Ян Шнейберг - История выдающихся открытий и изобретений (электротехника, электроэнергетика, радиоэлектроника)

Вскоре Тесла уезжает в Париж, где изготавливает модель своего двигателя, демонстрирует его действие группе предпринимателей с целью наладить массовое производство двухфазных двигателей, отличавшихся простотой и надежностью. Но предприниматели не спешили вкладывать деньги в новое, еще неизвестное производство. В 1884 Тесла уезжает в Америку, к Эдисону. Но, как известно, Эдисон долгое время не признавал преимущество переменного тока, поэтому Тесла был вынужден покинуть мастерские Эдисона. Два года Тесла занимался электрическим освещением, но часто был вынужден подрабатывать на жизнь и даже работать грузчиком!

Наконец, весной 1887 г. Тесле с группой единомышленников – сотрудников Телеграфной компании удалось создать общество «Tesla Electric Company» и реализовать свои теоретические разработки. Вскоре им были созданы первые двухфазные генераторы, двигатели и все необходимое оборудование для их практического использования.

Диапазон выдающихся открытий Теслы поистине поразителен: он был автором более 800 изобретений в области электротехники, радиотехники, техники высоких частот, автоматики и телемеханики. В 1891 г. он создал знаменитый «резонанс- трансформатор », позволявший получать высокочастотные напряжения до сотен тысяч вольт. Он много работал над проблемой «передачи осмысленных сигналов и, быть может, даже энергии на любое расстояние вовсе без помощи проводов». В 1898 г. он создал радиосистему для дистанционного управления суднами на расстоянии более 25 миль и ввел термин «телеавтоматика» – технику «управления движениями и действиями автоматов, удаленных на расстояния». Как уже отмечалось, в 1900 г. он писал о возможности создания автоматического устройства, «аналогичного человеческому мозгу». Он сделал огромный вклад в радиотехнику, и американский суд признал его приоритет перед Маркони в создании радио (см. гл. 9). Тесла утверждал возможность осуществления межпланетных радиосообщений. К сожалению, многие прогрессивные идеи Теслы по разным причинам не могли быть претворены в жизнь, но они проложили дорогу многим отраслям современной электротехники и радиотехники и до сих пор – как писал один из биографов – «продолжают волновать исследователей, звать к новым поискам». И не случайно имя Николы Теслы начертано на знаменитой Стене Почета в Страсбурге рядом с именами всемирно известных ученых – Лапласа, Планка, Бора, Эйнштейна, Резерфорда.

Если когда-нибудь будет создан Всемирный музей науки и техники, то, несомненно, среди замечательных его экспонатов почетное место займет электрический двигатель, без которого невозможно представить жизнь современного общества.

Среди огромного разнообразия типов и конструкций электродвигателей удивительный простой и надежностью отличается трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором М.О. Доливо-Добровольского, занимающим господствующее положение в системе промышленного электропривода.

Созданные ранее двухфазные электродвигатели Теслы хотя и получили некоторое применение, но их конструкция страдала существенными недостатками: выступающие полюса статора с сосредоточенной обмоткой, большое магнитное сопротивление, необходимость использования четырех проводов – все это ухудшало характеристики машины и удорожало сооружение электропередачи.

И как уже отмечалось, для решения актуальных научно-технических проблем должны быть объективные социальные и технические предпосылки. Поэтому новые открытия и изобретения, как правило, носят интернациональный характер, к ним почти одновременно подходят ученые и инженеры разных стран.

И не случайно одновременно с Доливо-Добровольским разработкой трехфазных систем занимались Ч. Бредли в Америке и Ф. Хазельвандер в Германии. Однако, как писал Доливо-Добровольский, «технический приоритет» принадлежит тому изобретателю, который «сумел сделать свое открытие жизнеспособным… и создать применимый технический агрегат». Именно М.О. Доливо-Добровольский стал тем человеком, чей талант ученого, инженера и изобретателя позволил разработать и внедрить в промышленность наиболее современную трехфазную систему, сохранившую до наших дней свои основные черты.

Михаил Осипович родился 2 января 1862 г. в дворянской семье в г. Гатчине, близ Санкт-Петербурга. После переезда родителей в Одессу он поступил в Реальное училище, а затем в Рижский политехнический институт: его с юных лет увлекали физика и химия, он много занимался в лаборатории, проводя различные эксперименты. Но в 1881 г. он был исключен из института за участие в студенческом революционном движении без права поступления в высшие учебные заведения России.

Стремление к знаниям было настолько велико, что он уезжает в Германию и становится студентом Дармштадского высшего технического училища, из стен которого вышло много известных инженеров-электриков.

В 1884 г. Михаил Осипович после успешного окончания училища был оставлен в нем в должности ассистента и начал преподавать курс электрохимии. Но вскоре его приглашают в Берлинскую электротехническую фирму АЭГ, где он занял должность шеф-электрика и увлекся проблемами создания трехфазных систем.

В 1888 г., изучив работы Феррариса, Доливо-Добровольский решил создать в статоре двигателя вращающееся магнитное поле и поместить в него короткозамкнутый ротор с малым сопротивлением. Тогда в роторе при небольшом скольжении и достаточно сильном магнитном поле статора возникают токи, вызывающие большой вращающий момент.

Медный цилиндр (ротор) в двигателе Феррариса имел небольшое сопротивление, но, как было известно, медь немагнитный материал, и КПД такого двигателя был бы небольшим. Если же заменить медный цилиндр стальным, тогда магнитный поток значительно возрастет, но электропроводность стального ротора значительно меньше, и это неизбежно снизит КПД двигателя. Как преодолеть это противоречие? И вот где проявился необычайный талант Михаила Осиповича, показавшего замечательный пример творческого инженерного мышления и смелости конструкторского решения. Он предложил выполнить ротор в виде стального цилиндра (это уменьшает его магнитное сопротивление), просверлить вдоль него по периметру каналы и заложить в них медные стержни (это уменьшит электрическое сопротивление ротора). Эти стержни на торцах ротора электрически соединяются с помощью медных пластин или колец. Этот ротор получил название «беличьей клетки», и патент на его изобретение был подан Доливо-Добровольским 8 марта 1889 г. Варианты конструкций ротора показаны на рис. 5.16. Поразительно! Прошло более 120 лет, за эти годы неузнаваемо изменились многие электротехнические устройства, появились новые материалы и технологические процессы, но «беличья клетка» остается в своем первозданном виде!