Страница 17 из 33
Но в 1882 году Тесла еще не знал, что Циперновский, Блати и Дери совершат прорыв в передаче переменного тока. Вместо этого поврежденный кольцевой преобразователь был для Теслы любопытным предметом для изучения. Так как кольцо приводилось в действие генератором переменного тока, Тесла из любопытства поместил металлический шар на деревянную поверхность на вершине кольцевого преобразователя. К его изумлению, шар при подаче тока начал крутиться. Наблюдая за вращением шара, Тесла определил, что, имея разные обмотки, катушки производили два различных переменных тока{136}. Как мы наблюдали в случае с двигателем Бэйли в предыдущей главе, эти два тока создавали вращающееся магнитное поле, которое, в свою очередь, и заставило крутиться шар. Здесь Тесла нашел подтверждение своей догадки, которая посетила его во время прогулки в парке с Жигети: что переменный ток мог создать вращающееся магнитное поле, которое было ему нужно для двигателя.
Безусловно, шар, крутящийся на вершине сломанного кольцевого трансформатора, не показал Тесле, как управлять несколькими переменными токами так, чтобы они создали вращающееся магнитное поле; вращающийся шар лишь вновь подтвердил, что идеальный двигатель Теслы возможен. Тесла провел следующие пять лет, приобретая знания и навыки, необходимые, чтобы подчинить себе электричество. Но, как мы увидим, в то время именно вращающийся шар и кольцевой трансформатор стали прообразом идеала Теслы. Каждый раз, когда он обдумывал или экспериментировал со своим новым двигателем, он использовал подобную кольцевую намотку с несколькими катушками и посреди кольца помещал различные металлические предметы, надеясь, что они тоже будут крутиться во вращающемся магнитном поле{137}.
Работа в компании Эдисона в Париже
Размышления Теслы о крутящихся шарах и вращающихся магнитных полях, однако, прервались, когда Ференцу Пушкашу наконец удалось нанять его для сооружения новой телефонной станции. Тесла принялся улучшать станцию и даже разработал новый телефонный повторитель или усилитель{138}.
Как только будапештская станция была построена и заработала, Ференц Пушкаш продал ее местным бизнесменам, получив прибыль. В то время как строилась будапештская станция, Тивадар Пушкаш остался в Париже, помогать внедрять эдисоновскую систему освещения лампами накаливания. Теперь же Тивадар пригласил Теслу и Жигети приехать в Париж и помог им получить работу в компании Эдисона{139}.
Поскольку французский закон требовал, чтобы любые изобретения, запатентованные во Франции, там же и производились, Эдисон направил своего самого близкого партнера, Чарльза Батчелора, во Францию в 1881 году, чтобы организовать компанию для производства и установки систем освещения Эдисона. Взяв за основу организационную структуру осветительной компании Эдисона в Америке, Батчелор основал три отдельных компании во Франции: Compagnie Continentale Edison[29] (которая управляла патентами), Société Industrielle & Commerciale[30] (которая производила оборудование) и Société Electrique Edison[31] (которая монтировала системы). Для производства ламп накаливания и динамо Батчелор построил фабрику в Иври[32], в предместьях Парижа{140}. Кажется, Тесла был сначала нанят в Société Electrique Edison (SE Edison){141}.
Работая на фабрике Эдисона в Иври, Тесла приобрел обширные практические технические знания о динамо и двигателях. До этого времени Тесла занимался главным образом умственным конструированием, мысленно представляя, что может заставить двигатель переменного тока работать идеально. Теперь Тесла вплотную столкнулся с проблемой преобразования умственных изобретений в реальные машины. Чтобы создать рабочее динамо или двигатель, нужно было тщательно продумать пропорции катушек статора и ротора; чтобы обеспечить конкретную текущую производительность, нужно было запланировать длину и диаметр катушек, калибр[33] и количество поворотов провода, а также скорость, с которой будет вращаться машина. В начале 1880-х годов ни один из этих параметров не был задан проектными нормами или формулами; скорее проектные нормы электрических машин основывались на методе проб и ошибок и знании ремесла. Работая на компанию Эдисона, Тесла изучил большую часть того, что было тогда известно о динамо и моторном дизайне, и это знание дало ему возможность начать думать о преобразовании его идеального двигателя в реальную машину.
В то время как Тесла постигал технические ноу-хау в компании Эдисона, он также сделал свой вклад в компанию. Большинство сотрудников Эдисона узнало об электрических машинах, работая или в телеграфной отрасли, или в механических цехах, и немногие имели научное или математическое образование{142}. В отличие от них Тесла получил основательное образование по физике и математике в Граце, и французский управляющий компании SE Edison Р. В. Пику признал способности Теслы применять теоретические знания и делать вычисления. Вскоре после трудоустройства в компанию Тесле было поручено проектировать динамо для систем освещения лампами накаливания за гонорар в размере трехсот франков в месяц{143}.
