1. війна струмів
2. Конструкція котушки Тесла
3. трансформатор Тесла

Котушка Тесла - плоска спіраль, що володіє нарівні з індуктивністю великою власною ємністю. Патент на винахід подано в січні 1894 року. Автором, природно, став Нікола Тесла. Під цією назвою масово відомий трансформатор, принцип дії приладу грунтується на коливальних контурах.

війна струмів

Сьогодні це читається, як науковий роман, але на стику XIX і XX століття дійсно велася війна струмів. Все почалося, коли за наладку роботи генератора в Європі компанія не заплатила молодому Тесла ні копійки. Хоча нагорода обіцяла солідна. Недовго думаючи, Тесла залишає батьківщину і пливе в США. На шляху дослідника переслідують невдачі, в результаті подорож закінчилася благополучно. Взяти епізод, коли в дорозі губляться всі гроші. Відмовитися? Ні!

Тесла дивом пробирається на корабель і половину шляху знаходиться під егідою капітана корабля, підгодовують мандрівника у власній їдальні. Відносини трохи охололи, коли молодий Тесла був помічений в центрі виникла на палубі бійки, де роздавав з правого і лівого, завдяки значному зростанню (при малій вазі). В результаті Тесла прибув на берег і в перший день примудрився допомогти з лагодженням генератора місцевому торговцеві, заробивши невелику винагороду.

Н.Тесла

Маючи на руках рекомендаційні листи, Нікола йде влаштовуватися в компанію, де працює вдень і вночі, проводячи час сну на лежанці в лабораторії. Едісон зіграв поганий жарт з молодим майбутнім візаві: пообіцяв солідну нагороду за поліпшення в роботі електричного устаткування. Складність швидко вирішилася, а винахідник різьблення для цоколя лампочки послався на комерційний розіграш. Тесла вже подумки розподілив обіцяну нагороду на проведення дослідів, і жарт не викликала у винахідника теплого душевного відгуку. Молодий іммігрант залишає компанію з метою створити власну.

Одночасно Тесла плекає ідеї на предмет боротьби з любителем розіграшів. Під час прогулянки з другом раптом розуміє, як реалізувати теорію обертового поля Араго: потрібно дві фази змінного струму. На момент 80-х років XIX століття ідея вважалася воістину революційною. Перш двигуни, лампочки розжарювання (в стадії вдосконалення) і більшість лабораторних дослідів обходилися постійним струмом. Так робив Георг Ом.

Тесла бере патент на двофазний двигун і заявляє, що можливі і складні системи. Ідеї ​​зацікавлюють Вестінгауз, починається довга історія про правоту. Едісон, як зазвичай, не скупився в засобах. Ходять історії, що він брав генератор змінного струму і катував їм до смерті тварин. Нібито електричний стілець придуманий Едісоном в співавторстві з невідомим. Причому перший конструктор випадково або навмисно допустив помилку, та так, що засуджений мучився довгий час, на довершення буквально вибухнув, виплеснув назовні внутрішні органи.

Електричний стілець

Другого бідолаху адвокатам Вестінгауз вдалося врятувати, замінивши страту на довічне ув'язнення. Спасіння не зупинило Едісона, що намірився до стільця винайти до того ж і стіл. Тесла постарався продемонструвати хід, висунувши ряд аргументів:

1. Змінний струм простіше передавати на великі відстані, завдяки можливості використання трансформаторів. Підвищена напруга викликає менші втрати в активному опорі проводів. Уже в перших дослідах вдалося подолати відстань в 30 км (проводилися не Теслой). Едісон ледь зумів подужати милю. Вигода очевидна - можливо залишити підприємства на місці, а енергію транспортувати казна-звідки (де виробляється). Добро на будівництво першої ГЕС в районі Ніагарського водоспаду заробив Тесла.
2. Змінний струм високої частоти (від 700 Гц) безпечний для людини. Тесла особисто доводив цей факт. Пропускав через тіло високовольтний сигнал і особливого не відбувалося. Тримав в руках лампочку розжарення, служачи цоколем, та горіла! По справедливості, струми високої частоти в промисловості застосовувати не стали. При будівництві Ніагарському ГЕС заклали параметри, понині застосовуються на території США. Нікола Тесла стверджував, що високочастотний струм навіть корисний для людини, при виборі конкретних цифр для промислової мережі перемогли 60 Гц. В Інтернеті точаться суперечки, чому показник став стандартом в США. Ймовірно, відповідь криється в особливостях експлуатації обладнання, верстатів. При використанні асинхронного двигуна швидкість обертів вала трохи відстає від поля, виходить 3000 оборотів в хвилину, що знаходиться в районі типових цифр. Частоту 700 Гц, безпечну для людини, довелося б знижувати, що незручно.

   випробування Тесла

3. Факт, що для роботи обладнання було потрібно кілька фаз, зіграв на руку: потужність рівномірно розподілена по лініях. Причому генератор в природному режимі підтримує спосіб. На відміну від тих, де використовується статичну електрику.

Заповзятливі американські ділки навіть карти гральні випустили, де фігурувала згадана війна струмів. Наприклад, на зображенні джокера розміщена відома вежа Ворденкліф, на будову орієнтувалися письменники-фантасти, режисери аналогічного спрямування кінокартин. Історичні факти уточнюють, наскільки напруженою виявилася боротьба - причина блиску винахідницької генія. Свита з 50 витків товстого кабелю котушка Тесла конструктивно входила до складу вежі Ворденкліфа ...

