Tesla vahelduvvool. Elektrikuningate kokkupõrge: muutuv vs. konstant. Nikola Tesla ja vahelduvvool

Kolmefaasiline vool on signaali tüüp, mis liigub läbi vähemalt kolme juhtme, mille sagedus on igal harul sama ja faasid on üksteisest võrdsel kaugusel (120 kraadi).

Kompleksne kolmefaasiline voolutee

On hästi teada, et Nikola Tesla oli esimene, kes rakendas praktikas Arago pöörleva magnetvälja teooriat. Arusaam tuli ootamatult sõbraga looduses jalutades. Pärast patendi vastuvõtmist lisas Tesla samaaegselt dokumenti vetoõiguse mis tahes arvu faaside kasutamisele, mis on suuremad kui üks. Seetõttu ei õnnestunud vabatahtlikult Saksa firmasse AEG põgenenud vene teadlasel Dolivo-Dobrovolskil omandada patenti enda kolmefaasilisele mootorile...

See ajalooline ekskursioon on tehtud selleks, et lugeja mõistaks, kui salapärased on Issanda teed. Kui ehe oli noore Tesla saatus, kes andis – ja seda liialdamata – maailma vahelduvvoolu, sealhulgas kolmefaasilise voolu. Ja lisaks tõi ta välja ligikaudsed sageduse ja pinge muutuste piirkonnad. Ilma Tesla geeniuseta võib akude kasutamine tänapäevalgi jätkuda. On selge, et tehniline areng ilma vahelduvvooluta ei olnud võimalik.

Arago ja pöörlev magnetväli

Enamik tänapäevaseid leiutisi põhinevad brittide ja prantslaste 19. sajandi esimesel poolel tehtud avastustel. Mõõdikusüsteemi mõtles välja Laplace, kes oli akadeemias tähtsal ametikohal juba enne Bonapartet. SI põhineb pikkusel, mis on kümme miljonit veerandit Pariisi meridiaanist (kaar, mis läbib magnetilisi Maasid, tõeliste asukoht jäi teadmata).

Seda ülesannet täites käis Arago esialgu Hispaanias mõõtu võtmas. Keskendume lihtsale faktile: need olid segased ajad. Duponti juhtimisel 22 000-liikmelise armee alistumine Hispaania territooriumil pärineb Arago teekonna ajast. Vastupidiselt allaandmistingimustele saatsid Arragoni pojad prantslased pärast pikki katsumusi mahajäetud saarele, kus neid hoiti kohutavates tingimustes. Selle tulemusel naasis vaid veerand oma kodumaale ja keiser Napoleon vangistas Duponti lossi, mis on Prantsusmaa halvim vangla.

Arago jõudis lühikese kolme aasta jooksul korduvalt surma lähedale ja jätkas alati kannatlikult meridiaani mõõtmist. Nüanss – Laplace tõestas Maa suuruse muutumist vastavalt Kuu liikumisele. Praegu üldtunnustatud meetrit (kreeka keelest - standard, mõõt) ei saa täpselt pidada teaduslikult seletatud pikkuse mõõtmiseks. Ja spetsiaalsest sulamist valmistatud koopiaid hoitakse eritingimustes. Kuid USA-s, Suurbritannias ja paljudes teistes riikides ei ole tehase täpne päritolu kindlalt teada.

Arago on üks esimesi, kes tunnustab Oerstedi ja Volta elektritööde majesteetlikkust, väites üldiselt, et need kaks meest panid sajandite jooksul aluse uue hoone ehitamisele. Vastavalt Schweiggeri poolt üles korjatud Laplace’i ideedele hakkab Arago endist katsetama ja leiab kiiresti uue suuna. Me räägime induktsioonist. Peame elama 8 aastat enne Michael Faraday katseid ja Arago demonstreerib koos Foucault'ga akadeemiale kompassinõela ja pöörleva vaskketta – raua ja sulamitega mitteseotud metalli – vastastikust mõju.

See tähendab, et esimene asünkroonmootor ilmus ammu enne seda, kui Nikola Tesla patenteeris vahelduvvoolu sünkroonmasina 1. mail 1888 (US381968 A). Arago avastas Foucault' pöörisvoolud, mis andsid tulevastele põlvedele sadu ideid. Michael Faradayt peetakse harjatud mootorite isaks. Viimase kohta lugege teemakohast märkust. Alguses tundub, et Faraday mootor on sünkroonne, kuna kasutatakse püsimagnetit, kuid arvamus on ekslik. Idee edasine arendamine tõi kaasa libisevate kontaktide ilmumise, mis muudavad mähiste pooluste polaarsust, mis viib otse jaotuskollektorisse.

Nikola Tesla ja vahelduvvool

Nikola Teslaga seotud sündmuste esitlus põhineb Rzhonsnitsky autoril Esimesel Vene elulool. Nagu kirjanik tunnistab, tabas leiutajat 1881. aasta lõpus tundmatu haigus, millega kaasnesid ebatavalised sümptomid:

1. Tema meeled muutusid nii intensiivseks, et Tesla kuulis käru liikumist mööda tänavat ja tundis majas tekkivaid vibratsioone.
2. Kerge puudutus tundus löögina.
3. Nägemine võimaldas tal näha isegi öösel.
4. Sosin tundus karjumisena.

Kirjeldatud ajal tegeles inseneri (sidefirma Budapestis) mõistus vahelduvvoolumootori loomise probleemiga. Ootuspäraselt ilmnes sümptomite leevenemine ootamatult, põhjus jäi selgitamata. Toibudes jalutas Tesla ühel veebruariõhtul endise klassivenna Szigetiga pargis, tsiteeris oma lemmikluuletajaid, näiteks Goethet, koos imetleti pilte loodusest ja päikeseloojangust. Olles lausunud meeldejääva luuletuse järgmise salmi, mõistis Nikola, et keeruline tehniline probleem on lahendatud.

Pealegi rääkis tema alateadvus talle võlli ümberpööramise meetodi. Tesla märkis oma autobiograafias, et tegi kiiresti tulevase kujunduse visandi. Seega pärineb leiutis 1882. aastast.

Lootmata valitsevale arvamusele, et Dolivo-Dobrovolsky andis suure panuse kolmefaasilise voolu arendamisse, pole see kuigi tõsi. Arvustuse tekstis on tõendusmaterjalina esitatud Nikola Tesla patendi kohandatud pilt. On näha, et staatoril ja rootoril on kummalgi kuus poolust. Dolivo-Dobrovolsky märkis kolme faasi paremust kahest. See on teadlase suur teene, samuti asünkroonmootori "oravapuuri" rootori leiutamine. Kuid kolmefaasilise voolu ja üle ühe faaside arvu võttis kasutusele Nikola Tesla. Westinghouse tegi sarnast asja 80ndate keskpaigaks, kuid viimane ei olnud edukas.

Kuigi tema töö Budapesti telegraafibüroos võttis palju energiat, jõudis Teslal vaevalt aega oma märkmikusse kirjutada vahelduvvoolu sünkroonmootori uusi kujundusi. 1882. aasta lõpus ootas Nikolat üleviimine elektripaigaldiste seadistamise inseneri kohale. Euroopas ringi reisides sattus serbia geenius pidevalt Thomas Edisoni vaimusünnituse peale ja uuris hästi tööpõhimõtet. Andekas Tesla pakkus välja palju parendusi olemasolevatele seadmetele ja saavutas kiiresti professionaalses keskkonnas lugupidamise.

Töö Strasbourgis takerdus, Tesla kutsuti külmunud rongi ummikseisust välja tooma. 1883. aastal läks leiutaja Prantsusmaale, kus asus tööle. Töökojabaasis, samaaegselt Edisoni seadmete seadistamisega, projekteerib noormees esimese sünkroonse vahelduvvoolumootori. Edu tuli viimase juhtme ühendamise kiirusega. Linnapea kohusetäitjast Bausenist sai pärast ühekordset uue toote demonstreerimist leiutaja talendi tulihingeline austaja.

