notes/optics/introduction-to-
polarization/ (хотя в следующем году он заявил, что устройство изготовлено Циперновски, Блати и
Дери, иногда известный как трансформатор ZBD, был лучше). Малер, Юлий 1886
1 Никола Тесла о двигателях переменного тока», The Telegraphic Journal and Electrical Review, том. xxiv
(7 июня 1889 г.) с. 648
2 Hess, A «Памятник Галилео Феррарису в Турине» Electrical World and Engineer vol. xlii № 6 (8 августа
1903) с. 215-6
3 Бауэрс, Б. «Галилео Феррарис и переменный ток» Proceedings of the IEEE vol. 89 нет. 5 (май 2001 г.) с.
790 (Турин — Ланцо)
4 «Ricerche Teoriche e Sperimentali sul Generatore Secondario Gaulard e Gibbs», переведенный и найденный в
The Electrician (11 апреля 1885 г. ), с. 450
5 «Ricerche Teoriche e Sperimentali sul Generatore Secondario Gaulard e Gibbs» переведено и найдено в
The Electrician (11 апреля 1885 г.) p. 450
6 В 1903 году Уильям Стэнли заявил: «Я сам видел оригинальные моторы, модели и чертежи, сделанные
Феррари в 1885 году, лично разговаривал с людьми, которые видели эти модели в действии, и слышал
«Феррари» объясняют их в тот день» Стэнли, В. «Решения Tesla с раздельной фазой» «Электротехнический мир и инженер»
vol. XLI № 12 (21 марта 1903 г.) с. 486
7 Bois-Reymond, A «О трудностях передачи энергии переменным током», переведенный
на английский язык и найденный в The Telegraphic Journal and Electrical Review (1 февраля 1889 г.), с. 116-7
8 «Г-н. Никола Тесла о двигателях переменного тока», The Telegraphic Journal and Electrical Review, том. xxiv
(7 июня 1889 г.) п. 648
9 «Г-н. Обращение Теслы к принятию» Electrical Review и Western Electrician vol. 70 (26 мая 1917 г.) с.
881
10 «Патенты Теслы» Электрический обзор (сентябрь 1900 г. ), том. 37 № 12 с. 288
11 Бэббидж, К. и Гершель, Дж. «Отчет о повторении экспериментов М. Араго по магнетизму
, проявляемому различными веществами во время акта вращения» (16 июня 1825 г.) Phil Transactions of the Royal
Society vol. 115 стр. 480-1

12 Бейли, В. «Способ создания вращения Араго» (июнь 1879 г.) Лондонское физическое общество, Journal of
Physics A, vol. 3-4 р. 115
13 Измерения согласно Thomson, S Polyphase Electric Currents (1900) p. 437
14 Томпсон, С. Многофазные электрические токи (1900) с. 440 и 69-70
15 Tesla, N «Электрическая передача энергии» (12 октября 1887 г.) Патент: US382280A
16 «Патенты Tesla» Electrical Review (сентябрь 1900 г.) vol. 37 № 12 с. 290-1
17 “sogenanntes Ferraris’sches oder ‘Dreh’ feld” Dolivo-Dobrowolsky, M “Kraftübertagung mittelst
Wechselströmen von verschiedener Phase” Ziechsrift für Elektrotechnik Heft VIII (1 августа 1891 г.) с. 367