Гений, бьющий через край. Жизнь Николы Теслы
Шрифт:
Нелегко представить себе огромный прорыв РІ развитии электротехники, начальный импульс которому был задан РёР· лаборатории Теслы через несколько месяцев после ее основания. РћРЅ инициировал приливную волну прогресса, которая РѕРґРЅРёРј грандиозным всплеском перенесла электротехнику Рє началу РЅРѕРІРѕР№ СЌРїРѕС…Рё РІ энергетике, хотя, чтобы наладить коммерческую эксплуатацию, понадобилось еще несколько лет. Рлектротехнический РјРёСЂ был поражен, озадачен Рё заинтригован множеством открытий, которые так Рё сыпались РёР· лаборатории Теслы, Рё восхищался необыкновенным гением, который СЏСЂРєРѕ вспыхнул РІ этом РјРёСЂРµ.
Рнергетическая система Теслы сделала ненужными электростанции постоянного тока, которые могли считаться теперь предприятиями исключительно местного значения, способными обслуживать территорию радиусом РІ лучС?ем случае РІ РѕРґРЅСѓ милю. Его двигатели работали РѕС‚ переменного тока, который РјРѕРі экономично передаваться РЅР° сотни миль линиями электропередачи, для которых РѕРЅ разработал экономичную РґРІСѓС…- Рё трехфазную систему.
Колоссальные изменения, РїСЂРѕРёР·РѕС?едС?РёРµ РІ электротехнической индустрии благодаря открытиям Рё изобретениям Теслы РІ СЃРІСЏР·Рё СЃ переменным током, можно оценить, рассмотрев недостатки, имевС?иеся РґРѕ того времени РІ работе электростанций постоянного тока системы РРґРёСЃРѕРЅР°. Рлектроэнергия вырабатывалась РІ РЅРёС… относительно небольС?РёРјРё генераторами Рё поступала Рє потребителю РїРѕ медному кабелю, проложенному РїРѕРґ землей. РќРѕ РЅРµ РІСЃСЏ эта энергия доходила РґРѕ конца линии электропередачи, так как РёР·-Р·Р° сопротивления кабеля терялась РІ РІРёРґРµ бесполезного тепла.
Величина электроэнергии определяется РґРІСѓРјСЏ составляющими: это ток, или направленное движение заряженных частиц, Рё напряжение, или сила, заставляющая эти частицы двигаться. Падение напряжения РёР·-Р·Р° сопротивления происходило независимо РѕС‚ значения напряжения. Напряжение РїСЂРё токе РІ РѕРґРёРЅ ампер падает РёР·-Р·Р° сопротивления РЅР° РѕРґРЅСѓ Рё ту же величину РїСЂРё напряжении Рё РІ 100, Рё РІ 1000, Рё РІ 100000 вольт. Если же сила тока РЅРµ меняется, то количество передаваемой РїРѕ РїСЂРѕРІРѕРґСѓ энергии зависит РѕС‚ значения напряжения. Так, скажем, РїСЂРё напряжении РІ 100000 вольт Рё токе РІ РѕРґРёРЅ ампер энергии РїРѕ РїСЂРѕРІРѕРґСѓ передается РІ 100000 раз больС?Рµ, чем РїСЂРё токе РІ РѕРґРёРЅ ампер Рё напряжении РІ РѕРґРёРЅ вольт.
Если сила проходящего РїРѕ РїСЂРѕРІРѕРґСѓ тока удваивается, то потери РЅР° тепло возрастают РІ четыре раза; если РѕРЅР° утраивается, то потери возрастают РІ девять раз; Р° если сила тока увеличивается РІ четыре раза, потери возрастают РІ С?естнадцать раз. Рто накладывает определенные ограничения РЅР° силу тока РІ кабеле.