Prantsuse ettevõtjad, nähes vahelduvvoolu eeliseid, ei julgenud tol ajal investeerida, mitmefaasilise kasutamise traditsioon ei olnud - paigaldamine oleks eeldanud toiteallika ostmist. Vahepeal täitis Tesla suurepäraselt ettevõtte juhiseid ja ootas juba eelnevalt kokkulepitud, kuid lepingus fikseerimata tasu. Omandatud vahenditest saaks Nikola plaani kohaselt algkapital vahelduvvoolumootorite tootmiseks.

Kuid ilmselt kuulis Edison kuulujutte kahefaasilise vahelduvvoolumootori demonstreerimise kohta. Tõenäoliselt edastas teatav ettevõtja ameeriklasele telegraafi teel uusima teabe. Continental Edison Company hakkas Teslat ametlikult ametnikule ümber suunama. Viimane saatis Nikola uuesti esimesse ja esimene jälle teise. Ring on suletud. Mõistes, et teda peteti märkimisväärse summa, 25 000 dollari pärast, otsustas Tesla sellest ajast alates oma ametit muuta.

Kolmefaasilise voolu teekond Ameerikasse

Haavatud noor Nikola otsustas oma varandust otsida väljaspool riiki. Olles juba valinud uueks elukohaks Venemaa, kuuleb Nikola Charles Batchelori nõuannet isiklikult Edisoni juurde minna ja oma teenuseid pakkuda. Nii saatis saatus Tesla USA-sse. Samal ajal teatas Batchelor konfidentsiaalselt, et Venemaal on teadusega jama – sel põhjusel oli Yablochkov sunnitud katsed Prantsusmaal lõpule viima.

Heasüdamlik mees Charles andis Teslale soovituskirja, et noor teadlane oleks välismaal teretulnud. Pariisis röövisid luulesõbra kohalikud aferistid, kes armastasid šansooni. Taskus olevast vahetusrahast piisas kõige odavama pileti jaoks Le Havre'i. Näljane ja külm Tesla istus kajutis, kuid tõmbas õnneks laeva kapteni tähelepanu. Ta kutsus teadlase kajutisse ja kuulnud õnnetu naise lugu, ei keeldunud külalislahkusest.

Ootamatu lööming tekil sundis heade rusikavõitlemisoskustega Teslat tagasi lööma ning kaklust märganud kapten muutis oma soosingu ükskõiksuse vastu. Õnneks asus see New Yorgist kaugel.

Soovituskiri aitas Teslal Edisoniga kohtuda. Saatuse iroonia on see, et ilma selle paberita poleks leiutajad kohtunud. Edison kuulas ükskõikselt ideid vahelduvvoolu kohta. Mis sunnib meid oletama tema eelteadlikkuse kohta. Tesla oli Continental Companyle juba tuttav; Ameeriklased andsid eurooplastele võimaluse uuesti tunda oma lubaduste väärtust.

Edison lubas Teslale nüüd 50 000 dollarit oma masinate järgmiseks täiustamiseks. Mis oli tol ajal suur õnn. 20 tundi päevas töötades võttis Tesla kasutusele mitmeid uuendusi, luues samal ajal uut tüüpi toiteallikat, täites oma osa suulisest kokkuleppest. Nagu eelmiselgi korral, oli tasu null – Edison ütles, et tegi edukalt Ameerika nalja.

1885. aasta kevadel, katkestades suhted Continental Companyga, asus Tesla üksildasele reisile. Kohalikud ärimehed tundsid leiutajat aga juba andeka insenerina: ta lõi tänavavalgustuse tarbeks kaarlambi. Kuid makse asemel sain... mõned raskesti müüdavad aktsiad. Tesla õppis oma õppetunni kolm korda, enne kui ta taipas, et peab olema valvel suurärimeestega suheldes.

Pärast laadurina, abitöölisena töötamist ja teadmata hulga kraavide kaevamist kaotas Nikola huvi Ameerika vastu. Kuid 1887. aasta aprillis sattus sellele teele Obadiah Brown. Töödejuhataja taipas kiiresti Tesla ideede eeliseid ja pakkus kohtumist oma venna Alfrediga, kes töötas telegraafifirmas insenerina. Vestlus toimus mõju all, kuid järgmisel hommikul liikusid mõlemad õiges suunas.

Kokkulepe oli kasutada Browni laborit millegi väljatöötamiseks (Tesla äranägemisel), mida advokaat Charles Peckile demonstreerida. Magnetväljas pöörlev tahke suurusega metallist muna nägi tõeliselt hämmastav välja (nii loodi maailma esimene asünkroonmootor). Raha ilmus vahelduvvoolu, sealhulgas kolmefaasilise voolu kontseptsiooni väljatöötamiseks.

Peaaegu kogu 19. sajandi valitses alalisvool praktilistes rakendustes. Laialdase elektrifitseerimise peamiseks takistuseks oli tollal elektrienergia ülekandmise võimatus pikkade vahemaade taha ning vahelduvvoolule üleminekut takistas tõhusate vahelduvvoolu elektrimootorite puudumine. Lahendus leiti särava elektriinseneri Nikola Tesla uuenduslikus töös.

Tolleaegse alalisvoolu populaarsuse põhjuseid oli mitu. Esiteks olid vooluallikaks galvaanilised akud, samuti olid kõik toodetud generaatorid ja mootorid alalisvoolud. Insenerid mõtlesid elektrohüdraulilistele analoogiatele, mis ei sobinud suunda muutvate voolude ideega, nii et näiteks Edisoni pühendumine alalisvooludele tundus igati õigustatud. Vahepeal muutusid alalisvooluseadmete puudused üha ilmsemaks elektrimasinate kommutaatori halva jõudluse (sädemete ja kulumise), valgustusprobleemide ja, mis kõige tähtsam, elektrienergia pikkade vahemaade ülekandmise võimatuse tõttu.

Elektrivalgustust hakati kasutama pärast kaarlampide tulekut, millest kõige lihtsam oli Yablochkovi küünal kahe vertikaalselt paikneva süsinikelektroodi kujul, mis olid eraldatud isoleermaterjali kihiga. Peagi sai selgeks, et vastandpolariseeritud elektroodid põlevad alalisvoolul ebaühtlaselt, mistõttu Yablochkov pakkus välja süüteküünalde toiteks vahelduvvooluga, mille jaoks töötas ta koos kuulsa Prantsuse tehasega Gramma välja spetsiaalse vahelduvvoolugeneraatori, mille konstruktsioon osutus välja. olla nii edukas, et selle toodang ulatus 1000 tükini aastas. Teine Yablochkovi oluline leiutis oli "kerge purustav" ahel, mis kasutas induktsioonmähist (kaasaegse trafo prototüüp), et paralleelselt toita suvalise arvu küünlaid ühest generaatorist, sarnaselt gaasivalgustusega.

Käitamisel on aga ilmnenud kaarvalgustuse tõsised puudused, eriti igapäevaelus: vajadus küünlaid iga kahe tunni tagant vahetada, müra, värelemine ja isegi gaasiga võrreldes kõrge hind. Seetõttu juba 1890. aastate algusest. elektriküünlad asendati peaaegu üldiselt Edisoni hõõglampidega ja neid kasutati ainult prožektorites või suurtes ruumides. Sellegipoolest võlgneme Yablochkovile vahelduvvoolu kasutuselevõtu praktilisse elektrotehnikasse, mis lõpuks viis elektrienergia kaugülekande ägeda probleemi lahendamiseni, mida tollal nimetati valguse jaotuse probleemiks.

