Переменный ток тесла

Битва электрических королей: Переменный против постоянного

Противостояние Николы Тесла и Томаса Эдисона в конце 19 века можно было назвать настоящей войной, не зря их соперничество в том, чья технология передачи электрической энергии станет доминирующей в мире, до сих пор называют «Войной токов».

Технология линий переменного тока Тесла или линий постоянного тока Эдисона, — вот воистину эпохальный спор, точка в котором была поставлена лишь в конце 2007 года, с окончательным завершением перехода Нью-Йорка на сети переменного тока, в пользу Тесла.

Первые электрические генераторы, вырабатывающие постоянный ток, допускали простое соединение с линией, и соответственно, с потребителями, в то время как генераторы переменного тока требовали синхронизации с подключаемой энергосистемой.

Немаловажно, что потребителей рассчитанных на переменный ток изначально не существовало, и эффективная модификация асинхронного двигателя, рассчитанного непосредственно на питание переменным током, была изобретена Николой Тесла только к 1888 году, то есть спустя шесть лет после запуска Эдисоном первой электростанции постоянного тока в Лондоне.

После патентования Эдисоном в 1880 году своей системы производства и распространения электрической энергии постоянного тока, включающей три провода – нулевой, плюс 110 вольт, и минус 110 вольт, великий изобретатель лампочки был уже уверен в том, что «сделает электрическое освещение настолько дешевым, что лишь богачи будут использовать свечи».

Так, как уже было сказано выше, первая электростанция постоянного тока была запущена Эдисоном в январе 1882 года в Лондоне, через несколько месяцев – на Манхэттене, и к 1887 году в Соединенных Штатах работало уже более сотни электростанций постоянного тока Эдисона. В это время Тесла работал у Эдисона.

Несмотря на кажущееся безоблачное будущее систем постоянного тока Эдисона, был у них весьма значительный недостаток. Для передачи электрической энергии на расстояние применялись провода, а с увеличением длины провода, как известно, растет его сопротивление, и следовательно, имеют место неизбежные потери на нагрев. Таким образом, проблема требовала решения, — снижать сопротивление проводов, делая их толще, либо поднимать напряжение, дабы уменьшить силу тока.

Эффективных методов повышения напряжения постоянного тока на тот момент не существовало, и напряжение в линиях по прежнему не превышало 200 вольт, поэтому предать сколько-нибудь значительную мощность получалось лишь на расстояние не более 1,5 км, а если нужно передать электроэнергию дальше – налицо дороговизна проводов большого сечения.

И вот, в 1893 году Никола Тесла и его инвестор, предприниматель Джордж Вестингауз, получили заказ на освещение ярмарки в Чикаго двумя сотнями тысяч электрических лампочек. Это была победа. Три года спустя, была построена первая гидроэлектростанция переменного тока на Ниагарском водопаде для передачи электрической энергии в город Буффало, располагавшийся неподалеку.

В прочем, к 1928 году в США уже перестали развивать системы постоянного тока, полностью убедившись в преимуществах переменного тока. Еще через 70 лет был начат их демонтаж, к 1998 году в Нью-Йорке количество потребителей постоянного тока не превышало 4600, а к 2007 году не осталось ни одного, когда главный инженер «Консолидейтед Эдисон» символически перерезал кабель, и «Война токов» была окончена.

Переход на переменный ток сильно ударил Эдисону по карману, и, чувствуя свое поражение, он начал подавать в суд за нарушения его патентных прав, однако решения судей не были в его пользу. Эдисон не останавливался, он стал устраивать публичные демонстрации, где убивал животных переменным током, пытаясь убедить всех и вся в опасности использования переменного тока, и наоборот – в безопасности его сетей постоянного тока.

В конце концов, дошло до того, что в 1887 году партнер Эдисона, инженер Гарольд Браун предложил казнить преступников посредством смертельно опасного переменного тока. Вестингауз и Тесла не стали поставлять для этого генераторы, и даже наняли адвоката приговоренному к казни на электрическом стуле убийце своей жены Кеммлеру. Но это не спасло, и в 1890 году Кеммлер был казнен переменным током, а Эдисон позаботился о том, чтобы подкупленный журналист облил за это Вестингауза грязью в своей газете.

Несмотря на продолжительный черный пиар со стороны Эдисона, система переменного тока Тесла была обречена на успех. Напряжение переменного тока легко и эффективно можно было повышать посредством трансформаторов, и передавать по проводам на расстояния в сотни километров без особых потерь. Высоковольтные линии не требовали использования толстых проводов, и понижение напряжения на трансформаторных подстанциях позволяло предавать потребителю низкое напряжение для питания нагрузок переменным током.