РљСЂРѕРјРµ того, РІ кабеле РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ Рё падение напряжения. РџСЂРё средних значениях тока РІ кабеле принятого тогда сечения протяженностью РІ полмили (* 800 Рј.) эти потери составляли около 30 вольт. Чтобы РґРѕ некоторой степени компенсировать эти потери, генераторы вырабатывали 120, Р° РЅРµ 110 вольт, РЅР° которые были рассчитаны лампы. Р СЏРґРѕРј СЃ электростанцией потребители получали РїРѕРІС‹С?енное напряжение, Р° РЅР° расстоянии РІ полмили РѕС‚ нее РѕРЅРѕ опускалось РґРѕ 90 вольт. Первые угольные лампы РРґРёСЃРѕРЅР° давали РЅРµ очень-то СЏСЂРєРёР№ свет Рё РѕС‚ 110 вольт, Р° СѓР¶ РїСЂРё 90 вольтах светили совсем слабо.
Р’СЃРµ это позволяло вырабатывать Рё распределять постоянный ток лиС?СЊ РЅР° крайне ограниченной территории. Рлектростанция РРґРёСЃРѕРЅР° могла обслуживать площадь диаметром менее полутора километра. Рђ для электрификации больС?РѕРіРѕ РіРѕСЂРѕРґР°, чтобы получать достаточное напряжение РІ каждом районе, РїСЂРёС?лось Р±С‹ иметь РїРѕ электростанции РЅР° каждые полтора квадратных километра Рё даже меньС?Рµ. Р—Р° пределами же больС?РёС… РіРѕСЂРѕРґРѕРІ ситуация осложнялась еще больС?Рµ. Р? это служило серьезным РїСЂРµ пятствием для полномасС?табной электрификации страны.
Рнергетическая система Теслы, которую РРґРёСЃРѕРЅ столь категорично отверг, РєРѕРіРґР° РѕРЅР° была ему предложена, выводила электричество РёР· СѓР·РєРёС… рамок местного применения. Тесла дал РЅРµ только двигатели переменного тока, которые были проще Рё гибче РјР°С?РёРЅ постоянного тока, РЅРѕ Рё высокоэффективный СЃРїРѕСЃРѕР± применения трансформаторов, состоящих РёР· РґРІСѓС… катуС?ек РїСЂРѕРІРѕРґР° РЅР° металлическом сердечнике, РїРѕРІС‹С?ающих напряжение РїСЂРё одновременном Рё пропорциональном снижении тока Рё наоборот. Объем же электроэнергии РїСЂРё этом практически РЅРµ менялся.
Медный кабель обходится весьма РЅРµ РґРµС?ево, РєРѕРіРґР° покупается РЅР° целые километры, Р° его сечение накладывает ограничения РЅР° силу тока РІ нем. Рдисоновская система постоянного тока РЅРµ позволяла найти практичный СЃРїРѕСЃРѕР± передачи электроэнергии. Р?зменить напряжение было нельзя, Рё РєРѕРіРґР° значение тока поднималось РґРѕ предельной проводимости кабеля, то тянуть дальС?Рµ эту линию передачи было уже невозможно.
Р’ системе же Теслы кабель может нести несравненно больС?Рµ энергии, что достигается РїРѕРІС‹С?ением напряжения, РІ результате чего сила тока РЅРµ превыС?ает допустимой нагрузки РЅР° линию электропередачи. Совсем тонкий РїСЂРѕРІРѕРґ РІ его многофазной системе переменного тока может передавать РІ тысячу, Р° то Рё больС?Рµ раз энергии, чем РІ системе постоянного тока РРґРёСЃРѕРЅР°.
Система Теслы давала возможность экономично нести ток РЅР° огромные расстояния РѕС‚ электростанции. РџСЂРё желании можно было получать электроэнергию, сжигая уголь РїСЂСЏРјРѕ РІ С?ахте, Рё без больС?РёС… затрат передавать ее РІ далекие РіРѕСЂРѕРґР°; или преобразуя РІ электричество силу РІРѕРґС‹ Рё точно так же передавая его РЅР° больС?РёРµ расстояния.