Никола Тесла. Пробуждение силы. Выйти из матрицы - [89]

Таким образом, работу резонансного трансформатора можно объяснить на примере обыкновенных качелей. Если их раскачивать в режиме свободных колебаний, как бы подталкивая в строго нужные моменты времени, то максимальная амплитуда колебаний многократно возрастает.

Основными частями такого генератора являются конденсатор, катушка самоиндукции для накопления высокого потенциала, прерыватель и трансформатор, который питается от периодических разрядов конденсатора. Устройство включает в себя как минимум три, а обычно четыре, пять или шесть элементов настройки; регулирование эффективности осуществляется несколькими способами, чаще всего с помощью простого юстировочного винта. При благоприятных условиях можно получить КПД до 85 %, то есть можно сказать, что энергия, поступающая от источника питания, может быть регенерирована во вторичном контуре трансформатора.

Никола Тесла, «Электрические осцилляторы», 1919 г. (112)

Фото 60. Гидродинамическая иллюстрация работы катушки Теслы, 1898 г. R — резервуар, в который с помощью насоса P подается несжимаемая жидкость W, подобная воде, через трубу p. Резервуар имеет подвижное дно B, которое удерживается в верхнем положении пружиной S и открывает шлюзы oo, когда уровень жидкости достиг определенной отметки и ее давления достаточно для того, чтобы преодолеть сопротивление пружины. Дополняют модель переменный груз w, винт s, меняющий сопротивление пружины, и клапан v, служащий для регулирования потока жидкости (42)

Очень странно видеть пространные рассуждения «альтернативных физиков» и целые «портянки» на форумах о загадочных принципах работы трансформатора Теслы, вроде того что «Тесла путем сжатия магнитного поля выжимал энергию из эфира». Для того чтобы понять принципы работы катушки Тесла, квалифицированному инженеру достаточно всего лишь ознакомиться и разобраться в работах самого изобретателя. Более того, Тесла представил и гидродинамическую иллюстрацию принципов работы катушки Теслы, которая полностью исключает всякое волшебство (Фото 60). Разбирать здесь её не будем, так как это законченная авторская мысль, не требующая комментариев, и отсылаем всех желающих к оригиналам.

В целом Никола Тесла провел невообразимо гигантскую работу, за 8 лет — с 1891 г. по 1899 г. — он «разработал не менее пятидесяти типов преобразователей, или электрических генераторов, переменного тока, безупречных во всех отношениях и доведенных до такой степени совершенства, что и сейчас ни в один из них не смог бы внести каких-либо существенных улучшений» (112). Опять же, чтобы получить представление о проделанной работе, рекомендуем ознакомиться с обзорной статьей Теслы (112).

И все же гениальная простота катушки Теслы только кажущаяся, и как всегда, дьявол кроется в деталях, о коих мы и расскажем. Напомним, что физики Манхэттенского проекта — лучшие физики США, в своё время заявили, что катушку Теслы невозможно удовлетворительно просчитать с помощью математики (4). Несмотря на простоту принципа, его реализация в конкретной аппаратуре связана с инженерным и изобретательским искусством высочайшего класса. Перечислим только некоторые вехи и проблемы на этом пути:

— для достижения резонанса в некоторых режимах необходимо применять генератор, подающий гармонические колебания. Сама по себе это не такая простая задача, как может показаться. Если же использовать не гармонические колебания, а импульсы тока, задача синхронизации контуров еще более усложняется;

— низкая взаимоиндукция между контурами требовалась для обеспечения максимальной степени свободы колебаний, необходимой для достижения резонанса; этому свойству противопоставляется необходимость максимально возможной трансформации энергии из первичного контура во вторичный, что дает более высокий КПД;

— для тех же целей из трансформатора, как правило, исключается сердечник, который очевидным образом на высоких частотах приводит к искажениям, рассеянию энергии и опасным перегревам;

— одним из ухищрений в направлении повышения частоты было изобретение бифилярной катушки (патент № 512 340 от 09.01.1894 г.). Бифилярная катушка имеет бо́льшую собственную ёмкость, чем обычная, эта дополнительная ёмкость предназначена для компенсации самоиндукции, если это требуется. Стоит отметить, что такое применение бифилярной катушки отличается от современного;

— другим ухищрением было использование катушки в форме плоской спирали. Такая форма способствует концентрации магнитного поля внутри катушки и препятствует рассеянию энергии. В Колорадо-Спрингс в конструкцию усиливающего передатчика был положен несколько другой принцип, в котором использовались витки большого диаметра, «достаточно отдаленные один от другого, чтобы не дать пройти разряду высокого напряжения между ними, но в то же время препятствовать чрезмерной аккумуляции заряда в какой бы то ни было точке» (12);

— точная настройка контуров. Наилучший результат достигался путем точной настройки самоиндукции, емкости и сопротивления цепи, наиболее оптимальной для заданной частоты колебаний. К вопросу выбора правильных значений этих величин Тесла постоянно возвращался в своих выступлениях, статьях и даже дневнике. Здесь есть хитрость, заключающаяся в правильном выборе соотношения скорости заряда и разряда конденсатора, а не просто электрических параметров цепи. Это правило Тесла прямо отделяет от известных каждому радиоинженеру формул Кельвина для колебательного разряда. Вообще, Тесла продемонстрировал массу экспериментов, чтобы показать, что применимость привычных представлений о протекании токов для электростатических импульсов ограничена;