Nikola Tesla (1856 – 1943) egy tagadhatatlan zseni volt. Víziói és jövőbe mutató koncepciói, valamint az elektromosság erejének élethű bemutatásai elkápráztatták a mérnököket, vállalkozókat és a nagyközönséget napjainkig.

1856-ban született Smiljanban, Horvátországban, akkor még az Osztrák-Magyar Birodalom része volt. Az apja szerb ortodox pap volt, az anyja pedig a család gazdaságát vezette. 1863-ban Tesla testvére, Daniel lovaglás közben elhunyt balesetben. A 7 éves Tesla mélyen megrázta a veszteség és látomásokról számolt be, ami az élete során később is megjelenő mentális betegségeinek első jele volt.

Tesla matematikát és fizikát tanult a Graz Műszaki Egyetemen, valamint filozófiát a Prágai Egyetemen. 1882-ben, egy sétája során, ötlete támadt egy kefe nélküli váltóáramú motorra, és homokba rajzolta az első forgó elektromágnesek vázlatait. Később ugyanebben az évben Párizsba költözött, és a Continental Edison Company-nál dolgozott egyenáramú (DC) erőművek javításán. Két évvel később bevándorolt az Egyesült Államokba.

Legújabb cikkünkben bemutatjuk, hogyan sikerült hasznosítani a váltóáramot, amelyet jelenleg is használunk az elektronika legtöbb területén, közte a világítástechnikában is. Tesla igazán különleges és lehengerlő ember volt, aki méltán vált híressé.

Ő volt az első olyan gép feltalálója, amely hatékonyan használta a váltóáramú (AC) elektromosságot. Hogyan is érte el mindezt? Melyek voltak további találmányai. Azt tudtad, hogy Tesla kifejlesztette a vezeték nélküli távírást (előbb, mint Guglielmo Marconi), a fluoreszcens lámpákat, egy távvezérelt hajót és még sok mást is ezeken kívül? Merüljünk hát bele!

Úgy gondolta, hogy vezeték nélküli technológiájával világszerte lehetővé válik a kommunikáció és a szabad energia. Nem meglepő, hogy Tesla elképzelései sokaknak fantasztikusnak tűntek. Különleges személyiség volt. Annyira részletesen tudta vizualizálni terveit, hogy gyakran nem is volt szüksége rajzokra az ötleteinek megvalósításához, mivel azok már valósággá váltak a fejében. A kihívás az volt, hogy ezeket az elképzeléseket valódi gépekké formálja.

Thomas Edison és Nikola Tesla

Egy kis érdekesség a két feltaláló kapcsolatáról. Míg Tesla a váltakozó áramot preferálta, addig Edison az egyenáram mellett rakta le a voksát és azt gondolta, hogy a váltóáram veszélyes lehet és emberéletekbe is kerülhet a használata. Tesla demonstrációja pedig legendássá vált ennek a tévhitnek az eloszlatására. Mit tett? Gyakorlatilag a nagyközönség előtt sokkolta magát közel 25 ezer volttal… Érdekesség, hogy bár a váltóáram lett a rendszer alapja, Edison annyira bebetonozta magát a kampányolással, hogy egészen az 1960-as évekig nem sikerült teljesen leváltani az egyenáramot a váltakozó áramra.

Nikola Tesla és Westinghouse

1887-ben és 1888-ban több mint 30 szabadalmat kapott találmányaira és meghívást kapott az American Institute of Electrical Engineers előadására, ahol bemutatta munkáját. Az előadása felkeltette George Westinghouse figyelmét, aki az első AC áramrendszer indítója volt Boston közelében, és Edison legfőbb versenytársa a “Áramháborúban”.

Nikola Tesla és a Váltóáram

Tesla legnagyobb gyakorlati eredménye az AC (váltóáram) elektromos rendszer kifejlesztése, amelyet a világ ma is használ.

Az elektromosság természetes állapotában váltakozó, azaz az áram iránya gyorsan változik. Ezt úgy kell elképzelni, mint egy folyót, amely áramlik lefelé, majd felfelé, majd újra lefelé, és így tovább. Mindez sokszor másodpercenként zajlik le. Két különböző formában használható: egyenáram (DC) és váltóáram (AC). Az egyenáram folyamatos, állandó áram, amely sosem változtatja irányát. A váltóáramot a transzformátoron keresztül felfelé vagy lefelé tudjuk változtatni.