Edisoni süsteemi kohane valgustus oli madalpinge, 110 V, nii et igal piirkonnal oli vaja ehitada oma elektrijaam. Näiteks Peterburis paigaldati maa kõrge hinna tõttu sellised elektrijaamad Moika ja Fontanka jõgedes paiknevatele praamidele. Oli selge, et tulusam on ehitada suuri elektrijaamu jõgede ja söekaevanduste lähedusse, linnadest eemale. Kuid siis on kaugedastuseks vaja kas suurendada toitejuhtmete ristlõiget või tõsta pinget. Esimese lähenemise testimiseks praktikas tegi vene leiutaja Fjodor Appolonovitš Pirotski ettepaneku kasutada raudteerööpaid. Teist teed (pinge tõstmist) proovis prantsuse insener, hilisem akadeemik Marcel Deprez, kes ehitas mitu alalisvoolu ülekandeliini pingega kuni 6 kV. Neist esimene, pingega 2 kV, oli 57 km pikk ja andis 1882. aasta Müncheni elektrotehnikanäitusel pumbaga alalisvoolumootori kunstliku kose jaoks. Valgustussüsteemidele aga nii kõrge pinge ei sobinud.

Lihtsama lahenduse – üleminek ühefaasilisele vahelduvvoolule tõusu- ja alamtrafodega – pakkus välja kuulus Budapesti firma "Ganz & Co" ooperimajade valgustamiseks Budapestis, Viinis ja Odessas. Selle ettevõtte andekad insenerid Miksa Dèri, Otto Blathy ja Karoly Zipernowsky lõid 1884. aastal kõige arenenumad trafode kujundused (ja nemad lõid ka selle termini enda). Otto Blathy leiutas ka esimese elektrilise elektriarvesti ja sai kuulsaks silmapaistva maletajana.

Tööstuse areng nõudis aga võimsaid ajamid, mida ei olnud võimalik luua ühefaasilise valgustusvõrgu toitel vahelduvvoolu elektrimootorite baasil. See probleem sõnastati kui "mehaanilise energia elektriline ülekanne" või "jõu ülekanne". Ühe selle esimese lahenduse pakkus välja Depres 1879. aastal aurumasina kolbide liikumise kaugülekandena eksperimentaalautole (joonis 1).

Sellel oli andur harjakommutaatori (1) kujul ja vastuvõtja (2), mis sisaldas kahe vastastikku risti asetseva mähisega rootorit (3), mis omakorda oli ühendatud kommutaatoriga (4) ja asus magnet (5). Seade töötas pööretel kuni 3000 p/min ja pöördemomendiga kuni 5 Nm. See idee töötati hiljem välja sünkroonülekannete ja samm-mootorite kujul, kuid sobis kasutamiseks ainult instrumentide süsteemides.

Lahendus sellele probleemile tervikuna tuli välismaalt, kus ilmus aktiivne inimene, kes mõistis intuitiivselt eelseisvat üleminekut vahelduvvoolule. See oli George Westinghouse (joonis 2) - silmapaistev Ameerika tööstur raudteeseadmete valdkonnas, Westinghouse'i ettevõtte asutaja, kes otsustas samuti asuda elektrotehnika ärisse.

Oma toodetega turule sisenemiseks vajas ta uusi patente, kuna selle valdkonna peamised patendid kuulusid Edisonile, Verner Siemensile ja teistele konkurentidele. Valgustuse muutmine vahelduvvooluks oli suhteliselt lihtne ja Westinghouse sisenes sellele turule kergesti, ostes Euroopa generaatorid ja trafod ning patenteerides mitmed oma hõõglambid. 1893. aastal sai ta suure lepingu Chicago maailmanäituse elektrifitseerimiseks, paigaldades sinna 180 tuhat hõõglampi ja tuhandeid kaarlampe. Elektrimasinad olid aga hoopis teine ​​asi, nii et nende arendamiseks leidis ta tundmatu leiutaja Nikola Tesla patendiameti kaudu, kellel oli vahelduvvoolusüsteemidele kümneid patente. 1888. aastal New Yorgis toimunud koosolekul pakkus Westinghouse Teslale, et ta loovutaks talle kõik olemasolevad ja tulevased patendid vastutasuks ühe miljoni dollari, Pittsburghi tehase tehnilise direktori ametikoha ja ühe dollari eest iga liitri eest. Koos. mootorid ja generaatorid vastavalt Tesla süsteemile, mis paigaldatakse Ameerika Ühendriikidesse järgmise 15 aasta jooksul. Tulevikus mängis olulist rolli lepingu kolmas tingimus. Tesla nõustus kõigi nende tingimustega ja nii algas tema viljakas koostöö Westinghouse'iga.
Tulevane suur elektriinsener Nikola Tesla (joon. 3) sündis Horvaatias elanud Serbia preestri perre. Ta õppis linna polütehnikumis ja Praha ülikoolis, kuid neid lõpetamata läks ta tööle Edisoni firma filiaali Pariisi, kust siirdus osakonna direktori soovituskirjaga Edisonile endale USA-sse. .

Kirjas seisis: "Ma tean kahte suurepärast meest: üks neist olete teie ja teine ​​on noormees, keda ma teile soovitan." Loomulikult võeti Tesla kohe vastu ja temale usaldati kõige olulisemad tööd elektriseadmetega, sealhulgas õnnetuste likvideerimine.

Töö selles ettevõttes ei kestnud aga kaua. Eraldamise põhjuseks oli väidetavalt Edisoni keeldumine maksta alalisvoolugeneraatorite täiustamise eest lubatud 50 tuhande dollari suurust boonust. Kui Tesla oma ülemusele seda meelde tuletas, ütles ta: "Noor mees, te ei mõista Ameerika huumorit." Tõenäoliselt oli Tesla lahkumise põhjuseks aga Edisoni kangekaelne vastumeelsus lasta noorel serblasel töötada harjadeta vahelduvvoolu elektrimootori kallal, mille unistusega Tesla Euroopast saabus. Seega võttis Tesla loomulikult Westinghouse'i pakkumise hea meelega vastu, mis andis talle suurepärased võimalused oma idee kallal edasi töötada.

Juba 1888. aasta mais sai Tesla seitse USA patenti vahelduvvoolusüsteemidele ja harjadeta mootoritele. Peamine neis oli uuenduslik ettepanek ehitada kogu elektrienergia tootmise, edastamise, jaotamise ja kasutamise ahel mitmefaasilise vahelduvvoolusüsteemina, sealhulgas generaator, ülekandeliin ja vahelduvvoolumootor, mida Tesla nimetab "induktsiooniks". Sellise süsteemi näide on näidatud joonisel fig. 4.

Siin: 1 - sünkroongeneraator ergastusega püsimagnetitest ja rootori mähise (2) kahe vastastikku risti asetseva faasiga, mis on ühendatud läbi libisemisrõngaste (3) ja ülekandeliini (4) kahefaasilise asünkroonmootoriga (5) staatorimähis (6) ja rootor (7) lõigatud segmentidega terassilindri kujul. Sellise mootori, mida nüüd nimetatakse asünkroonseks, tegevust seletati "liikuva" ja kaasaegses terminoloogias pöörleva magnetvälja moodustumisega. Kaugülekandeliini jaoks tehti ettepanek lisada kahefaasilised tõste- ja astmelised trafod. Sama aasta mais pidas Tesla Ameerika Elektriinseneride Instituudi AIEE (IEEE eelkäija) seminaril suure ettekande mitmefaasilistest süsteemidest. Uurimist jätkates realiseeris ta peagi ka teisi ideid: kahefaasiline ja kolmefaasiline asünkroonmootor tähtmähisega, kolmefaasiline generaator nulliga ja ilma, kolme- ja neljajuhtmelised elektriliinid jne. Teslal oli mitmefaasilistele süsteemidele 41 patenti.

Kahtlemata omab Tesla patenti ja Westinghouse on mitmefaasiliste vahelduvvoolusüsteemide tööstuslik prioriteet, kuna nad käivitasid kohe selliste süsteemide jaoks mootorite, generaatorite ja muude seadmete masstootmise. Selle hoogsa tegevuse tipuks oli tolle aja suurima Niagara elektrijaama ehitamine Niagara Fallsi Ameerika kaldale 1895. aastal, mille kõrgus oli 48 meetrit. Tammis paigaldati 10 kahefaasilist generaatorit võimsusega 3,7 MW, lisaks paigaldati 40 km pikkune 11 kV ülekandeliin Buffalosse, kuhu tekkis arvukate vahelduvvoolutarbijatega tööstuspiirkond.

