číslo 30 / 2007

Rozhlas Plus

Rádio a lidé (15)
Seriál mapující osudy lidí a události spjaté s historií radiotechniky

Tesla v Novém světě

Brzy po příjezdu do New Yorku roku 1884 se Nikola Tesla, jehož osudům jsme se věnovali už v předchozím díle našeho seriálu (TR č. 28/2007), vydal do Edison Company a na základě doporučení z pařížské pobočky byl ihned přijat. I zde na sebe upozornil schopností řešit technické problémy. Edison proto Teslu příliš neomezoval, schopného spolupracovníka si pochvaloval a za přepracování čtyřiadvaceti různých elektrických strojů mu přislíbil odměnu padesát tisíc dolarů.

Zůstalo však pouze u slibů. Zklamaný Tesla dal výpověď a spoluzaložil akciovou společnost Tesla Arc Light Company. V ní se ovšem v souladu se společenskou smlouvou mohl věnovat pouze vývoji osvětlení pomocí obloukových lamp. Roku 1886 obdržel devět patentů dotýkajících se obloukových lamp s automatickou regulací, podle smlouvy však patenty patřily společnosti. Tesla tak z firmy, která ho již nepotřebovala, odešel. Odměnou mu nebyl ani vděk, ani peníze.

Vynálezce v elektromagnetickém poli

V roce 1887 zakládá společnost Electric Company. Při výběru společníků je však opatrnější. Konečně se mohl pustit do výroby několika elektrických strojů, které pak v New Yorku předal uznávanému profesoru Anthonymu k přezkoušení. Posudek byl velmi příznivý. Konstatoval, že dvou a třífázové Teslovy generátory a rovněž motory na střídavý proud se zcela vyrovnají stejnosměrným strojům. Tesla získal pro svou práci laboratoř, kde se mohl naplno věnovat problematice točivého elektromagnetického pole. Na podzim roku 1887 přihlašuje základní patenty z oblasti točivých polí a přenosu elektrické energie střídavým proudem. Významný byl i další patent týkající se elektrického přenášení síly (dostal číslo 382280) a patent číslo 381968 – elektromagnetický motor. Oba mají datum 1. květen 1888.

Teslův motor

Teslův propracovaný střídavý motor dosahoval uspokojivých výsledků, vysokých výkonů a došel praktického využití. Vynálezce navíc jako první zkonstruoval generátory a dvou a vícefázové motory. V prvním období používal pro dvoufázový rozvod čtyř vodičů a pro třífázový rozvod šesti vodičů. Brzy však rozpoznal, že pro zpětné vedení při třífázovém proudu lze využít jediného společného vodiče (nulový vodič byl zapojen takzvaně „do hvězdy“ a při zapojení do takzvaného „trojúhelníku“ lze ušetřit i tento vodič). Omezení počtu spojovacích vodičů znamenalo obrovské úspory při dálkovém přenosu elektrické energie. Tyto objevy Tesla přihlásil k patentování v dubnu 1888.

O Teslovy patenty byl zájem a už roku 1888 je všechny zakoupila americká firma Westinghouse Electric and Manafacturing Company, pro kterou také začal Tesla pracovat. Když 16. května 1888 uspořádal na přání George Westinghause přednášku pro odborné kruhy, jeho věhlas byl ještě větší. Roku 1889 se Tesla vrací z New Yorku.

Princip dynama

V první fázi vývoje elektrotechniky byly známy pouze galvanické články, jejichž použití bylo jen omezené. Zlom nastal, když Michael Faraday okolo roku 1831 získal elektrický proud působením mechanické síly – pohybem magnetu poblíž indukční cívky, tedy cestou elektromagnetické indukce. To vedlo k dalším pokusům a postupnému vývoji prvních dynamoelektrických strojů.

Princip byl založen na rotaci cívky v magnetickém poli, které bylo vytvořeno pomocí ocelových magnetů. Konce cívky byly připojeny k dvěma izolovaným lamelám komutátoru, z nichž se odváděl indukovaný proud pomocí kartáčků. V základu se jednalo o pulzující – nikoliv klasický – stejnosměrný proud.

Zdokonalení dynama přinesla konstrukce Wernera von Siemense z roku 1856. Siemens vytvořil rotor ve tvaru železného válce s podélnou štěrbinou, ve které byly uloženy izolované závity indukční cívky. Protože se tak podařilo výrazně zmenšit vzduchovou mezeru, účinnost Siemensova dynama značně vzrostla. Další zdokonalení Siemens provedl v roce 1866, když zdokonalil konstrukci Henryho Wilda – rozvětvil proud dodávaný dynamem a jeho část použil pro napájení (sycení) vlastních elektromagnetů dynama, samostatné Wildovo budící dynamo s permanentními magnety tak již nebylo potřeba. I toto dynamo však dávalo hrubé pulzy, protože komutátor měl stále pouze dva segmenty.

Italský fyzik Pacinotti rotorovou indukční cívku navinul na uzavřený prstenec a v pravidelných vzdálenostech z cívky vyvedl odbočky k izolovaným sektorům komutátoru. Tak vlastně vznikl systém cívek řazených za sebou. Napětí stouplo, pulzace se překrývaly a výsledný proud se již mnohem více blížil proudu stejnosměrnému. Prakticky využitelný stroj na tomto principu zkonstruoval roku 1868 belgický konstruktér Zénobe Gramme. Ten také roku 1873 víceméně náhodně objevil použitelnost dynama jako stejnosměrného motoru. Vývoj dynama Siemensova typu byl završen vynálezem bubnového vinutí (Hefner- Alteneck roku 1873), což dále zmenšilo mezeru mezi rotorem a statorem stroje. Když pak byla vyvinuta a zdokonalena žárovka, nic již nebránilo zahájení instalace prvních rozsáhlejších systému elektrického osvětlení.

Tady byl v popředí právě Edison, který již v květnu roku 1880 zřídil elektrické osvětlení na parníku Columbia a v roce 1881 vybudoval v Paříži systém osvětlení využívající na tisíc žárovek s uhlíkovým vláknem. A o rok později Edison spouští v New Yorku první elektrárnu na stejnosměrný proud.

Základním problémem přenosu stejnosměrné elektrické energie byl požadavek na silně dimenzované elektrické vedení z důvodů ohřevu vodičů a vysokých ztrát. Myšlenka využití vodních zdrojů pro pohon dynam prvních stejnosměrných elektráren tak začala narážet na obtíže přenosu elektrické energie do vzdálenějších míst. Zesilování průřezu kabelů mělo své meze a značně se prodražovalo. Fyzikální zákony byly neúprosné.

Již okolo roku 1880 se dálkovým přenosem elektrické energie zabýval francouzský inženýr Marcel Deprez. Ten brzy pochopil, že pro přenos je výhodnější vyšší napětí, při kterém prudce klesají ztráty. Deprez uvažoval i o možnostech využití střídavého proudu, protože však tehdy neexistovaly motory ani generátory na střídavý proud, doporučoval vývoj dynam na stejnosměrný proud o vyšším napětí. V praxi to přinášelo problémy. V Americe a Evropě přesto začaly růst elektrárny pro stejnosměrný proud.

MIREK FIALA, e-mail: vlad.fiala@quick.cz

Snímky archiv autora

(Pokračování v TR č. 32/2007)