Началось с того, что в 1885 году Тесла уволился от Эдисона, и вместе с Вестингаузом приобрел несколько трансформаторов компании Голар-Гиббс, и генератор переменного тока производства Siemens & Halske, после чего, при поддержке Вестингауза начал собственные эксперименты. В результате, спустя год после начала экспериментов, в Грейт-Баррингтон, штат Массачусетс, начала работу первая ГЭС переменного тока на 500 вольт.

Тогда еще не было моторов подходящих для эффективного питания переменным током, а уже в 1882 году Тесла изобрел многофазный электромотор, патент на который он получил в 1888 году, в этом же году появляется и первый счетчик переменного тока. Трехфазная система была представлена во Франкфурте-на-Майне, на выставке в 1891 году, и в 1893 году Вестингауз выиграл тендер на постройку электростанции на Ниагарском водопаде. Тесла считал, что энергии этой ГЭС хватит на все Соединенные Штаты.

Для примирения Тесла и Эдисона, Ниагарская Энергетическая Компания поручила Эдисону строительство линии электропередачи от станции на Ниагарском водопаде до города Буффало. В итоге, принадлежащая Эдисону компания «General Electric» купила компанию «Томсон-Хьюстон», изготавливавшую машины переменного тока, и сама начала их производство.

Так, Эдисон снова стал при деньгах, однако черный пиар против переменного тока не прекратил, — он предал огласке и растиражировал по газетам снимки казни переменным током слонихи Топси, которая затоптала в 1903 году троих работников цирка нью-йоркского Луна-парка.

Постоянный и переменный ток — достоинства и недостатки

Постоянный ток, так сложилось исторически, нашел широкое применение для питания электродвигателей с последовательным возбуждением на транспорте. Такие двигатели хороши тем, что развивают большой крутящий момент при небольшом числе оборотов в минуту, и это число оборотов можно легко регулировать, просто меняя постоянное напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения двигателя, или посредством реостата.

Электродвигатели постоянного тока способны почти мгновенно менять направление своего вращения при смене полярности питания на обмотке возбуждения. Так, двигатели постоянного тока по сей день широко применяются на тепловозах, электровозах, трамваях, троллейбусах, на различных подъемниках и подъемных кранах.

Постоянным током можно без проблем питать лампы накаливания, различные приборы для осуществления промышленного электролиза, гальванопластики, сварки, также его успешно используют для питания сложного медицинского оборудования.

Безусловно, постоянный ток полезен в электротехнике, ведь соответствующие цепи легко рассчитываются и просто управляются, не зря к 1887 году в Соединенных Штатах насчитывалось более ста электростанций постоянного тока, работу над которыми возглавляла компания Томаса Алва Эдисона. Ясно, что постоянный ток удобен в случае, когда нет необходимости в преобразовании, т.е. повышении или понижении напряжения, это и есть главный недостаток постоянного тока.

Несмотря на усилия Эдисона по внедрению систем передачи постоянного тока, был у таких систем и значительный минус – необходимость использования большого количества материалов и существенные потери при передаче.

Дело в том, что напряжение в первых линиях постоянного тока не превышало 200 вольт, и передавать электричество можно было на расстояние, не превышающее 1,5 км от электростанции, при этом много энергии рассеивалось при передаче (вспомните закон Джоуля-Ленца).

Если все же требовалось передать большую мощность на большее расстояние, приходилось применять толстые тяжелые провода, а это выходило очень дорого.

В 1893 году Никола Тесла начал внедрение своих систем переменного тока, которые показали высокую эффективность благодаря самой сути переменного тока. Переменный ток можно было легко преобразовывать посредством трансформаторов, повышая напряжение, и тогда стала возможной передача электрической энергии на многие километры с минимальными потерями.

Так происходит потому, что при подаче одной и той же мощности через провода силу тока удается снизить благодаря повышению напряжения, поэтому и потери при передаче меньше, и необходимое сечение проводов, соответственно, уменьшается. Именно поэтому сети переменного тока стали внедряться по всему миру.

Переменным током питаются асинхронные двигатели в машинах и станках, индукционные печи, им также можно питать и простые лампы накаливания, и любую другую активную нагрузку. Асинхронные двигатели и трансформаторы произвели настоящую революцию в электротехнике именно благодаря переменному току.

Если же для какой-нибудь цели необходим непосредственно постоянный ток, например для зарядки аккумуляторов, то теперь его всегда можно получить из переменного при помощи выпрямителей.

Война токов — Тесла против Эдисона

Томас Эдисон известен своими изобретениями, он был бизнесменом. Никола Тесла – изобретатель, который умер в нищете.

