Война на теченията — Тесла срещу Едисон

Конфронтацията между Никола Тесла и Томас Едисон в края на 19 век може да се нарече истинска война и не напразно тяхното съперничество, в чиято технология за предаване на електрическа енергия ще стане доминиращо в света, все още се нарича „Война на теченията «.

Технологията на линиите за променлив ток на Тесла или на линиите на Едисон е истински епохален спор, точката, която бе поставена едва в края на 2007 г., с окончателното завършване на прехода на Ню Йорк към мрежи с променлив ток, в полза на Tesla.

Първите електрически генератори, генериращи постоянен ток, позволиха лесно свързване към линията и следователно към потребителите, докато алтернаторите изискват синхронизация със свързаната захранваща система.

Важно е, че потребителите, проектирани за променлив ток, първоначално не са съществували и е измислена ефективна модификация на асинхронен двигател, проектиран директно за захранване с променлив ток. Никола Тесла едва до 1888 г., тоест шест години след като Едисон пусна първата електроцентрала с постоянен ток в Лондон.

След като Едисон патентова своята система за производство и разпределение на електрическа енергия с постоянен ток през 1880 г., която включваше три проводника — нула, плюс 110 волта и минус 110 волта, великият изобретател на крушката вече беше уверен, че „той ще направи електрически осветление толкова евтино, че само богатите ще използват свещи. »

Така че, както бе споменато по -горе, първата електроцентрала с постоянен ток беше пусната от Едисон през януари 1882 г. в Лондон, няколко месеца по -късно в Манхатън, а до 1887 г. повече от сто електроцентрали на Edison DC работеха в САЩ. По това време Тесла работи за Едисон.

Въпреки привидно безоблачното бъдеще на DC системите на Edison, те имаха много значителен недостатък. За прехвърляне на електрическа енергия на разстояние бяха използвани проводници и с увеличаване на дължината на проводника, както знаете, неговото съпротивление се увеличава и следователно има неизбежни загуби от отопление. По този начин проблемът изискваше решение — да се намали съпротивлението на проводниците, да се направят по -дебели или да се повиши напрежението, за да се намали силата на тока.

По това време нямаше ефективни методи за увеличаване на постояннотоковото напрежение, а напрежението в линиите все още не надвишава 200 волта, така че беше възможно да се достави значителна мощност само за разстояние не повече от 1,5 км, а ако необходимостта от прехвърляне на електроенергия допълнително, има скъпи проводници с голямо напречно сечение.

И така, през 1893 г. Никола Тесла и неговият инвеститор, предприемачът Джордж Уестингхаус, получиха поръчка да осветят панаир в Чикаго с двеста хиляди крушки. Това беше победа. Три години по -късно в Ниагарския водопад е построена първата водноелектрическа централа с променлив ток за пренос на електрическа енергия в близкия град Бъфало.

С други думи, до 1928 г. САЩ вече са спрели разработването на системи за постоянен ток, напълно убедени в предимствата на променливия ток. След още 70 години тяхното демонтиране започва, до 1998 г. броят на потребителите на постоянен ток в Ню Йорк не надвишава 4600, а до 2007 г. не остава нито един, когато главният инженер на Consolidated Edison символично прерязва кабела и „Войната на течения “беше свършил.

Превключването към променлив ток удари Едисон силно по джоба и, чувствайки се победен, той започна да съди за нарушаване на патентните си права, но решенията на съдиите не бяха в негова полза. Едисон не спира, той започва да организира публични демонстрации, където убива животни с променлив ток, опитвайки се да убеди всички и всички в опасностите от използването на променлив ток, и обратно — в безопасността на своите DC мрежи.

В крайна сметка се стига дотам, че през 1887 г. партньорът на Едисон, инженерът Харолд Браун предлага да екзекутира престъпници със смъртоносен променлив ток. Уестингхаус и Тесла не доставиха генератори за това и дори наеха адвокат за съпругата си Кеммър, която беше осъдена на смърт на електрическия стол. Но това не спаси и през 1890 г. Кемлер беше екзекутиран чрез променлив ток, а Едисон се погрижи подкупеният журналист да хвърли кал по Уестингхаус за това във вестника си.

Въпреки продължаващия черен PR от страна на Edison, AC системата на Tesla беше обречена на успех. Променливотоковото напрежение може лесно и ефективно да се увеличи с помощта на трансформатори и да се предава по проводници на разстояния от стотици километри без много загуби. Линиите с високо напрежение не изискват използването на дебели проводници, а понижаването на напрежението в трансформаторните подстанции направи възможно подаването на ниско напрежение към потребителя за захранване на товари с променлив ток.

