IZUMI
Najznačajniji izumi
Nikola Tesla je zahvaljujući svojim izumima postao svetski naučnik. Koliko je tačno Teslinih pronalazaka bilo izlišno je govoriti. Neki izumi su naišli na razumevanje patentne komisije i bili zavedeni u američkom patentnom zavodu. Međutim dosta njih je ostalo nepatentirano.
Tesla se bavio elektrotehnikom u raznim oblastima, gde god je postojala i
najmanja mogućnost za njenu primenu. Zbog toga postoji raznovrsnost oblasti
Teslinih pronalazaka. Tu spadaju najpre elektrotehnika, a odmah zatim i
mašinstvo. Teslini pronalasci su takođe bili primenjivani i u oblastima
telekomunikacija i medicine.
Neki od najpoznatijih izuma su: Teslin transformator (i generator) struja visoke
frekvencije, poznat kao Teslin oscilator; indukcioni motor (poznat kao asinhroni
motor); teledirigovani čamac (čamac sa daljinskim navođenjem); sijalice; prenos
električne energije na daljinu bežičnim purem.
Svakako najveći doprinos elektrotehnici je iz oblasti energetike. Tesla je
izmislio naizmeničnu struju.
Naizmenična struja ima velike prednosti nad jednosmernom. Jedna od prednosti
jeste smanjenje gubitaka prilikom prenosa električne energije od elektrana do
krajnjih potrošača, što je veoma važno. Gubici u prenosu zavise od kvadrata
jačine struje, odnosno gubici rastu sa kvadratom struje. Zato je potrebno imati
što manju struju kroz prenosnu mrežu. Naizmeničnu struju je najlakše umanjiti
ugradnjom transformatora koji podižu napon, a samim tim smanjuju struju, jer
njihova snaga zavisi od proizvoda napona i struje.
Tesla je uzeo tri kalema i prostorno ih pomerio za trećinu kruga, tako da je
dobio sistem prikazan na sledećoj slici.
Kroz te kalemove je propustio svoju naizmeničnu struju.
Da bi video šta je uradio, uzeo je jedno jaje (veštačko naravno) i stavio ga
unutar sistema. Jaje je počelo da rotira oko svoje aksijalne ose i to na svom
vrhu. Ovakav sistem tri kalema se naziva trofazni sistem.Trofazni sistem
naizmeničnih struja najlakše stvara obrtno elektromagnetno polje, na čijem
principu i danas rade asinhroni (indukcioni) motori, koji ne moraju imati
provodnike na svom rotoru.
Kako naizmenična struja menja svoju vrednost tokom vremena, ona je u jednom
trenutku jednaka nuli. Ova činjenica olakšava isključenje struje, što je takodje
bitno za očuvanje opreme, jer struje mogu biti veoma velike. Inače, struja u
toku jedne periode (koja traje 20ms ili pedeseti deo sekunde) tri puta bude
jednaka nuli.
Kao „drugi“ bitan pronalazak, isto toliko važan, jeste Teslin indukcioni motor,
danas poznatiji kao asinhroni motor. Motor ima ulogu da električnu energiju koju
dovodimo na krajeve njegovog statora, pretvori uz pomoć elektromagnetnog obrtnog
polja u mehaničku energiju koja se manifestuje obrtanjem rotora.
Kako asinhroni motor radi?
Vrlo jednostavno. Na kralemove statora se dovodi naizmenična struja koja stvara
promenljivo elektromagnetno polje. Kada se neki provodni element (parče gvoždja,
bekarni provodnik idr.) nađe u promenljivom elektromagnetnom polju na njegovim
krajevima se indukuje elektromotorna sila (ems) i kroz njega protiču struje.
Kada kroz provodnik protiče struja, na njega deluje sila koja teži da ga pomeri.
Ovo se upravo odigrava u gvožđu i na provodnicima.
Zašto je Teslin indukcioni motor tako poseban?
Poseban je zato što na njegovom rotoru nema namotaja (kao i na modelu Teslinog
jajeta), a rotor se ipak okreće.
Dakle, Teslin indukcioni motor se sastoji od:
- magnetskog kola (gvožđe statora i rotora),
- električnog kola (bakarni namotaji na statoru).
Prvi Teslin indukcioni motor bio je dvofazni i bez žlebova po unutrašnjem obimu
statora. Ovo nije bilo dobro, jer sva sila koja je trebala da pokreće rotor
delovala je na provodnike umesto na magnetno kolo rotora. To je bio veliki
problem, jer te sile nisu male. Ovaj teslin motor bio je napajan, u početku,
bio napajan naizmeničnom strujom od 133Hz. Bio je konstruisan sa istaknutim
polovima. Sa Vestinghausom je sklopio ugovor od 250 000$ + 2,5$/KS (dolara po
konjskoj snazi). Naravno, ovo nije dugo trajalo, pa je Tesla morao da se odrekne
dodatka od 2,5$/KS na zahtev (molbu) Vestinghausa koji je već počeo da grca u
dugovima.
Danas se asinhroni motori izrađuju za velike opsege snaga i brzina. Mogu biti
snage do nekoliko desetina MW, a brzina obrtanja može dostići brzine od
približno 3000 obrtaja u minuti. Bitna osobina ovih motora je u tome što povlače
iz mreže od 6 do 10 puta veće struje od nominalne koju ima pri stalnom radu. Ovo
je veoma težak udar za mrežu. Zato se asinhroni motori puštaju u rad preko nekih
dodatnih uređaja. Savremeni asinhroni motori se sada izrađuju uglavnom kao
trofazni. Oko 99% motora danas u svetu su trofazni i jednofazni asinhroni motori.
Pored asinhronog motora sa kaveznim rotorom, postoji i motor sa namotanim
rotorom koji ima namotaje od bakra na svom rotoru
Tesla je dosta radio na sistemu za bežični prenos
električne energije, tj. na prenos električne energije kroz prirodni medijum (zemlja,
vazduh). Te eksperimente je obavljao u svojoj laboratoriji u Kolorado Springsu.
Tesla je adaptirao jedan od svojih prijemnih transformatora u nameri da
eksperimentalno odredi električni potencijal Zemljine kugle i da odredi njegove
učestale i slučajne promene. U sekundarno kolo transformatora bila je uključena
specijalna naprava koja se sama vraća u početno stanje, a upravlja radom
registrujućeg instrumenta. Primarno kolo je bilo jednim krajem spojeno sa
zemljom i sa jednim uzdignutim krajem čija se kapacitivnost može podešavati.
Promene potencijala su izazivale električne udare na primaru, oni su proizvodili
struje u sekundarnom kolu, a srazmerno tim strujama delovao je registrujuči
instrument preko svoje specijalne naprave. Utvrđeno je da Zemlja bukvalno
treperi od električnih vibracije.
Tada je Tesla sa svojim pomoćnikom Levenštajnom ekspeimentalno dokazao
postojanje stacionarni htalasa za koje je i sam mislio da tako nešto nije moguće.
Dakle, naša planeta se i pored tako ogromnih dimenzija ponašala kao jedan
provodnik ograničenih dimenzija. Ovo je bio osnov Teslinog razmišljanja o
mogućnosti slanja telegrafskih poruka bez živa na bilo koju daljinu, pa čak i
prenošenja energije u neograničenim količinama na bilo koju udaljenost na Zemlji
i to bez ikakvih gubitaka.
|
|
|
|
|
|