Teslat aga koormasid tootmistegevused ja ta lahkus Westinghouse'ist, soovides edasi arendada ideed elektrienergia kaugülekandest, kuid ilma juhtmeteta. Seda hakkas ta omaenda laboris kirglikult tegema. Tema esimene mõte oli luua kõrgepinge ja kõrgsagedusliku emitteri abil võimas elektriväli, millest tarbija saaks elektrit ammutada. Tesla leiutab esimese elektromehaanilise mikrolainegeneraatori, mida hiljem kasutati esimestes raadiojaamades ning induktsioonkuumutus-, saate- ja vastuvõtuantennide jaoks, samuti resonantsvastuvõtja ahela konkreetse sageduse eraldamiseks. Kõik olid üllatunud Tesla kogemusest, kui generaatori ilma juhtmeteta sisse lülitades süttis tema käes elektrilamp, nagu on näidatud joonisel 1. 5.

Tesla oli raadio leiutamisest ühe sammu kaugusel, kuid ei järginud seda teed, sest teda huvitas idee edastada elektrit, mitte teavet. Kuid just tema oli telemehaanika loomisel prioriteet, mida rakendati 1898. aastal kaugjuhitava veepaadi kujul.

Vahepeal on arvukad katsed näidanud, et elektrilampi saab süüdata vaid paarisaja meetri kaugusel. Tesla püüdis rakendada teist meetodit elektri edastamiseks: mitte läbi atmosfääri, vaid otse läbi maakera põnevate pinnaseisulainete abil nagu hiiglaslik kondensaator, mille antisõlmedel saab koguda energiat mis tahes punktis Maa pinnal. . Selleks ehitas ta New Yorgi lähedal Wardenclyffe'i linna võimsate maapealsete ja maa-aluste ergutitega antenni, mis olid ühendatud eraldi elektrijaamaga, nagu on näidatud joonisel fig. 6. Selle torniga tehtud katsed traadita elektrienergia edastamiseks aastatel 1899–1905 ei andnud ilmselt soovitud efekti, kuna Tesla jättis need ootamatult tulemusi avaldamata. Ja teadlased vaidlevad endiselt selle üle, mida Tesla selles katses saavutas, kuna ta töötas ilma assistentideta ega jätnud märkmeid.

Traadita jõuülekande probleem pole veel lahendatud. Hiljutised edusammud kasutavad päikeseenergial töötava satelliidi või juhitavate droonide abil kosmoselaevade kaugtoiteks väga sihitud mikrolaine- või laserkiirgust. Eksperimentaalselt on tõestatud võimalus edastada umbes kümme kilovatti kilomeetrite kaugusel. Teine arengusuund on laserrelvad, mille eelkäija oli kuulus “Insener Garin Hyperboloid”.
Sellegipoolest tunnustati Tesla teeneid kogu maailmas. Tema auks kannab magnetvälja induktsiooni SI-ühik nime "tesla" ning ta valiti paljude akadeemiate ja ülikoolide liikmeks ja teaduste audoktoriks. IEEE üks prestiižsemaid auhindu, Tesla medal, antakse igal aastal välja silmapaistvate saavutuste eest elektri tootmise ja kasutamise vallas. Teslale kuulub umbes 800 patenti ja erinevalt Edisoni patentidest peetakse neid uuenduslikumaks. Teslale on pühendatud mitmeid monumente ja muuseume, millest muljetavaldavaim on Belgradis, käibele on antud tema portreega rahatähti (joon. 7).

Tesla isiklik elu oli aga ebaõnnestunud. 19. sajandi lõpus. USA-s puhkes majanduskriis, mis viis Westinghouse'i ettevõtte hävingu äärele. Sellest teada saades tuli Tesla oma endise patrooni peakorterisse ja rikkus avalikult nende esialgset kokkulepet, kaotades talle vastavalt selle lepingu kolmandale punktile umbes 10 miljonit dollarit. Sõna otseses mõttes kaks nädalat pärast seda heldet žesti põles tema suurepärane labor maani maha ja ta jäi ilma rahata. Erinevalt Edisonist ei olnud ta ärimees ja investeeris sellesse laborisse kõik, mis tal oli. Pärast seda oli Tesla sunnitud oma edasisi uuringuid läbi viima, kasutades erinevaid toetusi ja annetusi, eriti Wardenclyffe'i torn ehitati Ameerika rahastaja Morgani rahaga.

Tesla biograaf Velimir Abramovitš kirjutas: "Püüdes Teslat ette kujutada, ei näe ma teda naeratamas, vaid vastupidi kurvana...". Tesla ei joonud veini, ei tundnud kunagi ühtki naist, tal polnud perekonda ning ta suri New Yorkeri hotellis üksi ja vaena.

Vajadus edastada elektrit pikkadele vahemaadele tekkis 19. sajandi lõpus eelkõige seoses valgustussüsteemide laialdase kasutuselevõtuga.

• Selline alalisvoolu edastamine oli tehniliselt teostatav ainult kõrgepinge korral ja praktiliselt vastuvõetamatu madalpinge valgustuse jaoks.

• Trafodega vahelduvvoolu ülekandeliinid rahuldasid valgustuse eesmärke, kuid tööstus nõudis võimsaid elektrimootoreid, mille kõik teadaolevad konstruktsioonid olid alalisvoolud.

• Sellele keerulisele probleemile pakkusid lahenduse leiutaja Tesla ja ettevõtja Westinghouse, kes lõid sünkroongeneraatorite, ülekandeliinide ja asünkroonmootoritega mitmefaasilised vahelduvvoolusüsteemid.

• Tesla elektri juhtmevaba edastamise uuringud ei ole veel praktiliselt lõpule jõudnud.

"Mees, kes leiutas 20. sajandi!" - nii kutsuvad kaasaegsed biograafid Teslaks ja teevad seda ilma igasuguse liialduseta. Ta saavutas oma kuulsuse tänu oma edumeelsetele vaadetele ja võimele nende paikapidavust tõestada. Tesla viis teaduse nimel läbi ohtlikke katseid ja teatud ringkondades peetakse teda müstikaga seotud kujuks. Viimasel juhul on meil tõenäoliselt tegemist spekulatsioonidega, kuid kindlalt on teada, et Nikola Tesla leiutised aitasid kaasa edusammudele kogu maailmas.

Nikola Tesla pärand

Esmalt vaatleme leiutisi, mis on teaduslikust seisukohast olulised, kuid mida tänapäeva inimese igapäevaelus kohtab harva.

Räägime Nikolai ühest kuulsaimast ja suurejoonelisemast leiutisest. Tesla mähis on teatud tüüpi resonantstrafo vooluring. Seda seadet kasutati kõrgepinge kõrgsageduslikuks tootmiseks.

Tesla mähis oli üks tööriist elektrivoolu olemuse ja selle kasutusvõimaluste uurimisel

Tesla kasutas pooli uuenduslike katsete käigus järgmistes valdkondades:

• elektrivalgustus;
• fosforestsents;
• röntgenikiirguse genereerimine;
• kõrge sagedusega vahelduvvool;
• elektroteraapia;
• raadiotehnika;
• elektrienergia edastamine ilma juhtmeteta.

Muide, Nikola Tesla oli üks neist inimestest, kes ennustas interneti ja moodsate vidinate tekkimist.

Tesla mähis on varajane eelkäija (koos induktsioonmähisega) kaasaegsemale seadmele, mida nimetatakse flyback-trafoks. See tagab telerite ja arvutimonitoride elektronkiiretoru toiteks vajaliku pinge. Selle mähise versioone kasutatakse tänapäeval laialdaselt raadios, televisioonis ja muudes elektroonikaseadmetes.

Rulli saab kogu oma hiilguses näha teadusmuuseumides või erinäitustel.

Tesla mähis töökorras on alati vaatemäng:

See struktuur, tuntud ka kui Tesla torn, ehitati traadita telekommunikatsiooni võimaldamiseks ja demonstreerimaks elektrienergia edastamise võimalust ilma juhtmeteta.

