692 патента профессора Томсона — 2

Автор: admin   
января 23,
2013

 Начало 692 патента профессора Томсона

Жалкая по нашим представлениям экспозиция достигла цели, ибо показала наглядно: все эти важные для промышленности процессы осуществимы в принципе, но в данном случае осуществлены очень плохо, очень несовершенно. А только задача усовершенствования и могла привлечь в электротехнику людей, достаточно изобретательных, чтобы найти пути, на которые не распространялись бы строгие выводы лорда Кельвина, и достаточно грамотных, чтобы потягаться с ним в точных инженерных расчетах. Среди американских электромехаников самым ярким представителем людей первого типа был Эдисон, второго — Томсон.

Экспонаты Грамма в 1876 году Томсон мог уже изучать как специалист с практическим опытом. О генераторе француза он узнал еще в 1873 году, а спустя год Высшая школа приобрела примитивный английский генератор, приводимый в действие вручную через зубчатую передачу. Энергии его хватало на то, чтобы раскалить докрасна металлическую полоску. Именно этот генератор побудил Томсона взяться за постройку собственной конструкции. Ничего не зная о барабанном якоре Сименса, он изобрел его самостоятельно, но, самое главное, Томсон понял, как сильно зависит экономичность генератора от геометрических пропорций.

 

 

В то время считалось, что высокая экономичность достигается лишь тогда, когда длина «холостых» участков обмотки якоря, не пересекающих магнитных силовых линий статора, сведена к минимуму. Якоря генераторов старались делать из длиннющих тонких катушек, вращающихся между столь же длинными полюсами магнитов. Томсон сразу уловил, что эти рассуждения порождены неумением додумывать до конца. В противоположность общепринятому правилу он сделал якорь своего генератора коротким и толстым, предвосхитив тем самым знаменитое правило братьев Гопкинсон: как можно больше железа и как можно меньше меди.

Поездка в Париж в 1878 году окончательно отвратила Томсона от химии. Сияющая «лампиония» яблочковского света окончательно утвердила его в решении: «Это — мое будущее. Электрическое освещение можно усовершенствовать, и я буду одним из тех, кто сделает это!»

«Между нами говоря, я знаю, как превзойти их всех»

Этой фразой Томсон завершил свой разговор с Хоустоном по возвращении из Парижа. Главная цель разговора — предложение объединить усилия в разработке новых электротехнических изобретений: патенты и прибыли Томсон предлагал делить поровну.

Несмотря на весьма свободное обращение Хоустона с этическими нормами, Томсон любил и ценил его. В конце концов в Америке 1870-х годов не так уж много можно было найти людей, понимавших электротехнику и интересовавшихся теми же проблемами, что и Томсон. Кроме того, в бешеной гонке, которая охватывала эту новую отрасль, двое могли идти быстрее, чем один, ибо даже простое обсуждение проблемы порождало новые идеи и направления. Заручившись согласием Хоустона, Элиху приступил к разработке первой задачи — созданию системы дугового освещения, более эффективной, чем любая имеющаяся на рынке.

Теперь при всяком удобном случае два профессора обсуждали проблемы электрического освещения. Томсон правильно оценил достоинства переменного тока и не случайно первым совместным изобретением Томсона и Хоустона оказался метод включения дуговых ламп через индукционные катушки или трансформаторы. При такой системе каждая лампа может работать под нужным для нее напряжением совершенно независимо от других. Занявшись конструктивной разработкой этой идеи, Томсон построил динамо с двумя независимыми обмотками якоря и трансформатор нового типа. Зимой1879      года он установил это оборудование во Франклинском институте, и во время демонстрации один предприниматель предложил ему построить динамо для питания четырех дуговых ламп известного изобретателя-электротехника Браша. «Но имейте в виду,— сказал он Томсону,— нам нужна динамо-машина постоянного тока».

Элиху попросил день на размышление и вечером во время беседы с Хоустоном решение неожиданно пришло ему в голову. Машина должна иметь три обмотки — три обмотки, расположенные симметрично и выведенные с одной стороны вала на трехсекционный коллектор, а с другой — на три коллекторных кольца. Простым переключением этот генератор можно делать либо генератором переменного, либо постоянного тока. Восхищенный бизнесмен тут же предложил оплатить Томсону первый опытный образец, и если он окажется удачным, то и основать фирму. Томсон с радостью принял это предложение и через неделю упорного труда подготовил полу-тонную машину к испытаниям. Ночью, накануне решающего момента, в мастерской собрались немногочисленные свидетели торжества. Томсон сам набросил ремень трансмиссии на шкив генератора. И когда он подключил лампы к клеммам раскрутившейся динамо-машины, яркая вспышка пламени осветила грязь, мусор, трещины на стенах, на которые никогда не падал такой ослепительный свет.

