Текст книги "Как я изобрел электричество"

Идея создать автомат, чтобы подтвердить свою теорию, пришла ко мне довольно рано, но активная работа началась только в 1893 году. Все началось с исследования беспроводной связи. В течение последующих двух или трех лет я сделал несколько автоматических механизмов, которыми можно было управлять на расстоянии. Эти механизмы были продемонстрированы посетителям в моей лаборатории. Проект машины, способной выполнять множество операций, я закончил в 1896 году, но внести финальные правки смог только к концу 1897 года. Эту машину я описал и проиллюстрировал в журнале «Сенчури мэгэзин» в июне 1900 года и в других периодических изданиях того времени. Когда в начале 1898 года моя машина была впервые была продемонстрирована, она вызвала такое волнение, какое ни одно из моих изобретений никогда ранее не производило.

В статье было дано описание беспроводной лодки. Ее движение и операции, которые происходят внутри, управлялись на расстоянии без использования проводов. Лодка имела собственную движущую силу, ходовые и рулевые механизмы и множество других устройств, которыми управляли путем передачи сигналов на расстоянии.

В ноябре 1898 года мне был выдан базовый патент на новый метод. Мои утверждения казались настолько невероятными, что главный эксперт приехал в Нью-Йорк увидеть мою машину воочию – только после этого патент одобрили. Я помню, что, когда позже посетил одного из чиновников в Вашингтоне, чтобы предложить разработку правительству, он расхохотался, услышав о моих достижениях. Тогда никто не думал, что существует хоть малейшая надежда на модернизацию такого устройства. К сожалению, в этом патенте, следуя советам адвокатов, я указал, что управление осуществляется посредством одной цепи и хорошо известного типа приемника. Все дело в том, что у меня еще не было защиты для моих методов и аппаратуры для индивидуализации. Фактически управление моими лодками осуществлялось за счет совместного действия нескольких цепей и всякого рода помехи были исключены. В большинстве случаев я использовал приемник в виде петель, включая конденсаторы. Благодаря этому разряды моего высоковольтного передатчика ионизировали воздух в зале так, что даже очень маленькая антенна могла бы часами получать электричество из окружающей атмосферы. Я обнаружил, например, что лампа диаметром 12 дюймов с высокой степенью откачки и одним входом, к которому прикреплен короткий провод, может выдать почти тысячу последовательных вспышек, прежде чем вся зарядка воздуха в лаборатории будет нейтрализована. Петлевая форма приемника не была чувствительной к таким помехам, и интересно отметить, что она стала популярной только в последнее время. На самом деле она собирает гораздо меньше энергии, чем антенны или длинная заземленная проволока, но избавлена от ряда недостатков, присущих беспроводным устройствам. Во время демонстрации моего изобретения перед аудиторией, посетителям было предложено задавать любые вопросы, даже самые сложные, чтобы автомат отвечал на них знаками. Тогда это считалось магией, но на самом деле все крайне просто, потому что с помощью устройства ответы на вопросы давал я сам.

В то же время была построена еще одна большая беспилотная лодка, фотография которой представлена в этом номере «Электрикал экспериментер». Она управлялась с помощью петель, имевших несколько витков, размещенных в корпусе, полностью герметичном и способном погрузиться под воду. Аппаратура не отличалась от наполнения первой лодки, за исключением некоторых значительных особенностей, таких как лампы накаливания. Они предоставляли видимое подтверждение правильной работы машины.

Эти автоматы, управляемые в пределах видимости оператора, были первыми и довольно грубыми шагами в эволюции такого искусства телеавтоматики, каким я его себе представлял. Следующим логическим улучшением было применение телеавтоматики к автоматическим механизмам, находящимся вне поля зрения и на больших расстояниях от центра управления. В качестве оружия они видятся мне предпочтительнее пушек. Значимость этого уже не отрицают, если судить по случайным объявлениям в прессе о достижениях, которые, как утверждается, являются необыкновенными, но не содержат никакой новизны. Недостаточно совершенным образом, с существующими беспроводными установками, можно запустить самолет, заставить его двигаться по определенному курсу и выполнять некоторые операции на расстоянии многих сотен миль. Автоматом также можно управлять механически несколькими способами, и я не сомневаюсь, что он может оказаться полезен на войне. Однако, насколько мне известно, в настоящее время не существует средств, с помощью которых можно было бы добиться точного выполнения подобного задания. Я уделил многие годы изучению этого вопроса и разработал средства, с помощью которых такие и более удивительные вещи можно будет легко осуществить.