Tesla idee järgi pidi Wardenclyffe torn olema samm loomise suunas Ülemaailmne traadita süsteem. Tema plaanid olid paigaldada üle maailma mitukümmend transiiverijaama. Seega ei oleks vaja kasutada kõrgepingeliine. See tähendab, et meil oleks üks ülemaailmne elektrijaam. Muide, Tesla suutis elektrit "läbi õhu" ühelt mähiselt teisele edastada, nii et tema ambitsioonid polnud alusetud.

Tänapäeval on Wardenclyffe suletud asutus

Wardenclyffe projekt nõudis suuri kapitaliinvesteeringuid ja sai algfaasis mõjukate investorite toetuse. Kui aga torni ehitustööd olid peaaegu lõppenud, kaotas Tesla rahastuse ja sattus pankroti äärele. Ja kõik sellepärast, et Wardenclyffe võib olla kogu maailmas tasuta elektritarnete eelduseks ja see võib rikkuda mõned investorid, kelle äritegevus oli seotud elektrimüügiga.

Erinevate vandenõuteooriate fännid seostavad Tunguska meteoriidi langemist Siberis ja Tesla katseid torniga.

röntgenikiirgus

Wilhelm Roentgen avastas temanimelise kiirguse ametlikult 8. novembril 1895. aastal. Kuid tegelikult oli Nikola Tesla esimene, kes seda nähtust jälgis. Aastal 1887 hakkas ta uurima vaakumtorusid. Oma katsete ajal salvestas Tesla "spetsiaalsed kiired", mis võisid "läbipaistvad" objektid. Alguses ei omistanud teadlane sellele nähtusele erilist tähtsust, arvestades, et pikaajaline kokkupuude röntgenikiirgusega on inimestele ohtlik.

Nikola Tesla juhtis esimesena tähelepanu röntgenikiirguse ohtudele

Tesla aga jätkas sellesuunalisi uuringuid ja viis isegi enne Wilhem Roentgeni avastust läbi mitmeid katseid, sealhulgas pildistas ta käeluid.

Kahjuks toimus 1895. aasta märtsis Tesla laboris tulekahju ja nende uuringute andmed läksid kaduma. Pärast röntgeni avastamist tegi Nikola vaakumtorudega aparaadi abil oma jalast pildi ja saatis selle koos õnnitlustega kolleegile. Roentgen kiitis Teslat kvaliteetse fotograafia eest.

Sama võte jalast kingas

Vastupidiselt levinud arvamusele ei olnud Wilhem Roentgen Tesla loominguga kursis ja jõudis oma avastuseni, mida ei saa öelda Guglielmo Marconi kohta...

Raadio ja kaugjuhtimispult

Erinevate riikide insenerid töötasid raadiosidetehnoloogia kallal, samas kui uuringud olid üksteisest sõltumatud. Ilmekaim näide: Nõukogude füüsik Aleksandr Popov ja Itaalia insener Guglielmo Marconi, keda oma riigis peetakse raadio leiutajateks. Marconi saavutas aga suure ülemaailmse kuulsuse, luues esmalt raadioside kahe kontinendi vahel (1901) ja saades oma leiutisele patendi (1905). Seetõttu arvatakse, et ta andis suurima panuse raadioside arendamisse. Aga mis on Teslal sellega pistmist?

Raadiolained on tänapäeval kõikjal

Nagu selgus, paljastas ta esimesena raadiosignaalide olemuse ja aastal 1897 patenteeris ta saatja ja vastuvõtja. Marconi võttis aluseks Tesla tehnoloogia ja tegi oma kuulsa demonstratsiooni 1901. aastal. Patendiamet jättis juba 1904. aastal Nicola raadiopatendist ilma ja aasta hiljem andis selle Marconile. Ilmselt poleks see saanud juhtuda ilma Teslaga vastasseisus olnud Thomas Edisoni ja Andrew Carnegie rahalise mõjuta.

1943. aastal, pärast Nikola Tesla surma, uuris USA ülemkohus olukorda ja tunnustas selle teadlase olulisemat panust raadiotehnoloogia leiutajana.

Kerime veidi tagasi. 1898. aastal demonstreeris Tesla Madison Square Gardenis toimunud elektrinäitusel leiutist, mida ta nimetas "teleautomaatikaks". Tegelikult oligi paadi mudel, mille liikumist saab kaugjuhtimispuldi kaudu juhtida.

Selline nägi välja Tesla raadio teel juhitav paat

Nikola Tesla demonstreeris tegelikult raadiolainete edastamise tehnoloogia kasutamise võimalusi. Tänapäeval on kaugjuhtimispult kõikjal, alates televiisori puldist kuni droonide lennuni.

Asünkroonmootor ja Tesla elektriauto

1888. aastal sai Tesla patendi elektrimasinale, milles pöörlemine tekib vahelduvvoolu mõjul.

Asünkroonmootori töö tehnilistesse omadustesse me ei lasku – huvilised saavad vastava materjaliga tutvuda Vikipeedias. Peate teadma, et mootor on lihtsa konstruktsiooniga, ei nõua suuri tootmiskulusid ja on töökindel.

Tesla kavatses tema leiutist kasutada alternatiivina sisepõlemismootoritele. Kuid juhtus nii, et sel perioodil ei tundnud keegi sellistest uuendustest huvitatud ja teadlase enda rahaline olukord ei lubanud tal metsikuks minna.

Huvitav fakt! Silicon Valleysse on püstitatud monument suurele leiutajale. On sümboolne, et ta annab tasuta WiFi-ühendust.

On võimatu rääkimata salapärasusest Tesla elektriauto. Just selle loo kahtlevuse tõttu ei hakka me seda eraldi lõiguna esitama. Pealegi polnud vaja elektrimootorit.

1931, New York. Nikola Tesla demonstreeris auto tööd, milles väidetavalt Sisepõlemismootori asemel paigaldati 80 hj vahelduvvoolumootor. Teadlane sõitis sellel umbes nädal aega, kiirendades 150 km/h. Ja konks on järgmine: mootor töötas ilma nähtava jõuallikata, ja autot tuleb laadida väidetavalt pole kunagi installitud. Ainus, millega mootor oli ühendatud, oli lambipirnidest ja transistoridest valmistatud kast, mille Tesla ostis lähedalasuvast elektroonikapoest.

Demonstratsiooniks kasutati 1931. aasta Pierce Noolt.

Kõigile küsimustele vastas Nikola, et energia võetakse eetrist. Ajaleheskeptikud hakkasid teda süüdistama peaaegu mustas maagias ja rahulolematu geenius, võttes tema kasti, keeldus üldse midagi kommenteerimast ega selgitamast.

Sarnane sündmus Tesla eluloos tõepoolest leiab aset, kuid eksperdid kahtlevad endiselt, kas ta leidis viisi, kuidas auto jaoks "õhust" energiat hankida. Esiteks pole teadlase märkmetes vihjet eetriga töötavale mootorile ja teiseks on vihjeid, et Nikola pettis sel viisil avalikkust, et juhtida tähelepanu elektriautode ideele. Ja otse selle prototüübi liikumiseks saaks kasutada kas peidetud akut või moderniseeritud väljalaskesüsteemiga sisepõlemismootorit.

Telegraafi (vasakul), fonograafi (paremal), hõõglambi ja enam kui tuhande patentidega kaitstud leiutise trükkimine...

...tegi Thomas Edisonist leiutajate kuningas

Kaasaegse elektroenergeetika aluseks saanud vahelduvvoolugeneraator ja eksootiline kõrgepinge-kõrgsagedusmähis on järjekordse “elektri” geeniuse leiutis...