После того как Томсон изобрел и запатентовал свою дуговую лампу, в Филадельфии возникла небольшая фирма, начавшая выпускать установки для электроосвещения. Владельцам патентов профессорам Томсону и Хоустону фирма платила определенный процент с каждой проданной машины. 1879 год прошел в непрерывной работе: Томсон разрабатывал чертежи и схемы, учил рабочих укладывать обмотки и испытывать оборудование. И эта работа уже начала приносить свои плоды: репутация томсоновских машин начала расти. Но настоящий триумф его генераторов настал после пожара на одной пивоварне.

Одна за другой лопались от огня и отключались дуговые лампы. Однако хотя из строя вышла половина нагрузки, генератор продолжал поддерживать напряжение в строгом соответствии с количеством работающих ламп. Таким достижением в то время не мог бы похвастать даже Браш — признанный лидер электрического освещения. Его генераторы хорошо работали только на расчетной нагрузке. Но стоило отключить несколько ламп, как генератор разгонялся и развивал такое напряжение, что моментально перегорали все остальные.

В десять часов вечера, когда в домах начинал выключаться свет, операторы испытывали огромные трудности, вручную умеряя бешено искрящие, идущие вразнос машины. Насколько отчаянным было тогда положение, можно судить по тому, что на некоторых станциях устанавливали ряды ламп, вспыхивающих по мере того, как отключались потребители. Это было очень расточительно, но зато позволяло не менять нагрузку генератора. Томсон ухитрился изобрести и запатентовать самый простой метод защиты — регулятор, автоматически изменяющий положение щеток на коллекторе и поддерживающий ток неизменным независимо от сопротивления внешней цепи.

В то время как профессор Элиху Томсон своими генераторами показал, что профессор Вильям Томсон — лорд Кельвин — ошибался, считая электромагнитные генераторы малоэкономичными в принципе, изобретатель Эдисон взялся доказать, что профессор Вильям Томсон не прав и в другом своем утверждении. Когда возникла идея применить электрическую дугу для освещения, десятки изобретателей бились над проблемой дробления электрического света. Оказалось: дуга настолько ярка, что ослепляет человека. Ее нельзя убавить, как пламя газового рожка, ибо интенсивность горения дуги не зависит от ее размера. Меняя напряжение, можно регулировать световой поток дуговой лампы, но нельзя регулировать ее яркость. Именно это и доказали теоретически лорд Кельвин и Тиндаль. Поэтому, когда разнеслись слухи, что изобретатель Эдисон ухитрился выполнить операцию дробления света, Тиндаль иронически заявил: «Понимая кое-что в существе этой проблемы, я, конечно, предпочитаю увидеть ее решение в руках Эдисона, нежели в моих собственных».

Но упорный американец не отступая шел к своей цели — к созданию надежной электрической лампы накаливания. И когда в начале 1880 года Эдисон добился срока службы такой лампы в несколько сот часов, он как-то раз зашел к руководителю своего исследовательского отдела Фрэнку Аптону — одному из первых американских электротехников-математиков. «Фрэнк! — сказал он.— Скоро лампа будет готова. Спроектируй динамо, которое побьет их всех». И Аптон выполнил задание, с которым никогда не справился бы изобретатель, не получивший научного образования. Поняв, что последним самым крупным источником потерь в генераторах остаются токи Фуко, бесполезно нагревающие сердечники машин, Аптон решил создать для них возможно большее сопротивление. Для этого он набрал все сердечники из тонких железных пластин, изолированных друг от друга. К. п. д. первого же аптоновского генератора перевалил за 90%, в то время как до этого никому не удавалось получить выше 40—50%.

Продолжение  692 патента профессора Томсона — 3

Tags: , ,

Эта статья была опубликована: Среда, января 23, 2013 в 10:38 в категории Техника. Вы можете читать любые ответы через RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.

Ваш комментарий

Имя (*)
email (*)
вебсайт
Комментарий
Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha