Никола Тесла. Изобретатель будущего

Более практичное изобретение Теслы: двигатели с расщепленной фазой

Тесла был довольно горд своим многофазным двигателем и идеями для передачи энергии – он потратил много сил на получение этих патентов. Он был увлечен разработкой полнокомплектных систем передачи электроэнергии, в которых двигатель и генератор были бы тщательно подобраны друг к другу. Тесла был уверен, что, разрабатывая полные системы, он сможет производить наиболее эффективные двигатели и генераторы в том смысле, что для их веса они имели бы самую большую производительность{233}.

Но Браун, технически подкованный покровитель Теслы, не был полностью уверен в том, что системный подход был наилучшим способом для развития двигателей переменного тока. Браун был обеспокоен тем, что многофазные схемы Теслы задействовали четыре или даже шесть проводов между генератором и двигателем. Действительно, установки дугового освещения Браша в конце 1870-х годов использовали четыре и более проводов, чтобы соединить лампы и динамо, но, учитывая высокую стоимость медных проводов, инженеры-электрики переключились в конце 1880-х годов на двух- и трехпроводные схемы электрического освещения{234}. Многофазная система Теслы просто не соответствовала двухпроводным системам переменного тока, которые строили и эксплуатировали компании Westinghouse и Thomson-Houston в то время. Поскольку многофазные двигатели Теслы задействовали четыре или шесть проводов, их было невозможно подключить к существующей электрической системе. Для эксплуатации многофазной системы Теслы требовалось переоборудовать центральные электростанции и установить специальный генератор и заменить систему электропроводки. Поэтому несмотря на то, что Тесла считал свою многофазную систему идеальной, по мнению Брауна, она имела ограниченный коммерческий потенциал{235}.

В сентябре 1887 года, сразу после того, как Тесла продемонстрировал двигатель с банкой гуталина, Браун спросил Теслу, сможет ли он спроектировать электродвигатель переменного тока, который бы работал от существующей однофазной сети переменного тока, – двигатель, который будет соединен с генератором только двумя проводами. Поскольку он увлекся созданием своего идеала для многофазной системы передачи электроэнергии, Тесле не приходило в голову, что кому-то нужны двигатели, которые работали бы от существующих линий переменного тока{236}.

Однако через несколько дней Тесла начал показывать Брауну двигатели, которые могли работать от двух проводов, используя однофазный переменный ток. Для этих двигателей он разделил поступающий переменный ток на две ветви и затем использовал несколько методов, чтобы заставить ток в одной ветви быть в противофазе относительно тока в другой ветви. Для этого Тесла поместил катушки сопротивления, конденсаторы и катушки индукции на одной ветви электроцепи на входе в двигатель. Каждая из этих цепей была связана с катушками на противоположных сторонах статора в двигателе, и противофазный ток создавал вращающееся магнитное поле. Когда Браун выразил беспокойство, что дополнительные устройства, такие, как катушки сопротивления, производили теплоотходы и снижали эффективность двигателя, Тесла устранил их, используя два вида провода в катушках статора. При помощи толстого провода с низким сопротивлением для одного набора катушек статора и тонкой проволоки с высоким сопротивлением для другого набора он получил два противофазных тока и, следовательно, вращающееся магнитное поле точно так же, как в его многофазных двигателях{237}.

Впечатленный работой Теслы над разработкой целой линейки двигателей с расщепленной фазой, Браун дал «добро» на подготовку патентной заявки на все его идеи. Браун хорошо разбирался в электротехнической области и сразу почувствовал ценность патентов на электродвигатели переменного тока, которые можно внедрить в существующие распределительные сети. Тесла, однако, не соглашался с Брауном, утверждая, что он должен был придумать проект двигателя с расщепленной фазой, который будет столь же эффективен, как и его многофазные двигатели. Очевидно, Тесла был очарован своей идеальной многофазной системой, и его намного больше интересовало то, как эта система могла передавать электроэнергию из одной точки в другую. Тесла был уверен, что может повысить эффективность своих двигателей с расщепленной фазой, но пока этого не произошло, он зарегистрирует патентные заявки только на многофазные разработки. В результате Тесла решил не подавать никаких заявок на двигатели с расщепленной фазой, которые он создавал осенью 1887 года{238}.

Таким образом, в течение следующих нескольких месяцев Тесла продолжил готовить заявки на многофазные двигатели и ничего не сообщил своему адвокату, Пейджу, о двигателях с расщепленной фазой. Тем не менее в апреле 1888 года Пейдж спросил Теслу об этих двигателях. Работая с Теслой над патентом на трансформатор для регулирования сдвига фаз между двумя токами, Пейдж случайно спросил, мог ли двигатель, описанный в этой заявке, работать от двух проводов. Когда он ответил положительно, вспоминал Тесла, «г-н Пейдж посмотрел на меня в изумлении и попросил объяснить более полно. Я помню это очень хорошо, потому что это испугало меня почти до смерти». Пейдж не мог поверить, что Тесла не знал о растущем спросе на электродвигатель переменного тока, пригодный для практического применения, и что он не потрудился сообщить, что изобрел двухпроводный двигатель. Между тем Тесла переживал, что если бы Пейдж узнал о его двухпроводных проектах, то не отнесся бы серьезно к многофазной системе. Как вспоминал Пейдж, Тесла «намеренно держал от меня в тайне информацию об этих [двухпроводных] двигателях из опасения, что если бы я знал, что его многофазные двигатели могли работать от одной электроцепи, как и другие двигатели, то я бы счел его изобретение [т. е. многофазную систему] бесперспективным»{239}.

Как только к нему вернулось самообладание, Пейдж озаботился регистрацией сильных патентов для двигателей Теслы с расщепленной фазой. Ситуация была сложной, потому что широкие патенты на многофазные двигатели должны были быть выпущены Патентным бюро 1 мая 1888 года. В ожидании этого Пейдж готовил заявления на полдюжины дополнительных многофазных изобретений узкого профиля и должен был подать остающиеся заявки, прежде чем выйдут широкие патенты{240}. Если бы он этого не сделал, эксперты могли бы исключить определенные проекты, утверждая, что эти изобретения уже были покрыты широкими патентами. Кроме того, Пейдж подал патентные заявки в нескольких зарубежных странах, включая Англию и Германию, и теперь волновался, потому что иностранные патенты на многофазные двигатели должны были регистрироваться на основе того, что было покрыто американскими патентами. Если бы Пейдж исправил заявки и добавил в них двигатели с расщепленной фазой, он рисковал значительно задержать выпуск иностранных патентов. Чтобы уладить эти затруднения, Пейдж спешно отправился в Патентное бюро в Вашингтоне и по возвращении начал готовить проекты заявок на двухпроводные двигатели, которые затем передал Тесле на рассмотрение{241}.

Из нежелания Теслы запатентовать свои двигатели с расщепленной фазой можно сделать вывод, что, как и у других изобретателей, у него отсутствовало правильное представление о коммерческих последствиях его работы. Элиу Томсон, например, до конца не оценил важности развития однофазной системы переменного тока с использованием трансформаторов и получил патенты только в 1885 году, когда его к этому подтолкнул покровитель, Чарльз А. Коффин{242}.

233

NT, Motor Testimony, 160.

234

Carlson, I