Започва с факта, че през 1885 г. Тесла се оттегля от Едисон и заедно с Westinghouse придобива няколко трансформатора Golar-Gibbs и алтернатор, произведен от Siemens & Halske, след което с подкрепата на Westinghouse той започва свои собствени експерименти. В резултат на това, година след началото на експериментите, първата 500-волтова електроцентрала започна да работи в Грейт Барингтън, Масачузетс.

Тогава не е имало двигатели, подходящи за ефективно захранване с променлив ток, и вече през 1882 г. Тесла изобретява многофазен електродвигател, патент за който получава през 1888 г., през същата година се появява първият AC измервател. Трифазната система беше представена във Франкфурт на Майн на изложение през 1891 г., а през 1893 г. Westinghouse спечели търг за изграждане на електроцентрала в Ниагарския водопад. Тесла вярваше, че енергията на тази водноелектрическа централа ще бъде достатъчна за всички САЩ.

За да се помирят Тесла и Едисон, Ниагарската енергийна компания възложи на Едисон да построи електропровод от станцията на Ниагарския водопад до град Бъфало. В резултат на това General Electric, собственост на Edison, купи компанията Thomson-Houston, която произвежда AC машини, и започна да ги произвежда сама.

И така, Едисон отново стана с парите, но черният пиар срещу променлив ток не спря — той публикува и разпространява във вестници снимки на екзекуцията чрез променлив ток на слона Топси, който потъпква трима работници в цирка на нюйоркската Луна Парк през 1903 г.

Прав и променлив ток — предимства и недостатъци

В исторически план постоянният ток е намерил широко приложение за захранване на електродвигатели със серийно възбуждане в транспорта. Такива двигатели са добри с това, че развиват голям въртящ момент при малък брой обороти в минута и този брой обороти може лесно да се регулира чрез просто промяна на постоянното напрежение, подадено към намотката на полето на двигателя, или чрез реостат.

Двигателите с постоянен ток са в състояние почти мигновено да променят посоката на своето въртене, когато полярността на захранването към намотката на полето се промени. И така, DC двигателите все още се използват широко на дизелови локомотиви, електрически локомотиви, трамваи, тролейбуси, на различни асансьори и кранове.

Постоянният ток може да се използва за захранване на лампи с нажежаема жичка, различни устройства за промишлена електролиза, галванизация, заваряване без проблеми; успешно се използва и за захранване на сложно медицинско оборудване.

Разбира се, постоянният ток е полезен в електротехниката, тъй като съответните схеми лесно се изчисляват и просто се контролират, не е за нищо, че до 1887 г. в САЩ имаше повече от сто електроцентрали с постоянен ток, работата по които беше ръководена от компанията на Томас Алва Едисон. Ясно е, че постоянният ток е удобен, когато няма нужда от преобразуване, т.е. увеличаване или намаляване на напрежението, това е основният недостатък на постоянния ток.

Въпреки усилията на Едисон да въведе системи за пренос на постоянен ток, такива системи също имаха значителен недостатък — необходимостта от използване на голямо количество материали и значителни загуби при предаване.

Факт е, че напрежението в първите DC линии не надвишава 200 волта и електричеството може да се предава на разстояние, не по -голямо от 1,5 км от електроцентралата, докато по време на предаването се разсейва много енергия (не забравяйте Законът на Джоул-Ленц).

Ако все пак беше необходимо да се предаде повече мощност на по -голямо разстояние, трябваше да се използват дебели тежки проводници и това излезе много скъпо.

През 1893 г. Никола Тесла започва въвеждането на своите AC системи, които показват висока ефективност поради самата природа на AC. Променливият ток може лесно да се преобразува с помощта на трансформатори, увеличавайки напрежението, а след това стана възможно прехвърлянето на електрическа енергия за много километри с минимални загуби.

Това е така, защото когато една и съща мощност се подава през проводниците, токът може да бъде намален поради увеличаването на напрежението, следователно загубите при предаване са по-малки и съответно необходимото напречно сечение на проводника намалява. Ето защо AC мрежите започнаха да се въвеждат по целия свят.

Асинхронните двигатели в машини и металорежещи машини, индукционни пещи се доставят с променлив ток; те също могат да захранват прости лампи с нажежаема жичка и всякакъв друг активен товар. Асинхронните двигатели и трансформаторите направиха революция в електротехниката именно поради променливия ток.

Ако постоянен ток е необходим за някаква цел, например за зареждане на батерии, сега той винаги може да бъде получен от променливия ток с помощта на токоизправители.