Конструкція котушки Тесла

Нікола Тесла зауважив цікавий факт: власна ємність котушки індуктивності пропорційна квадрату різниці потенціалів між сусідніми витками. Факт не викладають в класичному курсі фізики, ефект вважається паразитних, і сили спрямовані на боротьбу з зазначеним. Тесла вирішив: якщо паразитную ємність котушки індуктивності вдасться підняти до значних розмірів, на противагу звичайним мікро- або нано-Фарадей, в результаті вийде коливальний контур. Головне, паразитна ємність стане запасати струм, напрямок розряду струму назад виникає при відключенні харчування протидії ЕРС.

Це приголомшлива можливість, особливим чином уклавши витки мідного дроту, економити на конденсаторних блоках. Якщо читачі в темі, то чули про коректори фази для зниження витрат на електроенергію. Це конденсаторні блоки, що компенсують індуктивний опір споживача. Особливо актуально для трансформаторів і двигунів. Зайві витрати показує лише лічильник реактивної потужності. Це уявна енергія, корисної роботи у споживача не виконує. Циркулюючи туди і сюди, розігріває активні опори провідників. У місцевості, де ведеться облік повної потужності (наприклад, підприємства) це відчутно збільшує рахунки на оплату постачальникам електроенергії.

Тепер нескладно зрозуміти, як винахід Тесла планувалося використовувати в промисловості. Винахідник в патенті US 512340 наводить дві схожі конструкції котушки:

• На першому кресленні представлена ​​плоска спіраль. Один висновок котушки Тесла знаходиться на периферії, другий береться з середини. Конструкція проста в роботі. При різниці потенціалів між висновками в 100 В і кількості витків в тисячу, в середньому, між сусідніми точками спіралі падає 0,1 В. Для обчислення цифри ділимо 100 на 1000. Власна ємність пропорційна квадрату 0,1 і не виявиться занадто великий.
• Тоді Тесла пропонує поглянути на другий креслення, де представлена ​​котушка біфілярного. Це плоска спіраль, але два дроти в'ються поруч. Причому кінці другого контуру закорочені і з'єднані з висновком першого. Виходить, що альтернативна нитку по довжині виявляє однаковий потенціал. Якщо уявити, що до конструкції докладено 100 В, результат зміниться. Дійсно, тепер поблизу йдуть дроти двох різних ниток, причому на єдиною по довжині - виключно нуль. В результаті, в середньому, різниця потенціалів становить 50 В, а власна ємність котушки Тесла більше, ніж у попередньої схеми, в 250000 раз. Це значна різниця, і очевидно, можливо знайти вигідні параметри мережі. Наприклад, Тесла працював на частотах 200 - 300 кГц.

Робота котушки

Винахідник вказує, що випробував різні форми і конфігурації. У сенсі корисності квадрат не відрізняється від представленого на малюнках кола або прямокутника. Форму вільний вибирати конструктор. Котушки Тесла не знаходять сьогодні масового застосування. Винахіднику стали проти підприємці. Невідомий розмова, що стався між бізнесменами та Едісоном, але, перебуваючи акціонерами нової ГЕС, магнати почули, що вежа Ворденкліфа, побудована на зручному місці, здатна стати першою пташкою в передачі енергії на відстані без проводів.

Спонсор будівництва був господарем мідних заводів і хотів просто продавати метал. Бездротовий метод передачі енергії невигідний. Якби Дж. П. Морган знав, що сьогодні велика частина кабелів виготовляється з алюмінію, можливо, поставився б інакше, але вийшло, що Нікола Тесла добудовував вежу в гордій самоті, і конструкція не прийняла передбачуваного розмаху.

За другою версією Нікола Тесла задумав створювати енергію з повітря, про що пліткують на Ютуб. Якийсь винахідник доводить, що в серцевину магніту, на рівному віддаленні від полюсів втягується енергія ефіру, і потрібно вміти перетворити її в електрику. Викладена коротко ідея Тесли. Майстер-самоучка, що наважився на виставці представити генератор вільної енергії на 13 кВт, зник в невідомому напрямку заодно з сім'єю. Подібні факти наводять на думку, що у вежі Ворденкліфа виявилося набагато більше противників, ніж прийнято думати.

За задумом Тесла передбачалося 30 фабрик у світі. Вони виробляли б і брали енергію, вели широке мовлення. Мабуть, порахували, що це стане крахом місцевої економіки, хоча двигуни Бедина і сьогодні будують, використовуючи теорії тесати. Отже, котушки лежали в основі передавальних і приймальних пристроїв: конструкція ідентична. Але сьогодні ці цікаві винаходи надійно забуті, якщо не брати до уваги мікросмужкових технологій, де зустрічаються квадратні й круглі спіралі-індуктивності аналогічного спрямування.

трансформатор Тесла

Вище сказано, що в основі передавальних пристроїв лежали котушки Тесла, допустимо назвати резонансними трансформаторами. За допомогою трансформаторної зв'язку на котушку Тесла закачується високий потенціал. Заряд йде до пробою розрядника, потім починаються коливання на резонансній частоті. Якщо одна трансформаторна зв'язок через котушку з великою кількістю витків передає високу напругу на випромінювач або розрядник.

Будь вільний переконатися, що конструкція вежі Ворденкліф нагадує гриб, але в основі лежить плоска котушка Тесла. В якості випромінювача застосовується великих обсягів тор, що володіє ємнісним опором. У сучасному вигляді проміжний контур містить звичайні конденсатори, настроюються під параметри «бублика». Великою перевагою конструкції вважається відсутність феромагнітних матеріалів.