Telefon ja fonograaf, radarisüsteemid ja filmikaamerad, diktofonid ja elektrigeneraatorid, kaugjuhitavad mehhanismid, kõrgsagedustehnoloogia, auruturbiinid ja magnetiline meetod rauamaagi eraldamiseks – need kaks suurt leiutajat – Thomas Edison ja Nikola Tesla – sõna otseses mõttes panid oma käed ja pea kõigesse. Kuid võib-olla on nende peamine eelis tänavatel ja majades olev valgus. Nad panid aluse kogu elektrifitseerimissüsteemile elektrijaamadest hõõglampideni, generaatoritest väikeste geniaalsete osadeni – pistikupesade, pistikupesade, kaitsmete ja arvestiteni. Just elektriseadmed said kahe geeniuse lahinguväljaks.

Superman

Horvaatias sündinud Nikola Tesla näitas üsna varakult oma teadusgeeniuse märke: juba lapsepõlves täitsid teda kõige fantastilisemad unistused. Ta luges innukalt ja raamatute kangelased äratasid temas soovi saada supermeheks: tema igapäevane rutiin ei võimaldanud magada rohkem kui neli tundi, Tesla kurnas end õpingutega, pöörates tähelepanu mitte ainult tehnikateadustele, vaid ka professionaalselt kursis muusika, lingvistika, filosoofiaga ning suhtles vabalt mitmes keeles. Väljastpoolt nägi ta, keda Rutherford nimetas hiljem "elektriprohvetiks", välja nagu vallatu mees: just selliseks pidas teda Praha ülikooli professor Peschl, kellele 24-aastane tudeng kirjeldas oma ideed vahelduvvoolu generaator. Poeschl kehitas tõrjuvalt õlgu, kuid võimud lakkasid noore leiutaja jaoks olemast. Olles müünud ​​kogu oma vara, läks ta Ameerikasse legendaarse "leiutajate kuninga" Thomas Edisoni juurde.

Leiutajate kuningas

Olles Teslast üheksa aastat vanem, lõi Edison juba laineid kogu maailmas. Ta oli iseõppinud: pärast üht päeva nimetas õpetaja Thomast "täielikuks idioodiks", nördinud ema viis ta koolist välja ja ta jätkas oma haridusteed. Thomas luges palju ja kuna tal polnud piisavalt raha eakaaslastel olevate hämmastavate mänguasjade jaoks, kujundas ta need ise, viimistledes ja täiustades samal ajal mehhanisme. Elu lõpuni säilitab ta sellise lähenemise tööle: võtab aluseks olemasolevad põhimõtted ja leiutised, täiustab neid, toob need meelde.

Guglielmo Marconi on tunnustatud kui raadio uuendaja, Alexander Bell kujundas esimese telefoni, Louis Jean ja Auguste Lumière - filmikaamera, kuid ainult Thomas Alva Edison suutis nendest leiutistest ärilist kasu saada, täiustades neid, muutes need mugavaks, populaarseks ja populaarseks. turustatav.

Edison täiustas telegraafimasinat ja mimeograafi, isekirjutavat elektroonilist pliiatsit: spetsiaalne nõel tegi paberilehele vaevumärgatavad augud ja trükirull trükkis sellele šabloonile vajaliku arvu eksemplare. Tänapäeval kasutatakse seda mehhanismi tätoveerimismasinates ja Edisoni ajal oli "Xeroxi vanaisa" mimeograaf ärimeeste seas ülipopulaarne. See võimaldas noorel inseneril mitte ainult jalule tõusta, vaid ka korraldada Menlo pargis oma labori, muutes selle lühikese ajaga tõeliseks “leiutustehaseks”, kus töötasid kümned teadlased ja tehnikud. Mikrofoni, dünamo ja muude leiutiste patente valati välja nagu küllusesarvest.

Muutuv ja konstantne

Nikola suundus siia sõna otseses mõttes otse Atlandi-üleselt liinilaevalt. Neil aastatel täiustas Edison, kes oli juba patenteerinud hõõglambi ja alalisvoolugeneraatori, oma linna elektrifitseerimise süsteemi, mille prototüüp töötas edukalt Manhattani kesklinnas. Olles Tesla projekti uurinud, otsustas Edison selle riiulile jätta, kutsudes samal ajal noore serblase oma alalisvoolusüsteemi kallal töötama. Ta nõustus, kuid jätkas salaja oma vahelduvvoolugeneraatori täiustamist ja sai aasta hiljem sellele patendi. Kuid armukade boss algatas tõelise sõja Tesla projekti vastu ja Tesla pidi Menlo Parkist lahkuma.

Piduriraha

Õnneks osutus kuulus tööstur ja leiutaja George Westinghouse targemaks inimeseks. Olles käinud ühel Tesla raportil, hindas ta kohe tema ideid ja pärast miljon dollarit kulutamist ostis generaatorite, elektrimootorite, trafode ja muude mehhanismide patendid. Varsti hakkas Westinghouse'ile kuuluv Niagara hüdroelektrijaam vahelduvvoolu genereerima. Näib, et edu oli täielik, kuid Edison ei loobunud püüdest kangekaelsest "õpilasest" üle saada.

Kuna ta ei suutnud tõestada vahelduvvoolu kasutamise majanduslikku ebaotstarbekust, pöördus ta teiste argumentide poole – ta lõi ettekujutuse surmaohust, millele seab end kõik, kes julgeb kasutada vahelduvvoolul töötavaid seadmeid ja mehhanisme. Tõepoolest, küsimus oli tõsine – ennekõike rahalisest küljest.

Koerte vaidlused

Just neil aastatel moodustas New Yorgi osariigi parlament erikomisjoni, et valida "kõige humaansem meetod surmaotsuste täideviimiseks". Seda hetke ära kasutades korraldas Edison demonstratiivse meeleavalduse: mitmed kassid ja koerad meelitati suure rahvahulga silme all 1000-voldise pinge all (muidugi vaheldumisi) metallplaadile. Ajakirjandus kirjeldas üksikasjalikult õnnetute loomade surma.

Võitlusesse astusid ka “Edisonovi pesa tibud”, Menlo Parki endised ja praegused töötajad: insenerid Brown ja Peterson lasid koerast läbi kuni 1000-voldise alalisvoolu - koer sai kannatada, kuid ei surnud, vaid vahelduvvool. isegi 330 volti tappis selle silmapilkselt. Westinghouse kasutas kogu oma mõjuvõimu, et protestida selliste "demonstratsiooniesinemiste" vastu. Ta avaldas New York Timesis avaliku kirja, milles süüdistas Browni Edisoni omanduses oleva ettevõtte "huvides ja arvelt" tegutsemises, kuid oli juba hilja. Joseph Chapple’ist sai ajaloo esimene kurjategija, kes elektritoolis surma mõisteti, ja kuuldavasti on Edison isiklikult disaininud esimese sellise seadme, mille toiteallikaks on Westinghouse’i "tapja" vahelduvvoolugeneraatorid. Otsus viidi täide augustis 1890. "Nad oleksid kirvega paremini hakkama saanud," lõpetas Westinghouse.

Välgumees

Väsimatu Nikola Tesla tuli aga välja suurejoonelise vastukäiguga. Mõni aasta hiljem šokeeris tema esinemine Chicago maailmanäitusel kogu maailma. Täiesti rahulikul ilmel lasi ta endast läbi miljonite voltide pingega vahelduvvoolu - välk tantsis nahapinnal, kuid tema ise jäi terveks. Ja kui elektrilahendustest rabatud “hull” hõõglambid, mis ei olnud ühegi juhtmega ühendatud, üles võttis, süttisid need tema käes kuulekalt. See tundus tõelise maagiana. Ja peagi pidi Edison leppima vaherahuga: Edisoni ettevõte General Electric oli sunnitud ostma Westinghouse'ilt elektriseadmete litsentsid.

