Srovių karas – Tesla prieš Edisoną

XIX amžiaus pabaigos Nikola Teslos ir Thomaso Edisono akistata gali būti vadinama tikru karu ir ne veltui jų konkurencija, kurios elektros energijos perdavimo technologija taps dominuojančia pasaulyje, dar vadinama. „Srovių karas“.

Tesla kintamosios srovės linijų arba Edisono linijų technologija yra tikras epochinis ginčas, taškas buvo pareikštas tik 2007 m. pabaigoje, kai Niujorke buvo baigtas perėjimas prie kintamosios srovės tinklų Teslos naudai.

Pirmieji nuolatinę srovę generuojantys elektros generatoriai leido lengvai prisijungti prie linijos, taigi ir prie vartotojų, o generatorius reikalavo sinchronizavimo su prijungta elektros sistema.

Svarbu tai, kad iš pradžių nebuvo vartotojų, skirtų kintamajai srovei, ir buvo išrastas veiksmingas indukcinio variklio, skirto tiesiogiai kintamajai srovei, modifikavimas. Nikola Tesla tik 1888 m., ty praėjus šešeriems metams po to, kai Edisonas pradėjo statyti pirmąją nuolatinės srovės elektrinę Londone.

Po to, kai Edisonas 1880 m. patentavo savo nuolatinės srovės elektros generavimo ir paskirstymo sistemą, kurią sudaro trys laidai – nulis, plius 110 voltų ir minus 110 voltų, didysis lemputės išradėjas dabar buvo įsitikinęs, kad „jis elektrinį apšvietimą padarys tokį pigų. kad žvakes naudos tik turtingieji. »

Taigi, kaip minėta pirmiau, pirmąją nuolatinės srovės elektrinę Edisonas paleido 1882 m. sausį Londone, po kelių mėnesių Manhetene, o iki 1887 m. JAV veikė daugiau nei šimtas Edisono nuolatinės srovės elektrinių. Tesla tuo metu dirbo Edisonui.

Nepaisant iš pažiūros šviesios Edisono nuolatinės srovės sistemų ateities, jos turėjo labai didelį trūkumą. Laidai buvo naudojami elektros energijai perduoti per atstumą, o ilgėjant laido ilgiui, kaip žinia, didėja jo varža, todėl neišvengiami šildymo nuostoliai. Taigi, problemą reikėjo išspręsti – sumažinti laidų varžą, padaryti juos storesnius arba padidinti įtampą, kad sumažintumėte srovę.

Tuo metu nebuvo veiksmingų nuolatinės srovės įtampos didinimo būdų, o įtampa linijose dar neviršijo 200 voltų, todėl tiekti didelę galią buvo galima tik ne didesniu kaip 1,5 km atstumu, o jei reikia papildomai perduoti elektrą, yra brangūs didelio skerspjūvio laidai.

Taigi 1893 m. Nikola Tesla ir jo investuotojas, verslininkas George'as Westinghouse'as gavo užsakymą Čikagoje mugę apšviesti dviem šimtais tūkstančių lempučių. Tai buvo pergalė.Po trejų metų prie Niagaros krioklio buvo pastatyta pirmoji kintamosios srovės hidroelektrinė, perduodanti elektrą į netoliese esantį Bafalo miestą.

Kitaip tariant, 1928 m. JAV jau nustojo kurti nuolatinės srovės sistemas, visiškai įsitikinusios kintamosios srovės pranašumais. Dar po 70 metų prasidėjo jų išmontavimas, iki 1998-ųjų nuolatinės srovės vartotojų skaičius Niujorke neviršijo 4600, o iki 2007-ųjų jų neliko, kai „Consolidated Edison“ vyriausiasis inžinierius simboliškai nukirto kabelį ir prasidėjo „Karas. Srovės“ baigėsi.

Perėjimas prie kintamosios srovės stipriai smogė Edisonui į kišenę ir, jausdamasis pralaimėtas, jis pradėjo bylinėtis dėl patento teisių pažeidimo, tačiau teisėjų sprendimai nebuvo jam palankūs. Edisonas nesustojo, jis pradėjo organizuoti viešas demonstracijas, kuriose žudė gyvūnus kintamąja srove, bandydamas įtikinti visus ir visus apie kintamosios srovės naudojimo pavojų ir atvirkščiai - savo nuolatinės srovės tinklų saugumą.

Galiausiai 1887 m. Edisono partneris inžinierius Haroldas Brownas pasiūlė įvykdyti mirties bausmę nusikaltėliams naudojant mirtiną kintamąją srovę. Westinghouse ir Tesla tam nepateikė generatorių ir net pasamdė advokatą jo žmonai Kemmer, kuri buvo nuteista mirties bausme elektros kėdėje. Tačiau tai neišgelbėjo, ir 1890 m. Kemmleriui buvo įvykdyta mirties bausmė naudojant kintamąją srovę, o Edisonas pasirūpino, kad papirktas žurnalistas už tai savo laikraštyje apmėtytų purvais Westinghouse'ą.

Nepaisant Edisono ir toliau blogo PR, Tesla kintamosios srovės sistemai buvo lemta sėkmei.Kintamosios srovės įtampą galima lengvai ir efektyviai padidinti naudojant transformatorius ir perduoti laidais šimtų kilometrų atstumu be didelių nuostolių. Aukštos įtampos linijose nereikia naudoti storų laidų, o transformatorių pastotėse sumažinus įtampą, vartotojui buvo galima tiekti žemą įtampą kintamosios srovės apkrovoms tiekti.

