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}.

Однако этот эпизод с двигателями с расщепленной фазой показывает еще более сильную особенность стиля Теслы как изобретателя. Тесла стремился развивать свою многофазную систему, потому что в ней воплотился идеальный принцип. Работая над двигателем переменного тока, он был очарован симметрией его системы переменного тока: как движение ротора сквозь магнитное поле генератора создавало несколько переменных токов, так и многофазные переменные токи могли вызвать движение в двигателе посредством вращающегося магнитного поля. Тесла смог отразить эту идеальную симметрию в своей многофазной системе, но ему не удавалось сделать то же самое с двигателями с расщепленной фазой. Да, он мог разделить ток, используя множество изобретательных уловок, но эти уловки не были равноценны использованию красивого принципа.

Как мы увидим на протяжении всей карьеры Теслы, его сильной стороной было умение идентифицировать главную идею и стремиться разработать систему вокруг нее. Трудность такого подхода состояла в том, что Тесла ожидал, что бизнесмены и потребители будут приспосабливаться к его системам, а не Тесла будет приспосабливать свои системы к потребностям и пожеланиям общества. В случае противопоставления его многофазной системы двигателям с расщепленной фазой Тесла полагал, что общество должно принять его красивую многофазную систему, даже если бы это потребовало замены существующих двухпроводных однофазных систем более дорогими четырехпроводными сетями. Практические соображения и стоимость мало значили для Теслы по сравнению с идеалом. В этом Тесла похож на Стива Джобса, который часто призывал своих инженеров не думать о затратах, но вместо этого проектировать «безумно великие продукты» с новыми возможностями{243}.

В результате разногласий и споров с Брауном и Пейджем были зарегистрированы две группы патентов: одна из них покрывала идеи Теслы для многофазных, многопроводных двигателей и систем, а другая была для более практичных двигателей с расщепленной фазой, или двухпроводных двигателей. Было досадно, что Тесла задержал подачу заявлений на двигатели с расщепленной фазой, так как эта задержка ослабила его приоритетные права и повлекла за собой запатентную тяжбу, которая длилась в течение следующих пятнадцати лет. Тем не менее, как мы увидим, благодаря патентам, покрывающим и общие принципы, и практические проекты, Тесла дал своим покровителям хороший задел для переговоров с производителями электрооборудования.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.