Hull geenius

Kui Edison saavutas aastatega üha enam mainet “leiutaja-ettevõtjana”, siis Nikola Tesla omandas hullumeelse geeniuse maine. Ta võis veeta tunde üksi pargis ringi jalutades, peast “Fausti” ette lugedes. Ta nõustus kolima hotellituppa vaid siis, kui selle arv oli kolmekordne, ja ta kartis hirmsasti mikroobe. Enamiku oma leiutistest tegi ta peas, rääkides sellest nii: "Kui idee ilmub, hakkan seda oma kujutlusvõimes viimistlema: muudan disaini, täiustan seda ja "lülitan" seadme sisse, nii et see hakkab tööle. elama mu peas. Minu jaoks pole vahet, kas ma katsetan oma leiutist laboris või peas. Kuid praktikas ei läinud kõik libedalt. Kord hakkasid Tesla ühe katse ajal tema New Yorgi laborist mitme kilomeetri kaugusel ümbritsevate majade seinad vibreerima - ja ainult politsei sekkumine päästis nad kokkuvarisemisest. "Ma võin Brooklyni silla alla tuua tunniga," tunnistas leiutaja hiljem. Kuid tema kaasaegsed andsid talle selliseid "vempe" kergesti andeks. Lõppude lõpuks oli see, mida ta tegi, tõesti palju ees kõigest, mida teadus toona teha suutis.

1915. aastal teatas New York Times, et Nikola Tesla ja Thomas Edison võivad saada Nobeli füüsikaauhinna. Kuid ükski neist ei saanud kunagi Nobeli preemia laureaati. Mõlemad suured leiutajad keeldusid seda mainekat auhinda saamast: nad ei suutnud üksteisele mineviku solvanguid andestada.

Nikola Tesla oli mees, kellel oli palju ideid. Otsustage ise: teadlase nimega on seotud enam kui kolmsada patenti. Ta oli oma ajast kaugel ees, nii et paljud tema teooriad ei leidnud kahjuks füüsilist kehastust. Hoolimata asjaolust, et Tesla ei saanud oma peamise rivaali Thomas Edisoni tunnustust kunagi, tõi tema vaieldamatu anne inimkonnale tõeliselt kasulikke leiutisi. Oleme kokku kogunud mõned Nikola Tesla kõige muljetavaldavamad loomingud.

Nikola Tesla kõige suurejoonelisem leiutis

Tesla mähis leiutati 1891. aastal. See koosnes primaar- ja sekundaarmähist, millest igaühel oli energia salvestamiseks oma kondensaator. Mähiste vahel oli sädemevahe, milles tekkis elektrilahendus, mis võis muutuda kaaredeks, läbida keha ja luua laetud elektronide piirkonna.

Tesla oli kinnisideeks unistusest linna juhtmevabast elektrifitseerimisest, mis oli selle mehhanismi leiutamise tõukejõuks. Tänapäeval kasutatakse Tesla mähist kõige sagedamini meelelahutuseks ja teaduse populariseerimiseks – seda saab näha loodusteaduste muuseumide näitustel üle maailma. Selle leiutise tähtsus seisneb aga selles, et leiti võti elektri olemuse ja selle kasutamise võimaluse mõistmiseks.

Wardenclyffe torn – üks geeniusliku Tesla sümbolitest

Töötades välja idee edastada elektrit ilma juhtmeid kasutamata, otsustas Tesla, et kõige parem on seda teha suurtel kõrgustel. Seetõttu lõi ta filantroopide rahalise abiga 1899. aastal Colorado Springsi mägedesse labori. Seal ehitas ta oma suurima ja võimsaima Tesla mähise, mida ta nimetas "saatja võimenduseks". See koosnes kolmest poolist ja selle läbimõõt oli peaaegu 16 meetrit. Saatja genereeris miljoneid volte elektrit ja tekitas kuni 40 meetri pikkuseid piksekiire. Sel ajal oli see kõige võimsam kunstlikult loodud välk.

Probleem seisnes selles, et Tesla oli oma ajastu jaoks liiga ambitsioonikas: juhtmevaba energiaülekande idee hakati ellu viima alles 21. sajandi teisel kümnendil ja alles siis kontseptsioonide ja näidistena. Hoolimata asjaolust, et projekt jääb endiselt igapäevasest kasutusest välja, on leiutaja ettenägelikkus hämmastav. Võimendav saatja oli Tesla Toweri ehk Wardenclyffe Toweri eelkäija, mis selle looja sõnul pidi tagama maailmale tasuta elektri ja side. Tesla alustas projektiga tööd 1901. aastal, kuid pärast rahastamise lõppemist piiras ta oma uurimistööd ja 1915. aastal pandi sait oksjonile. Ebaõnnestumine lõi leiutaja jalge alt välja: ta sai närvivapustuse ja Nikola Tesla kuulutas välja pankroti.

Nikola Tesla turbiin

Tõhusus ja ratsionaalsus on Tesla loomingus alati olemas olnud

20. sajandi alguses, kolb-sisepõlemismootorite ajastu koidikul, lõi Tesla oma turbiini, mis võis konkureerida sisepõlemismootoriga (ICE). Turbiinil puudusid labad ja kütus põles väljaspool kambrit, pöörledes siledad kettad. Just nende pöörlemine andis mootorile tööd.

1900. aastal, kui Tesla oma mootorit katsetas, oli kütusekulu kasutegur 60% (muide, praeguste tehnoloogiate juures ei ületa see näitaja 42% kütuse energiaks muundamisest). Hoolimata leiutise tingimusteta edust, see ei haaranud: äri oli keskendunud spetsiaalselt kolb-diiselmootoritele, mis isegi praegu, enam kui 100 aastat hiljem, jäävad autode peamiseks liikumapanevaks jõuks.

Geeniuse jalg kingas on saanud ajaloo osaks

1895. aastal avastas Saksa füüsik Wilhelm Conrad Roentgen salapärase energia, mida ta nimetas "röntgenikiirguseks". Ta avastas, et kui ta asetaks fotofilmi kehaosa ja juhtekraani vahele, saaks ta luudest pildi. Mõni aasta hiljem tõi Roentgenile maailmakuulsuse just teadlase naise käe foto, millel on kujutatud jäseme luu ehitust ja abielusõrmust.

Samas on hulk tõendeid selle kohta, et juba enne röntgenikiirte avastamist teadis Tesla nende olemasolust: tema uurimistöö peatati 1895. aastal vahetult enne tulemuste avaldamist toimunud laboritulekahju tõttu. Röntgeni katsetest. Uute kiirte avastamine inspireeris aga Nikola Teslat looma vaakumtorude abil oma röntgenkiirte versiooni. Ta nimetas oma tehnoloogiat "varjufotograafiaks".

Teslat peetakse esimeseks inimeseks USA-s, kes tegi oma kehast röntgenipildi: "kaadris" olid tema jalad saapades. See foto koos entusiastliku kirjaga, milles Nikola Tesla õnnitles kolleegi suure avastuse puhul, saadeti Röntgenisse. Tema omakorda kiitis Ameerika teadlast varjupildi selguse ja hea kvaliteedi eest. See täiustatud meetodi omadus andis märkimisväärse panuse kaasaegsete röntgeniseadmete väljatöötamisse ja seda pole kunagi ületatud.

Tesla edestas Marconit, kuid ei saanud siiski raadio isaks

Raadio leiutaja identiteet on endiselt ägeda arutelu objekt. 1895. aastal oli Tesla valmis raadiosignaali edastama 50 km kaugusele, kuid nagu me juba teame, põles tema labor maha, mis aeglustas uurimistööd selles valdkonnas. Samal ajal töötas Inglismaal välja ja patenteeris itaallane Guglielmo Marconi 1896. aastal traadita telegraafitehnoloogia. Marconi süsteemis kasutati kahte vooluringi, mis vähendas raadioedastuse leviala ning Tesla arendused võisid signaali väljundvõimsust oluliselt suurendada.

Nikola Tesla esitas oma leiutise USA patendiametile 1897. aastal ja sai patendi 1900. aastal. Samal ajal püüdis Marconi saada USA-s patenti, kuid tema leiutis lükati tagasi, kuna see oli liiga sarnane Teslale kuuluva juba patenteeritud tehnoloogiaga. Marconi avas hirmunult oma ettevõtte, mis oli Andrew Carnegie ja Thomas Edisoni tõsise kaitse all.