A XIX. század közepén a legtöbb elektromos mérnök csak a DC elektromosságot tartotta gyakorlati célokra alkalmazhatónak, és az AC-t haszontalannak tekintette. Nem dolgozták ki, hogy hogyan lehet hatékonyan használni az AC-t. Azonban a DC rendszer magas feszültséget használt, ami nagyon veszélyes volt, és hosszú távolságokon nagyfokú energiaveszteséggel járt.

Nikola Tesla vágya az AC gép kifejlesztésére akkor kezdődött, amikor a fizika tanára, a Graz-i Műszaki Iskolán bemutatta a legújabb egyenesáramú Gramme dinamót. Az eszköz egy átkapcsolóval volt felszerelve, amely átvitte az áramot a generátortól a motorig. Tesla ösztönösen rájött arra, hogy az átkapcsoló nem szükséges, és hogy az AC-t e nélkül az eszköz nélkül is ki lehetne használni. A tanár elutasította Tesla ötletét, hogy az AC energia ezzel a módszerrel is használható lenne, de a bemutató ösztönözte Teslát, hogy elkezdje az AC-gép építését.

Nikola Tesla minden szabadidejét azzal töltötte, hogy megoldja a problémát, hogy hogyan lehet megszüntetni az átkapcsolót az egyenesáramú gépekből és természetesen nagy vágya volt az AC energia kihasználása az időigényes köztes eszközök nélkül. Végül hirtelen megvilágosodott, amikor elképzelte a részletes képet az AC motorról.

Az AC motor koncepciója tartalmazta a rögzített elektromágneses tekercseket (amelyeket sátornak neveznek) és a forgó elektromágneses tekercseket (amelyeket rotornak neveznek) annak érdekében, hogy mozgást alakítsanak át elektromos árammá és fordítva. Tesla erősen hitt abban, hogy a forgó mágneses mezőt lehet létrehozni AC használatával. Bár tény, hogy ez az ötlet intellektuális fordulópont volt Tesla életében, egyelőre még nem rendelkezett azzal a gyakorlati szakértelemmel, hogy elektromos gépet építsen.

Az AC motorján kísérletezve, Tesla olyan motort épített, amely egy lemezes vasrotorból állt és egy tengelyre volt szerelve. A sátor két, azonosan szigetelt vezetékcsoportból álló tekercsből állt, amelyek egy hosszúkás rézgyűrűre voltak szerelve. A sátor tekercsei az egyenáramú elektromos generátorhoz voltak csatlakoztatva. Tesla azt várta, hogy az AC a generátorból forgó mágneses mezőt hoz létre a sátorban. A koncepció az volt, hogy a forgó mező ezzel a módszerrel áramokat idézne elő a lemezben, amelyeket a forgó mező taszítana, és ezzel a lemez elkezdene forogni. Ez volt a legegyszerűbb motor, amelyet Tesla elképzelni tudott.

Nikola Tesla és a sikeresen működő AC motor

Tesla megpróbált használni egy acél kiegészítést a tekercsben, ami indukált áramot hozott létre, de nem forgatta a lemezt. Végül talált egy helyzetet, ahol a fájlban kialakult mágneses tér és a lemezen indukált áramok azonos irányba mutattak, így taszították egymást, és a lemez lassan forogni kezdett.

Ez egy fordulópont volt: Tesla rájött, hogy a materialitás az, ami igazán számít elképzelése valóra váltásában. Ebből következően a sátor magja vas- vagy acélból kell, hogy álljon, nem pedig rézből. Így lett az ötletből valóság és ennek köszönhetően tudott előre lépni Nikola Tesla a koncepciójában.

1884-ben az Edison Company elküldte Teslát Amerikába. 1886 márciusában Tesla szabadalmi bejelentést tett egy termomágneses motorra, majd Alfred S. Brown-nal, a Western Union vezetőjével és első osztályú villanyszerelővel, valamint Charles F. Peckkel, ügyvéddel dolgozott együtt, hogy üzleti vállalkozás keretében fejlessze ki találmányait.