Работая на фабрике Эдисона в Иври, Тесла продолжал размышлять над созданием своего двигателя. «Мы почти не разлучались в Париже в 1882 году, – вспоминал Жигети, – и господин Тесла был очень взволнован идеями о работе двигателей»{144}. Однажды вечером он обрисовал в общих чертах свои планы относительно двигателя переменного тока Жигети четырем или пяти сотрудникам Эдисона, рисуя палкой в грязи. Взяв за основу свою догадку в Будапеште о том, что несколько переменных токов в состоянии произвести вращающееся магнитное поле, Тесла описал своим коллегам тщательно продуманную систему, в которой генератор производил три отдельных переменных тока, которые подавались к двигателю по шести проводам. В своих последующих патентах и лекциях Тесла объяснил, что эти три переменных тока не должны быть сдвинуты по фазе на 120° относительно друг друга, чтобы создать вращающееся магнитное поле. Но нет никаких свидетельств того, что он понял в 1882 году значение сдвига токов по фазе. «Моя идея, – объяснил Тесла, – заключалась в том, что чем больше проводов я использую, тем лучше будет работать двигатель»{145}.
Тесла был обескуражен тем, что его коллеги по компании Эдисона не были впечатлены его изобретением. С коммерческой точки зрения они не были, вероятно, заинтересованы, потому что видели главные возможности в разработке системы для электрического освещения, а не для передачи мощности для работы электродвигателей. Лишь после 1886 года другие пионеры электроэнергетики, такие, как Фрэнк Спрэйг[34], смогли убедить инженеров центральных электростанций, что можно использовать электричество и для освещения, и для двигателей{146}.
Но с технической точки зрения шестипроводная схема Теслы, вероятно, казалась этим мужчинам заблуждением не потому, что она использовала переменный ток, но потому, что она требовала слишком много меди в многочисленных проводах. Одной из главных задач, над которой работала компания Эдисона в начале 1880-х годов, была разработка системы распределения, в которой использовалось бы как можно меньше меди. Поскольку медные провода зачастую были самым дорогим в новой установке, сам Эдисон приложил существенное усилие для разработки более экономичных монтажных схем. В начале 1880-х годов Эдисон представлял свою трехпроводную систему взамен своей фидерно-магистральной системы. В отличие от трехпроводной системы Эдисона, предложенная шестипроводная система Теслы, вероятно, выглядела неэкономной с точки зрения требуемого количества меди. Конечно, электрические системы переменного тока могут работать на более высоком напряжении и, следовательно, иметь меньшие проводники, но не ясно, понимал ли это Тесла или его коллеги по работе в 1882 году.
136
Тесла объяснил, что эти два разных тока вырабатывались за счет двух катушек, имеющих разные индуктивности, но маловероятно, что в 1882 году Тесла полностью понимал концепцию индуктивности. Важно то, что он признал, что каким-то образом два разных переменных тока создавали вращающееся магнитное поле. См.: Mario, «Historische Betrachtungen», 7.
137
В свидетельских показаниях по патентной тяжбе Тесла никогда не упоминал эту историю с кольцевым трансформатором в Ganz, так как, по всей вероятности, он не хотел сообщать своим оппонентам, что узнал что-либо о переменном токе от инженеров Ganz, чтобы никто не мог предположить, что он просто присвоил их идею использования переменного тока для создания вращающегося магнитного поля. На мой взгляд, благодаря своему идеалу вращающегося магнитного поля Тесла был, вероятно, одним из немногих людей, которые могли бы посмотреть на шар, вращающийся в верхней части кольцевого трансформатора, и представить работоспособный двигатель.
138
«Биографический очерк 1890 года».
139
NT, Motor Testimony, 186.
29
Континентальная Компания Эдисона (фр.).
30
Промышленно-коммерческая компания (фр.).
31
Осветительная компания Эдисона (фр.).
32
Иври-сюр-Сен (фр. Ivry-sur-Seine) – город во Франции, в 5,3 км к юго-востоку от центра Парижа, на реке Сена.
140
Walter L. Welch, Charles Batchelor: Edison’s Chief Partner (Syracuse: Syracuse University Press, 1972), 50.
141
NT, Motor Testimony, 195.
33
Американский калибр проводов (AWG от англ. American WireGauge) – американская система маркирования толщины проводов, использующаяся с 1857 года преимущественно в США.
142
Paul Israel, From Machine Shop to Industrial Laboratory: Telegraphy and the Changing Context of American Invention, 1830-1920 (Baltimore: Johns Hopkins University Press).
143
NT, Motor Testimony, 187-88, 195, 306.
144
Szigeti, 1889 deposition, A398.
145
Тесла описал свое изобретение Дэвиду Каннингему, Милтону Адамсу, Чарльзу Геннису и Джеймсу Хипплу; см.: NT, Motor Testimony, 189-90, 274-75. Szigeti testified that Tesla described a similar eight-wire generator-motor system in Paris in 1882. See Szigeti, 1889 deposition, A398–A401.
34
Фрэнк Джулиан Спрэйг (1857–1934) – морской офицер и изобретатель, который внёс большой вклад в развитие электрических двигателей, электрического рельсового транспорта и лифтов. Особый вклад он внес в развитие городского электрического транспорта быстрорастущих в конце XIX века городов и создание лифтов для небоскребов. Он прославился как «отец электрической тяги» и первый человек в мире, создавший поезд с управлением по системе многих единиц на железнодорожном транспорте.
146
Frederick Dalzell, Engineering Invention: Frank J. Sprague and the U. S. Electrical Industry (Cambridge, MA: MIT Press, 2009).