1901. aastal suutis Marconi mitmeid Teslale kuuluvaid patente kasutades edastada raadiolaineid üle Atlandi ookeani. 1904. aastal muutis Patendiamet ilma selge põhjenduseta oma otsuse ja tunnistas Marconi patendi kehtivaks, mis tegi temast ametliku raadio leiutaja. 1911. aastal sai itaallane Nobeli preemia ja 4 aastat hiljem, 1915. aastal, kaebas Tesla Marconile kuuluva ettevõtte kellegi teise intellektuaalomandi ebaseadusliku kasutamise eest kohtusse. Kahjuks oli Nikola Tesla tol ajal liiga vaene, et suurkorporatsiooni kohtusse kaevata. Kohtuvaidlus katkes alles 1943. aastal, paar kuud pärast leiutaja surma. Seejärel otsustas komisjon tema nõuete seaduslikkuse üle ja kinnitas Tesla patendi.

Neoonlambid

Lisaks leiutas Tesla neoonmärgid.

Hoolimata asjaolust, et fluorestsents- ega neoonvalgust Nikola Tesla ei avastanud, andis ta olulise panuse nende tootmise tehnoloogia täiustamisse: keegi pole veel välja mõelnud alternatiivi selle katoodkiirgusele, mis saadakse vaakumtorudesse paigutatud elektroodide abil.

Tesla nägi potentsiaali katsetada gaasilise keskkonnaga, mille kaudu elektriosakesed läbisid, ning töötas välja ka neli erinevat tüüpi valgustust. Näiteks muutis ta enda loodud fosforestseeruvate ainete abil nn musta värvi nähtavaks spektriks. Lisaks leidis Tesla praktilisi rakendusi sellistele tehnoloogiatele nagu neoonlambid ja reklaamsildid.

1893. aasta Chicago maailmanäitusel (nimetatakse ka Columbia näituseks) varustas Tesla oma näitusepinna neoonsiltidega, mis avaldasid külastajatele kohe muljet. Inimestele meeldis see idee nii väga, et neoonvalgustitest on sellest ajast peale saanud kogu maailma megalinnade sümbol.

Adamsi hüdroelektritransformaatori jaam

Tesla ehitas esimese tammialajaama, et kasutada kose võimsust

Niagara Fallsi komisjon otsis ettevõtet, mis suudaks ehitada hüdroelektrijaama, mis suudaks kasutada veeressursse paljudeks aastateks. Alguses oli Thomas Edisoni firma lemmik, kuid pärast seda, kui Tesla demonstreeris vahelduvvoolu tõhusust Westinghouse Electricu esindajatele, langes valik 1983. aastal temale. Westinghouse'i insenerid kasutasid Nikola Tesla tööd, kuid suureks takistuseks oli rahastuse saamine sellisele uuenduslikule projektile, mille elujõulisuses paljud kahtlesid.

16. novembril 1896 keerati aga Adamsi hüdroelektrijaama turbiiniruumis pidulikult lüliti ja jaam hakkas varustama elektriga New Yorgi osariigis asuvat Buffalo linna. Hiljem ehitati New Yorgi elektrifitseerimiseks veel kümme generaatorit. Selle aja jaoks oli projekt tõeliselt revolutsiooniline ja pani lati kõikidele kaasaegsetele elektrijaamadele.

Asünkroonne mootor

Järjekordne Tesla leiutis, mis on siiani kasutusel igas kodus

Asünkroonmootor koosneb kahest osast – staatorist ja rootorist ning kasutab töötamiseks vahelduvvoolu. Staator jääb paigale, kasutades magneteid, et pöörata konstruktsiooni keskel asuvat rootorit. Seda tüüpi mootor on vastupidav, lihtne kasutada ja suhteliselt madalate kuludega.

19. sajandi 80ndatel töötasid asünkroonmootori loomisel kaks leiutajat: Nikola Tesla ja Galileo Ferrari. Mõlemad esitlesid oma kavandeid 1888. aastal, kuid Ferrari edestas oma rivaali kaks kuud. Lisaks olid nende uuringud sõltumatud ja tulemused olid identsed ning mõlemad leiutajad kasutasid Tesla patente. Asünkroonmootor sai uskumatult populaarseks ja seda kasutatakse tänapäevalgi tolmuimejates, föönides ja elektrilistes tööriistades.

Selline nägi välja tänapäevaste droonide esivanem

1898. aastal demonstreeris Tesla Madison Square Gardenis toimunud elektrotehnikanäitusel oma leiutist, mida ta nimetas "teleautomaatseks masinaks". Tegelikult oli see maailma esimene raadio teel juhitav laevamudel. Leiutisel puudus patent, kuna Patendiameti esindajad ei tahtnud tunnistada millegi olemasolu, mida (nende arvates) ei saanud eksisteerida. Nikola Tesla näitas nende kahtluste alusetust, demonstreerides näitusel oma leiutist. Ta juhtis raadiolainete abil kaugjuhtimisega mudeli sabarootori ja kere valgustust.

See leiutis oli esimene samm kolmes täiesti erinevas valdkonnas. Esmalt töötas Tesla välja kaugjuhtimispuldi, mis on nüüdseks kasutusel igapäevaelus – koduteleritest garaažiusteni. Teiseks oli mudel esimene robot, mis liikus ilma otsese inimmõjuta. Ja lõpuks, kolmandaks, robootika ja kaugjuhtimispuldi kombinatsioon võimaldab nimetada Nikola Tesla paati tänapäevaste droonide vanavanaisaks.

Vahelduvvoolu leiutis

Ilma selle Tesla leiutiseta näeks kaasaegne maailm välja teistsugune

Pole kahtlust, et Nikola Tesla olulisemad leiutised hõlmavad vahelduvvoolu. Kuigi leiutaja ei ole selles vallas pioneer, on tema uurimustöö võimaldanud elektrifitseerimist läbi viia globaalsel tasandil.

Rääkides sellest, kuidas vahelduvvool maailma vallutas, ei saa mainimata jätta Thomas Edisoni nime. Oma tegevuse koidikul töötas Tesla oma tulevase rivaali seltsis. See oli Edisoni ettevõte, mis hakkas esimesena töötama alalisvooluga. Vahelduvvoolul on patareidega sarnased omadused, kuna see saadab energiat vooluringist väljapoole jäävatele kandjatele. Probleem on selles, et vool nõrgeneb järk-järgult, mistõttu ei ole võimalik elektrit pikkade vahemaade taha liigutada. Tesla lahendas selle probleemi, töötades vahelduvvooluga, mis võimaldab elektrit allikast ja tagasi liigutada, samuti katta suuri vahemaid objektide vahel.

Thomas Edison mõistis Nikola Tesla vahelduvvoolu alal tehtud uurimistöö eest hukka, pidades seda mõttetuks ja vähetõotavaks. Just see kriitika oli põhjus, miks kahe leiutaja teed igaveseks lahku läksid. Kui Tesla oli töötu ja tegi juhutöid, ei saanud ta oma ettevõtte loomiseks raha koguda. Varasemad õnnestumised juhtisid tema tööle inseneri ja ärimehe George Westinghouse'i tähelepanu. Ta ostis kõik Nikola Tesla vahelduvvooluga seotud patendid.

Pöördepunkti elektri ajaloos võib näha 1983. aasta Chicago maailmanäituse valgustuse paigaldamise hankes, milles osalesid Edison ja Westinghouse. Esimene pakkus ekspositsiooni elektrifitseerimist 554 tuhande dollari eest ja teine ​​lubas seda teha 399 tuhande dollari eest, mis andis talle võidu ja lepingu ning seejärel lubaduse eduka elluviimise, tagades sellega vahelduvvoolule helge tuleviku. . Ja veelkord tänu Nikola Tesla suurele geeniusele.

Kõik need leiutised tõestavad taas, et ennekõike oli Tesla unistaja, kes ei kartnud lahkuda klassikalise teaduse sissetallatud rajalt ja mõelda kaugemale toona kehtestatud piiridest. Kes teab, mis sajandil me praegu elaksime, kui Tesla poleks olnud praktik, kes on kinnisideeks uutest ideedest?