Tai prasideda tuo, kad 1885 m. Tesla pasitraukė iš Edisono ir kartu su Westinghouse įsigijo keletą Golar-Gibbs transformatorių ir kintamosios srovės generatorių, pagamintą Siemens & Halske, tada padedamas Westinghouse pradėjo savo eksperimentus. Dėl to, praėjus metams nuo eksperimentų pradžios, Didžiojo Baringtono mieste, Masačusetso valstijoje, pradėjo veikti pirmoji 500 voltų elektrinė.

Tada nebuvo variklių, tinkamų efektyviam kintamosios srovės maitinimui, ir jau 1882 m. Tesla išrado daugiafazį elektros variklį, kurio patentą gavo 1888 m., tais pačiais metais pasirodė pirmasis kintamosios srovės matuoklis. Trifazė sistema buvo pristatyta Frankfurte prie Maino 1891 m. parodoje, o 1893 m. Westinghouse laimėjo konkursą statyti elektrinę Niagaros krioklyje. Tesla tikėjo, kad šios hidroelektrinės energijos užteks visoms JAV.

Siekdama suderinti Teslą ir Edisoną, Niagara Power Company pavedė Edisonui nutiesti elektros liniją nuo Niagaros krioklio stoties iki Bafalo miesto. Dėl to Edisonui priklausanti „General Electric“ nusipirko „Thomson-Houston“ kompaniją, gaminančią kintamosios srovės mašinas, ir pati pradėjo jas gaminti.

Taigi Edisonas vėl gavo pinigus, bet reklama prieš AC nesiliovė – jis paskelbė ir laikraščiuose išplatino nuotraukas, kuriose AC 1903 metais Niujorko Luna parke sutrypė tris cirko darbuotojus Topsy dramblį.

Nuolatinė ir kintamoji srovė – privalumai ir trūkumai

Istoriškai nuolatinė srovė buvo plačiai naudojama nuosekliai sužadinamiems elektros varikliams transporto srityje. Tokie varikliai geri tuo, kad išvysto didelį sukimo momentą esant mažam apsisukimų skaičiui per minutę, o šį apsisukimų skaičių galima nesunkiai reguliuoti tiesiog keičiant į variklio lauko apviją tiekiamą nuolatinės srovės įtampą arba reostatu.

Nuolatinės srovės varikliai gali beveik akimirksniu pakeisti sukimosi kryptį, kai pasikeičia lauko apvijos tiekimo poliškumas. Taigi nuolatinės srovės varikliai vis dar plačiai naudojami dyzeliniuose lokomotyvuose, elektriniuose lokomotyvuose, tramvajuose, troleibusuose, įvairiuose liftuose ir kranuose.

Nuolatine srove galima be problemų maitinti kaitrines lempas, įvairius pramoninius elektrolizės įrenginius, galvanizuoti, suvirinti; jis taip pat sėkmingai naudojamas sudėtingai medicinos įrangai maitinti.

Žinoma, nuolatinė srovė yra naudinga elektrotechnikoje, nes atitinkamas grandines lengva apskaičiuoti ir paprasta valdyti, ne veltui iki 1887 m. JAV buvo daugiau nei šimtas nuolatinės srovės elektrinių, kurių darbas jam vadovavo Thomas Alva Edison kompanija. Aišku, DC patogu, kai nereikia konvertuoti, t. įtampos padidėjimas arba sumažėjimas, tai yra pagrindinis nuolatinės srovės trūkumas.

Nepaisant Edisono pastangų įdiegti nuolatinės srovės perdavimo sistemas, tokios sistemos turėjo ir reikšmingą trūkumą – būtinybę naudoti daug medžiagų ir didelius perdavimo nuostolius.

Faktas yra tas, kad pirmosiose nuolatinės srovės linijose įtampa neviršija 200 voltų, o elektra gali būti perduodama ne didesniu kaip 1,5 km atstumu nuo elektrinės, o perdavimo metu išsklaido daug energijos (atminkite Džaulio-Lenco dėsnis).

Jei vis tiek reikėjo perduoti daugiau galios didesniu atstumu, reikėjo naudoti storus sunkius laidus ir tai pasirodė labai brangu.

1893 m. Nikola Tesla pradėjo pristatyti savo kintamosios srovės sistemas, kurios pasižymėjo dideliu efektyvumu dėl pačios kintamosios srovės prigimties. Kintamąją srovę galima lengvai konvertuoti naudojant transformatorius, padidinant įtampą, tada tapo įmanoma perduoti elektros energiją daugybe kilometrų su minimaliais nuostoliais.

Taip yra todėl, kad laidais tiekiant vienodą galią, dėl įtampos padidėjimo gali sumažėti srovė, todėl perdavimo nuostoliai yra mažesni ir atitinkamai sumažėja reikiamas laido skerspjūvis. Štai kodėl kintamosios srovės tinklai pradėti diegti visame pasaulyje.

Asinchroniniai varikliai staklėse ir metalo pjovimo staklėse, indukcinėse krosnyse tiekiami kintamąja srove; jie taip pat gali maitinti paprastas kaitrines lempas ir bet kokią kitą aktyvią apkrovą. Asinchroniniai varikliai ir transformatoriai sukėlė elektros inžinerijos revoliuciją būtent dėl ​​kintamosios srovės.

Jei nuolatinė srovė reikalinga tam tikram tikslui, pavyzdžiui, akumuliatoriams įkrauti, dabar ją visada galima gauti iš kintamosios srovės lygintuvų pagalba.