Как было сказано ранее, еще в колледже я придумал летательный аппарат, совершенно не похожий на существующие. Основополагающий принцип был разумным, но его нельзя было воплотить в жизнь из-за отсутствия двигателя с достаточно большой тягой. В последние годы я успешно решил эту проблему и сейчас планирую создать новый летательный аппарат. У него не будет поддерживающих плоскостей, элеронов, винтов и других внешних приспособлений, способных развивать огромные скорости. Может статься, такие аппараты станут мощными аргументами в пользу мира в ближайшем будущем.

Элероны – части крыльев самолета, служащие для поворотов его вокруг продольной оси, симметрично расположенные на задней кромке консолей крыла. В первую очередь элероны предназначены для управления углом крена самолета.

Такая машина, поддерживаемая и приводимая в движение полностью за счет реакции, показана на стр. 108. По плану, управляется она будет либо механически, либо с помощью беспроводной энергии. Установив соответствующие настройки, станет возможно запустить такой снаряд в воздух и сбросить его в точку назначения, которая может находиться на расстоянии тысяч миль. Но мы не остановимся на этом. В конечном итоге будут созданы телеавтоматы, обладающие аналогом собственного интеллекта, и их приход вызовет революцию. Уже в 1898 году я предложил представителям большой производственной компании создать и публично продемонстрировать автомобиль, который самостоятельно выполнял бы множество однотипных операций. Но мое предложение посчиталось несбыточным на тот момент, и ничего хорошего не вышло.

В настоящее время множество талантливейших умов пытаются разработать меры, чтобы предотвратить повторение ужасного конфликта, который завершен только в теории. Его продолжительность и главные аспекты я верно предсказал в статье, опубликованной в газете «Сан»[21]21
  «Сан» (англ. The Sun) – нью-йоркская ежедневная газета, издававшаяся с 1833 по 1950 год. – Прим. ред.


[Закрыть] 20 декабря 1914 года.

Лига наций, которая существует пока только в теории, проблему никак не решит. По мнению некоторых экспертов, она может и вовсе привести к противоположным результатам. Особенно обидно, что обеспечить мир получилось только путем применения карательных мер. Ведь через несколько лет страны смогут вести войну без армий, флота и стрелкового оружия, применяя средства более разрушительные и с беспредельным радиусом действия. Город сможет быть уничтожен врагом, находясь от него на каком угодно расстоянии, и ничто не сможет предотвратить это. Если мы хотим избежать наступающей катастрофы, которая может превратить нашу планету в ад, мы должны немедленно и с полной решимостью сосредоточить усилия и ресурсы на развитии авиации и беспроводной передачи энергии.

Статьи

Великие тайны нашего бытия еще только предстоит разгадать, даже смерть может оказаться не концом

Новая система двигателей переменного тока и трансформаторов
Изобретения, исследования и письма Николы Теслы, представленные в Американском институте инженеров-электриков в мае 1888 года

Я хочу выразить свою благодарность профессору Энтони за помощь, которую он оказал мне в этом вопросе. Я также хотел бы выразить свою благодарность мистеру Поупу и мистеру Мартину за их помощь. Из-за нехватки времени я не смог изложить предмет столь тщательно, как мне того хотелось бы, поскольку в настоящий момент состояние моего здоровья оставляет желать лучшего. Я прошу вашего любезного снисхождения и буду очень признателен, если то немногое, что я сделал, встретит ваше одобрение.

16 мая 1888 года Никола Тесла читал лекцию в Американском институте инженеров-электриков (AIEE). В этом же месяце в Массачусетском технологическом институте в Бостоне профессор Уильям Энтони представил двигатель переменного тока, разработанный Теслой.

При существующем разнообразии мнений, касающихся относительных преимуществ систем переменного и постоянного токов, большое значение придается вопросу об успешном использовании переменного тока в работе двигателей.

Существуют две основные системы тока: система постоянного тока и система переменного тока. Система постоянного тока была разработана Томасом Эдисоном и широко использовалась в этот период. В системе постоянного тока направление электрического потока в течение времени оставалось постоянным. Ее применяли в освещении, электрических моторах и батарейных системах. Система переменного тока, разработанная Николой Теслой и другими учеными, также набирала популярность в конце XIX века. В системе переменного тока направление электрического потока периодически меняется. Эта система позволяла передавать электрическую энергию на большие расстояния с помощью трансформаторов. Система переменного тока стала основной системой электропитания и использовалась в электрических сетях, промышленных машинах и бытовых приборах.

Благодаря многочисленным преимуществам трансформаторов обеспечивалась относительно совершенная система распределения электроэнергии. И хотя, как и во всех областях техники, желательны многие усовершенствования, в этом направлении остается сделать сравнительно немного. Передача энергии, напротив, почти полностью ограничена использованием постоянного тока, и несмотря на то, что было предпринято много усилий по использованию переменного тока для этой цели, они до настоящего времени – по крайней мере, насколько мне известно – не давали желаемого результата. Среди различных двигателей, для которых могут быть использованы цепи переменного тока, были упомянуты следующие: 1) серийный двигатель с последовательным разделенным полем; 2) генератор переменного тока, поле которого возбуждается постоянными токами; 3) двигатель Элиу Томсона; 4) комбинированный двигатель переменного и постоянного тока. Мне пришли в голову еще два двигателя такого типа: 1) двигатель, одна из цепей которого подключена последовательно к трансформатору, а другая – к вторичной обмотке трансформатора; 2) двигатель, якорная цепь которого подключена к генератору, а обмотки возбуждения замкнуты сами на себя. О них, однако, я упоминаю лишь вскользь.

Тема, которую я сейчас с удовольствием представляю вашему вниманию, – это новая система распределения и передачи электроэнергии с помощью переменных токов, обладающая особыми преимуществами, особенно в области электродвигателей. Я уверен, что она сразу же подтвердит превосходство переменных токов в передаче энергии и покажет, что с их помощью могут быть достигнуты многие ранее недостижимые результаты – результаты, которые желательно получить для практической эксплуатации таких систем и которых нельзя достичь с помощью постоянных токов.

Прежде чем приступить к подробному описанию этой системы, я считаю необходимым сделать несколько замечаний относительно определенных условий, существующих в генераторах и моторах постоянного тока, которые, хотя обычно известны, часто не учитываются.

Динамо-машины – это электромеханические устройства, которые преобразуют механическую энергию в электрическую. Они работают на основе принципа электромагнитной индукции и используются для генерации электрического тока. Динамо-машины состоят из вращающегося якоря и статора с постоянными магнитами или электромагнитами, которые создают магнитное поле. Когда механическая сила подводится к вращающемуся якорю, в обмотках возникает электрический ток, который можно использовать для питания электрических устройств.

В наших динамо-машинах, как хорошо известно, мы генерируем переменные токи, которые направляем с помощью коммутатора, сложного устройства, которое, можно сказать, является источником большинства проблем в работе машин.

Коммутатор (или коммутационный коллектор) – это устройство, используемое в динамо-машинах для изменения направления тока во вращающейся обмотке (роторе). Он состоит из сегментов (обычно изготовленных из меди или серебра), которые соединены с проводами обмотки и механически связаны с вращающимся ротором. Когда ротор вращается, контакты коммутатора соприкасаются с щетками (проводящими элементами), которые поддерживают постоянный электрический контакт и обеспечивают изменение направления тока в обмотке. Проблемы, которые могли возникнуть при использовании коммутатора, были следующими: 1) стирание и износ контактов: при вращении ротора контакты коммутатора подвергаются трению и износу; это приводит к плохому электрическому контакту и потерям энергии; 2) искры: во время коммутации тока между сегментами коммутатора и щетками возникают искры; это приводит к образованию огня, износу контактов и неравномерному распределению тока.

Направленные таким образом токи не могут быть использованы в моторе, но их необходимо снова преобразовать с помощью аналогичного ненадежного устройства в исходное состояние переменных токов. Функция коммутатора полностью внешняя и никаким образом не влияет на внутреннюю работу машин.

Фактически все машины являются машинами переменного тока, а токи появляются в виде постоянных только во внешней цепи при их передаче от генератора к мотору. Исходя просто из этого факта, переменные токи заслуживают применения в качестве более прямого способа использования электрической энергии, а использование постоянных токов будет оправдано только в случае наличия динамо-машин, которые в первую очередь генерировали бы такие токи, и моторов, которые приводились бы в действие непосредственно постоянными токами.

Однако работа коммутатора в моторе выполняет две функции: во-первых, он меняет направление тока через мотор, а во-вторых, автоматически обеспечивает постепенное смещение полюсов одной из его магнитных составляющих. Предполагая, что обе бесполезные операции в системе – а именно направление переменных токов в генераторе и обращение постоянных токов в моторе – будут устранены, все равно будет необходимо произвести постепенное перемещение полюсов одного из его элементов, чтобы вызвать вращение мотора, и возникает вопрос – как выполнить эту операцию при прямом воздействии переменных токов? Теперь я продемонстрирую, как был достигнут этот результат.

В первом эксперименте барабанный якорь был оснащен двумя катушками, перпендикулярными друг другу, и концы этих катушек были подключены к двум парам изолированных контактных кольцевых соединителей, как обычно. Затем из тонких изолированных пластин из листового железа было создано кольцо и обмотано четырьмя катушками, причем каждые две противоположные катушки были соединены между собой, чтобы создать свободные полюса на диаметрально противоположных сторонах кольца. Оставшиеся свободные концы катушек были затем подключены к контактным кольцам генераторного якоря, образуя две независимые цепи, как показано на рисунке 9. Теперь можно посмотреть, какие результаты были достигнуты в этой комбинации, и с этой целью я бы сослался на диаграммы на рисунках 1–8а. Магнитное поле генератора было независимо возбуждено, а вращение якоря вызывало появление токов в катушках С и С₁, меняющихся по силе и направлению в известном порядке.

В положении, показанном на рисунке 1, ток в катушке С равен нулю, тогда как в катушке С₁ протекает с максимальным значением, и соединения устроены так, что кольцо намагничивается катушками с₁с₁, как показано буквами NS на рисунке 1а, а магнитное воздействие катушек сс равно нулю, так как эти катушки включены в цепь катушки С.

На рисунке 2 показаны катушки якоря в более продвинутом положении, завершена одна восьмая часть оборота. На рисунке 2а показано соответствующее магнитное состояние кольца. В этот момент катушка С₁ генерирует ток того же направления, что и ранее, но слабее, создавая полюса n₁s₁ на кольце; катушка С также генерирует ток такого же направления, и здесь соединения таковы, что катушки cc создают полюса NS, как показано на рисунке 2а. Полученная полярность обозначена буквами NS, и можно заметить, что полюса кольца сместились на одну восьмую часть окружности.

На рисунке 3 якорь завершил четверть оборота. В этой фазе ток в катушке C достигает максимума и направлен таким образом, чтобы создать полюса NS, как отмечено на рисунке 3а, тогда как ток в катушке C₁ равен нулю, поскольку эта катушка находится в нейтральном положении. Полюса NS на рисунке 3а смещены на четверть окружности кольца.

На рисунке 4 показаны катушки cc в еще более продвинутом положении, якорь завершил три восьмых оборота. В этот момент катушка C по-прежнему генерирует ток того же направления, но слабее, создавая относительно более слабые полюса ns (рисунок 4а). Ток в катушке C₁ имеет такую же силу, но противоположное направление. В результате на кольце создаются полюса п₁ и s₁, как это показано, и образуется полярность NS, при этом полюса смещены теперь на три восьмых окружности кольца.

На рисунке 5 показано завершение половины оборота якоря, и соответствующее магнитное состояние кольца показано на рисунке 5а. В этот момент ток в катушке C равен нулю, в то время как катушка C₁ вырабатывает свой максимальный ток, который имеет такое же направление, как и ранее; магнитный эффект вызывается только катушками c₁c₁, и, обращаясь к рисунку 5а, можно заметить, что полюса NS смещены на половину окружности кольца. Во время следующей половины оборота операции повторяются, как показано на рисунках 6–8а.

Схемы позволят понять, что при каждом обороте якоря полюса кольца смещаются вокруг его окружности, создавая подобные эффекты. В результате возникает быстрое вращение полюсов, согласованное с вращением якоря. Если поменять местами соединения одной из цепей в кольце, смещение полюсов будет происходить в противоположном направлении, но принцип работы останется тем же. Вместо использования четырех проводов с аналогичным результатом можно использовать три провода, при этом один из них будет служить общим возвратом для обеих цепей.

Это вращение, или циркуляция, полюсов проявляется в ряде любопытных явлений. Если приблизить к кольцу тонкую подвижную стальную или другую магнитную металлическую пластину, она начнет быстро вращаться, причем направление вращения будет меняться в зависимости от положения пластины.

Такие магнитные металлы также называются ферромагнетиками. Помимо стали мы можем использовать, к примеру, никель или кобальт. Важно выбирать материал, который обладает достаточными магнитными свойствами для создания нужного эффекта вращения полюсов в сочетании с другими элементами системы.

Например, если обратить внимание на направление вращения снаружи кольца, то окажется, что внутри кольца оно происходит в противоположном направлении, а если пластину поместить в симметричное положение относительно кольца, она не будет вращаться. Это легко объяснить. Каждый раз, когда полюс приближается к пластине, в ближайшей точке пластины возникает противоположный полюс и на эту точку действует притяжение. Поскольку полюс отодвигается от пластины, на нее действует касательное усилие, и такое действие постоянно повторяется, что приводит к более или менее быстрому вращению пластины. Поскольку усилие действует главным образом на ту часть пластины, которая находится ближе к кольцу, вращение снаружи и внутри кольца происходит в противоположных направлениях (рисунок 9). При симметричном расположении относительно кольца равномерное действие на обеих сторонах пластины не вызывает вращения.

Это явление основано на магнитной инерции железа, поэтому пластина из твердой стали сильнее подвержена воздействию, чем пластина из мягкого железа, которое способно быстро менять свое магнитное состояние.

Магнитная инерция железа, также известная как индуктивность или индуктивное сопротивление, – это свойство материала, определяющее его способность сопротивляться изменению магнитного потока. Магнитная инерция обусловлена свойствами железа, такими как его магнитная проницаемость и геометрические особенности. Чем выше магнитная проницаемость материала, тем больше его магнитная инерция. Магнитная инерция железа играет важную роль в работе различных электромагнитных устройств, таких как трансформаторы, индуктивности и электромагниты. Она влияет на время установления магнитного поля при изменении тока, а также на энергетические потери и эффективность работы этих устройств. Мягкое железо – это тип магнитного материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой. Оно обычно используется в приложениях, где нужно легко создавать и изменять магнитные поля. Основная характеристика мягкого железа – его способность быстро намагничиваться и демагничиваться при прохождении переменного электрического тока через обмотку. Когда ток прекращается, магнитное поле также быстро исчезает.

Такой диск является очень полезным инструментом во всех этих исследованиях, поскольку он позволяет обнаружить любые аномалии в действии. Также этот эффект любопытно проявляет себя на железных опилках. Если поместить их на бумагу и держать снаружи вблизи кольца, они начнут вибрировать, оставаясь на одном месте, несмотря на движение бумаги вперед и назад. Однако, если поднять бумагу на определенную высоту, которая, вероятно, зависит от интенсивности полюсов и скорости вращения, опилки отбрасывает в направлении, противоположном предполагаемому движению полюсов. Если положить бумагу с опилками на кольцо и резко включить ток, можно легко наблюдать магнитный вихрь.

Для демонстрации полной аналогии между кольцом и вращающимся магнитом, сильно возбужденный электромагнит был механически повернут, и наблюдались явления, во всех отношениях идентичные описанным выше.

Очевидно, что вращение полюсов вызывает соответствующие эффекты индукции и может быть использовано для генерации токов в закрытом проводнике, находящимся в зоне влияния полюсов. Для этой цели удобно обмотать кольцо двумя наборами наложенных друг на друга катушек, образующих первичные и вторичные цепи, как показано на рисунке 10.

Для достижения наиболее экономичных результатов магнитный контур должен быть полностью закрыт, и с этой целью конструкцию можно изменять по желанию.

Индуктивный эффект, оказываемый на вторичные катушки, в основном обусловлен смещением или движением магнитного действия; но в результате изменений интенсивности полюсов также могут возникать токи в цепях.

Индуктивный эффект, или индукция, – это явление возникновения электрического тока в проводнике под воздействием изменяющегося магнитного поля. Когда магнитное поле меняется во времени или проходит через проводник, в нем возникает электромагнитная индукция, вызывающая появление электрического тока. Этот эффект основан на законе Фарадея – Ленца, согласно которому изменение магнитного поля в проводнике создает электродвижущую силу (ЭДС), которая приводит к появлению электрического тока. Индуктивный эффект играет важную роль в различных устройствах, таких как трансформаторы, генераторы и электромагниты. Примером индуктивного эффекта может служить работа трансформатора. В трансформаторе переменный ток в первичной обмотке создает изменяющееся магнитное поле, которое индуцирует электромагнитную силу во вторичной обмотке. Это позволяет передавать электрическую энергию от одной обмотки к другой без прямого электрического контакта.

Однако последний фактор можно устранить правильным проектированием генератора и определением магнитного эффекта первичных катушек. При постоянной интенсивности полюсов работа аппарата будет идеальной и можно будет достичь того же результата, что и при смещении с помощью коммутатора с бесконечным количеством щеток. В таком случае теоретическое соотношение между энергетическим эффектом каждого набора первичных катушек и их результирующим магнитным эффектом может быть выражено уравнением окружности, центр которой совпадает с центром ортогональной системы координат, радиус представляет собой результирующий эффект, а координаты – его компоненты. Они соответственно являются синусом и косинусом угла U между радиусом и одной из осей (OX). Ссылаясь на рисунок 11, у нас есть r² = x² + y², где x = r cos a, а y = r sin a.

Предположим, что магнитный эффект каждого набора катушек в трансформаторе пропорционален току, который может быть допущен для слабых степеней намагничивания, тогда x = Kc и y = Kc₁, где K – это постоянная, а c и c₁ – токи в обоих наборах катушек соответственно. Предположим также, что поле генератора является однородным, тогда для постоянных оборотов c₁ = K₁ sin a и c = K₁ sin (90^o + a) = K₁ cos a, где K₁ – это постоянная. См. рисунок 12.

Таким образом,

x = Kc = KK₁ cos a;

y = Kc_l = KK₁ sin a; и

KK₁ = r.

То есть для однородного поля расположение двух катушек под прямым углом обеспечивает достижение теоретического результата, и интенсивность смещения полюсов будет постоянной. Но из уравнения r² = x² + y² следует, что для y = O, r = x; это означает, что совместное магнитное воздействие обоих рядов катушек должно быть равно воздействию одного ряда при максимальной активности. В трансформаторах и в определенном классе двигателей колебание полюсов не имеет большого значения, но в другом классе этих двигателей желательно получить теоретический результат.

Посредством применения этого принципа к конструкции двигателей было разработано две типичные формы моторов. Первая форма обладает сравнительно небольшим усилием вращения при запуске, но поддерживает абсолютно постоянную частоту вращения при любых нагрузках. Этот тип двигателя называется «синхронным». Второй вариант обладает большим поворотным усилием при запуске, но скорость вращения зависит от нагрузки.

Эти двигатели могут работать тремя разными способами: 1) только с помощью переменных токов источника; 2) при совместном действии переменных и индуцированных токов; 3) при совместном действии переменных и постоянных токов.

Наиболее простая форма синхронного двигателя достигается обмоткой ламинированного кольца с выступающими полюсами, четырьмя катушками и их соединением в ранее указанном порядке. В качестве якоря можно использовать железный диск с вырезанным сегментом по обе стороны. Такой двигатель показан на рисунке 9. Диск располагается так, чтобы свободно вращаться внутри кольца непосредственно у полюсов. Ясно, что по мере перемещения полюсов диск, стремясь занять такое положение, чтобы захватить наибольшее количество силовых линий, следуя за движением полюсов, и его движение будет синхронным с якорем генератора. Именно в таком особенном положении, показанном на рисунке 9, якорь создает при одном обороте два импульса тока в каждой из цепей. Очевидно, что, если при одном обороте якоря производится большее число импульсов, скорость двигателя будет соответственно увеличена. Учитывая, что притяжение, действующее на диск, наибольшее, когда он находится непосредственно у полюсов, такой двигатель будет поддерживать постоянную скорость при любых нагрузках в пределах своей мощности.

Для облегчения пуска диск может быть оснащен замкнутой катушкой. Преимущество, достигаемое такой катушкой, очевидно. При пуске токи, возникающие в ней, сильно возбуждают диск и увеличивают притяжение, действующее на него со стороны кольца, и так как в катушке токи генерируются только пока скорость якоря ниже скорости полюсов, такой двигатель может выполнять значительную работу даже при скорости ниже обычной. При постоянной интенсивности полюсов в катушке не будет генерироваться ток, когда двигатель вращается со своей обычной скоростью.

Вместо замыкания катушки самой на себя ее концы могут быть подключены к двум изолированным скользящим кольцам, а постоянный ток может поступать на них от соответствующего генератора. Правильный способ запуска такого двигателя – замкнуть катушку саму на себя до достижения нормальной или почти нормальной скорости, а затем включить постоянный ток. Если диск сильно возбуждается непрерывным током, двигатель может не запуститься, но при слабом возбуждении или в общем случае, когда магнитное воздействие кольца преобладает, он запустится и достигнет нормальной скорости. Такой двигатель будет поддерживать абсолютно одинаковую скорость вращения при любых нагрузках. Также было обнаружено, что, если мощность генератора не является чрезмерной, при торможении двигателя скорость генератора уменьшается синхронно с двигателем. Характерно для этой формы двигателя, что нельзя изменить направление вращения, меняя направление постоянного тока в катушке.

Синхронизм этих двигателей может быть экспериментально продемонстрирован различными способами. Для этой цели лучше всего использовать двигатель, состоящий из неподвижного магнита и якоря, расположенного для вращения внутри него, как показано на рисунке 13. В этом случае перемещение полюсов якоря вызывает его вращение в противоположном направлении.

В результате, когда достигается номинальная скорость, полюса якоря занимают фиксированные положения относительно магнита поля и из-за индукции проявляется отдельный полюс на каждом из полюсных частей. Если к магниту поля поднести кусок мягкого железа, то в начале он будет притягиваться быстрыми колебаниями, вызванными изменениями полярности магнита, но по мере увеличения скорости якоря колебания будут становиться все более редкими и, наконец, полностью прекратятся. В этом случае железо слабо, но постоянно притягивается, что указывает на достижение синхронизма и возбуждение магнита индукцией.

Диск также может быть использован для эксперимента. Если держать его достаточно близко к якорю, он будет вращаться до тех пор, пока скорость вращения полюсов превышает скорость якоря. Но когда достигается нормальная скорость или очень близкая к ней, диск перестает вращаться и испытывает постоянное притяжение.

Для проведения грубого, но наглядного эксперимента используется вольфрамовая лампа. При подключении лампы к генератору постоянного тока в цепи с магнитной катушкой наблюдаются быстрые флуктуации света, вызванные индуцированным током, возникающим в катушке при запуске. С увеличением скорости флуктуации происходят с большими интервалами, до полного исчезновения, что указывает на то, что двигатель достиг своей нормальной скорости. Наиболее чувствительным прибором является телефонный наушник: когда он подключен к любой части цепи в двигателе, синхронизм можно легко определить при исчезновении индуцированных токов.