Míg Peck és Brown mellett dolgozott, Nikola Tesla kitalálta, hogyan lehet elektromos motort építeni azzal a forgó mágneses térrel, amit évekkel korábban elképzelt. A laborban egy DC dinamót módosított úgy, hogy két, három vagy négy különálló váltakozó áramot állítson elő. Egy nagy laminált gyűrűt használt a sátorhoz, hasonlót az általa Strasbourgban végzett kísérlethez. Most a tekercselést négy különálló tekercsre osztotta. Az AC generátor két különálló áramot szállított a gyűrű ellentétes oldalain lévő tekercsekhez. A rotorhoz egy cipőkrémesdobozt helyezett el, amely egy középen elhelyezett tűn egyensúlyozott. A forgó mágneses tér miatt a doboz elkezdett forogni.

Nikola Tesla végre kitalálta, hogyan lehet a váltakozó áramokat kombinálni, hogy létrehozzon egy forgó mágneses teret a motor állórészében. A tekercseket az egymástól különböző fázisokban kellett kezelni. A legegyszerűbben úgy lehet ezt elképzelni, hogy amikor az egyik áram a pozitív maximumát érte el, a másik éppen a negatív maximumán volt.

Brown és Peck eleinte szkeptikusak voltak az AC motor értékével kapcsolatban, de Tesla bemutatását követően rajongó támogatóivá váltak. Tesla folytatta a több váltakozó áramot (polyphase) használó AC motorok készítését. Peck és Brown irányításával Tesla szabadalmi kérelmeket nyújtott be összes ötletére, motorját pedig hírbe hozta a mérnöki közösség körében, valamint előadásokat és bemutatókat tartott a motorjáról.

Az AC motor átalakította a világunkat: ezek a motorok manapság a leggyakrabban használt elektromos gépek. Ipari ventilátorok, háztartási készülékek, elektromos karórák és még sok más dolog használja ezt a technológiát. Például a lámpáink is:)

Vezeték nélküli megoldások

Az egyik nagy érdeklődési területe Nikola Tesla számára a vezeték nélküli energiaátvitel volt.

1898-ban Guglielmo Marconi (1874-1937) saját vezeték nélküli távközlési rendszerét fejlesztette ki az 1890-es években. 1898-ban már nyilvánosan bemutatta, hogy tíz-tizenkét kilométeres távolságokon is képes vezeték nélkül adásokat küldeni.

Nikola Tesla is kísérletezett a vezeték nélküli átvitellel, de még nem mutatott be nyilvánosan semmit. Nem akarta, hogy Marconi lehagyja maga mögött. Egy sajátosságára hivatkozva állította, hogy ő akár az egész világon képes lesz azonnali üzeneteket küldeni. Colorado Springsbe költözött, ahol egy laboratóriumot és egy óriási erősítőt épített. Kísérleteket végzett a Föld elektromos energiájával, felfedezte a statikus elektromágneses hullámokat és azt, hogyan terjednek a Földön keresztül. Sikerült ilyen hullámokat előállítania egy oszcillátor segítségével, hogy vezeték nélkül átadhassa a teljesítményt.

Világméretű vezeték nélküli kommunikáció

J. P. Morgan befektető támogatásával Nikola Tesla új laboratóriumot és tornyot épített Wardenclyffe-ben, New Yorktól 65 mérföldre, hogy bemutassa vezeték nélküli távközlési rendszerét 1902 szeptemberében.

Tesla egy „Világ Távíró Rendszer” tervet javasolt Morgan-nak, amelyben több erőművet helyeztek el a városok közelében, és vezetékekkel vagy kábelekkel csatlakoztatták őket a városokhoz. Ahogy a hírek érkeztek, azokat a földön keresztül terjesztették, és egy óránál kisebb eszközökkel fogadták el. A Föld energiája elegendő az eszközök működtetéséhez, és a használt eszközök száma végtelen lehet, érvelt Tesla.

Sajnos a világ számára J. P. Morgan visszavonta támogatását Nikola Tesla világméretű áramátviteli tervétől. Úgy vélte, hogy a vezeték nélküli iparág spekulatív fázisba lépett. Tesla adósságai növekedtek.

A pénzügyi és műszaki problémákkal küzdve, amelyekkel a vezeték nélküli adója fejlesztése járt, Tesla idegösszeomlást kapott 1905-ben, és soha többé nem vállalkozott ilyen ambiciózus projektre.

A világ kétségtelenül nagyon sokat köszönhet Nikola Tesla munkásságának, mi pedig tisztelettel és örömmel adózunk emlékének ezzel az érdekes cikkel, mely reméljük, hogy elnyerte tetszésedet:)

Mennyezeti lámpáinkat itt találhatod meg: