Опасаясь прежде всего Уайльда, Сименс проявил исключительную энергию в постройке машины и принял все меры к тому, чтобы опередить других изобретателей.
Сделав свое открытие, что «при помощи одних катушек и мягкого железа можно превращать механическую энергию в электрический ток», он немедленно берет патент на машину с самовозбуждением и пишет брату Вильгельму Сименсу в Лондон:
«При правильной конструкции эффект должен быть поразительным. Эта идея легко осуществима и может открыть эру в области электромагнетизма. Машина будет готова через несколько дней. Сделай и ты изыскания, чтобы Уайльд, который также стоит близко у цели, не опередил нас. Магнитное электричество сделается дешевым, станет доступным и применимым для освещения, гальванометаллургии и много другого».
Одновременно Сименс представляет в Берлинскую академию свой доклад о «динамо-электрическом принципе» в магнитоэлектрических машинах и такой же доклад высылает в Лондон брату для Королевского общества. Этот доклад 14 февраля 1867 года Вильгельм зачитывает на заседании общества, когда выясняется, что братья спешили не напрасно. На том же заседании с аналогичным сообщением выступил профессор Уитсон, который тут же продемонстрировал небольшую машину, им сконструированную.
Сименсы опередили Уайльда, но выступление Уитсона было для них неожиданным. Встревоженный Сименс рекомендовал брату в защиту его приоритета указать, что доклад Берлинской академии был представлен на месяц раньше и что Королевскому обществу доклад был вручен за две недели до заседания, на котором выступил Уитсон.
Несомненно, что Вернер Сименс был только одним из многих, кому пришла мысль о самовозбуждающемся генераторе электрического тока.
Его преимущество перед другими состояло в том, что он имел в своем распоряжении готовые мастерские с хорошим оборудованием и первоклассными рабочими, огромные связи в деловом мире и был неразборчив в средствах для достижения цели.
Вскоре якорь Сименса был заменен якорем другой формы, основанной на изобретении итальянца Пачинотти.
Еще в 1860 году Пачинотти построил магнитоэлектрическую машину, дававшую токи постоянной мощности и направления. Пачинотти взял вместо катушки кольцо из мягкого железа и обмотал его изолированной проволокой. Кольцо он вращал между полюсами магнитов. В одной половине такого кольцеобразного якоря ток шел по проволоке слева направо, а в другой, наоборот, — справа налево, а на кольце получались две точки с постоянным направлением тока.
Соединив эти точки вне машины проводником, Пачинотти получил в нем постоянный ток. К подобной же идее кольцеобразного якоря пришел десять лет спустя рабочий компании «Альянс» Грамм, независимо от Пачинотти, об изобретении которого все эти десять лет не знал никто, даже Сименс. В якоре Пачинотти — Грамма нагревания почти не происходило. Это изобретение далеко подвинуло вперед конструкцию генератора электрического тока.
Дальнейшее развитие конструкции генераторов электрического тока шло главным образом по пути увеличения их мощности.
Истинный переворот динамо-машина произвела во всей индустрии после того, как было использовано свойство обратимости электромагнитной машины: при питании динамо-машины электрическим током от постороннего источника она сама становится двигателем.
Таким образом, вместе с динамо-машиной был создан и электродвигатель.
Свойством обратимости динамо-машины Сименс воспользовался прежде всего для создания электрической тяги. После телеграфа и освещения это была третья область практического использования электрической энергии.
В 1879 году Сименс продемонстрировал на Берлинской промышленной выставке модель трамвайной линии, вернее — электровоза, тянувшего за собой три вагончика. Электродвигатель мощностью в 13 лошадиных сил, помещенный на четырехколесной тележке, работал непосредственно на движущую ось электровоза. Этот электрический поезд, рассчитанный на семьдесят восемь пассажиров, ходил по узкоколейному кругу длиной в триста метров, со скоростью около семи километров в час. Он пользовался большим успехом на выставке.
Электродвигатель питался током от провода, проложенного в рельсах дороги. Ток этот давала динамо-машина, вращаемая паровым двигателем на маленькой электростанции.
Демонстрация первого электровоза наглядно доказала, что электрический ток пригоден не только для тонкой работы включения и выключения, как это было на телеграфе, но вполне может выполнять и всякие другие функции, вплоть до самых «тяжелых работ» на транспорте.
Электропоезд Сименса пользовался большим успехом на выставке.
Успех выставочной электрической дороги побудил фирму «Сименс и Гальске» закрепить за собой права на изобретение и начать постройку таких дорог в более широком масштабе. Вместе с тем фирма выпустила и свой первый рудничный электровоз, предназначенный для работы в копях.
Через десять лет была открыта для публики первая электрическая дорога, длиной около трех километров, в Лихтерфельде, близ Берлина. Это был электрический трамвай с питанием током через рельсы. Электродвигатель помещался под полом вагона, между осями; колеса он вращал с помощью передачи в виде стального троса.
На обеих площадках вагона были установлены рычаги: один управлял обыкновенным механическим тормозом, а другой служил для управления электродвигателем, то есть скоростью хода и переменой прямого хода на обратный.
Дальнейшее развитие трамвая пошло в том же направлении, без существенных изменений конструкции. Лишь вместо неудобной проводки тока по рельсам электротяга перешла на воздушную проводку. Трамвай показал все преимущества электротяги, и вскоре началась электрификация железных дорог, сперва в туннелях и пригородных участках, а затем и на магистральных линиях.
Электротехника стала важнейшей областью промышленности, а электродвигатель занял виднейшее место в мировом хозяйстве, как вторичный двигатель.
Создание его, как мы видели из нашего беглого очерка, не было делом рук одного человека, как и других изобретений, хотя мы и приписываем их тому или другому лицу. На вторичном двигателе, однако, наиболее ярко сказывается основной закон, провозглашенный Марксом: «Всякое изобретение, всякое открытие, всякий научный труд является общим трудом. Он обусловливается частью кооперацией современников, частью использованием работы предшественников».
С еще большей силой сказался этот закон на дальнейшем развитии и совершенствовании вторичного двигателя.
Вторичным мы называем электродвигатель потому, что в нем мы вторично получаем механическую энергию. Полученная в первичном двигателе — скажем, в водяной турбине — механическая энергия преобразуется в электрическую энергию генератором, а электрическая энергия превращается электродвигателем снова в механическую. В развитии производительных сил роль такого вторичного двигателя огромна: он позволяет с исключительными удобствами везде и всюду применять движущую силу, добытую где угодно и каким угодно способом.
С установлением способности тока высокого напряжения передаваться на значительные расстояния без больших потерь явилась возможность полученную в одном месте энергию передавать в другое место и уже здесь превращать ее в механическую, применяя электродвигатель. Началось строительство гидроэлектростанций, дававших дешевую энергию, началось бурное развитие электротехники и внедрение электродвигателя во все области промышленности.
Этот новый период развития электротехники, ознаменовавшийся созданием совершенных генераторов электрического тока, изобретением «свечи Яблочкова» и «лампочки накаливания» Лодыгина и широчайшим распространением электрического освещения, теоретическими исследованиями Столетова, наконец, изобретением радио Поповым, главным образом связан с трудами русских ученых и изобретателей.
Исключительное значение работ русских инженеров в истории развития электродвигателя явилось настолько общепризнанным, что авторитетный французский журнал «Электрический свет» писал в 1880 году:
«Мы решили посвящать особую главу прогрессу электричества в России: развитие этой отрасли промышленности в России заслуживает настоящей оценки у нас, во Франции, где оно мало известно не потому, что не представляет интереса, а потому, что у нас слишком мало лиц, знакомых с языком обширной северной империи».
Особенную же услугу инженерам-электротехникам в этом деле оказала докторская диссертация знаменитого русского физика Александра Григорьевича Столетова «Исследование о функции намагничения мягкого железа». С помощью измерений, которые впервые проделал в своей работе Столетов, определяется теперь магнитная проницаемость для различных сортов железа и стали, и на основе этих данных ведется проектирование всех генераторов и двигателей в электротехнике.