Когда Тесла впервые переехал в США, он боготворил Эдисона и устроился к нему работать. Но вскоре они поссорились и Тесла уволился. Позже между Эдисоном и Теслой разгорелось эпичное соперничество, по поводу, что лучше: переменный ток или постоянный. Переменный или постоянный ток, Эдисон против Теслы, это противостояние которое длилось много лет и до сих пор люди обсуждают то, кто же все-таки из них был прав.

Томас Алва Эдисон родился в Милане, штат Огайо, США. Он был седьмым и самым младшим ребенком. В школе проучился всего три месяца, после чего мать перевела его на домашнее обучение. У него были проблемы со слухом из-за скарлатины в детстве.

Изобретатель Никола Тесла родился в Смиляне, Австрийская империя (ныне Хорватия). Его отец служил священником в Сербской православной церкви. Тесла был четвертым ребенком из пяти. В 1873 году он заразился холерой и был прикован к постели на девять месяцев. Отец обещал отправить его в лучшую инженерную школу в случае выздоровления.

Так и случилось – Тесла поступил в австрийский политехнический университет в Граце и добился высоких оценок, но потерял стипендию и не закончил третий год обучения.

Эдисон начал работу оператором телеграфа, после того как спас трехлетнего сына начальника железнодорожной станции от движущегося вагона. Благодарный отец предложил обучить Эдисона телеграфному делу. Но Томас вскоре был уволен из-за проведения экспериментов со свинцово-кислотной батареей на рабочем месте – пролил серную кислоту на пол.

В 1881 году Тесла переезжает в Будапешт, чтобы работать в телефонной станции. В 1882 году устраивается в компанию Эдисона во Франции, где разрабатывает и совершенствует электрооборудование.

В 1884 году Никола Тесла переезжает работать в Нью-Йорк, чтобы работать с самим Эдисоном. В то время Тесла еще был большим его поклонником. В 1885 году Тесла сказал Эдисону, что может улучшить неэффективный мотор и генератор Эдисона. Эдисон говорил, что идеи Теслы были «великолепными», но «совершенно непрактичными». И предложил ему пятьдесят тысяч долларов (что эквивалентно примерно 1 миллиону сегодня), если он сможет это сделать.

У Теслы получилось осуществить задуманное, но Эдисон ответил, что обещанное вознаграждение было шуткой, и вместо премии сделал ему надбавку в размере 10 долларов в неделю. Тесла уволился.

Перед увольнением и спором с Эдисоном Тесла собрал достаточно денег, чтобы основать компанию Tesla Electric Light Company, где он разработал патенты генераторов переменного тока, кабелей, трансформаторов и двигателей. Он продал большую часть своих патентов Джорджу Вестингаузу, который также был в ссоре с Эдисоном.

В конце 1880-х годов разразилась война токов между Эдисоном и Теслой. Для электроснабжения Эдисон продвигал использование постоянного тока. Тесла же поддерживал идею использования переменного тока, так как это позволяло передать большое количество энергии крупным городам без больших потерь.

Эдисон распространял дезинформацию об опасностях переменного тока. Он проводил демонстрации, в которых он или его сотрудники убивали лошадей, собак и даже слонов электрическими разрядами, чтобы показать опасность переменного тока.

Также с его подачи была организована первая казнь человека через электрический стул. Более того, Эдисон лоббировал запрет на использование переменного тока в законодательных органах США.

Тесла, в свою очередь, старался убедить публику в безопасности переменного тока, демонстрируя свои, на первый взгляд эксцентричные, но контролируемые эксперименты.

Для снабжения Нью-Йорка электроэнергией Джордж Вестингауз построил электростанцию ??на Ниагарском водопаде. Переменный ток был выбран как способ доставки энергии от электростанций к домам. После чего для всех стали очевидны преимущества данного способа. Но противостояние Теслы и Эдисона на этом, конечно же, не закончилось.

Процесс изобретений Эдисона заключался в многочисленных экспериментах. Тесла же предпочитал теоретическую проработку перед воплощением проекта в реальной модели.

После смерти Эдисона издание The New York Times напечатало статью, в которой цитата Теслы описывала разницу между подходами великих изобретателей:

«Если бы Эдисону нужно было найти иглу в стоге сена, он бы не остановился, чтобы подумать, где бы она могла быть и как ее лучше всего найти, но немедленно приступил бы к поиску, с лихорадочным старанием пчелы, исследуя соломинку за соломинкой, пока не найдет иглу. Я был сочувствующим свидетелем таких событий, зная, что немного теории и расчеты сэкономили бы девяносто процентов его труда».

Эдисон создал первую промышленную исследовательскую лабораторию в Нью-Джерси. Здесь он изобрел первую коммерчески успешную лампу накаливания и микрофон, который использовался во всех телефонах вплоть до 1980-х годов.

После ухода из компании Эдисона Никола Тесла основал компанию Tesla Electric Light & Manufacturing и начал разрабатывать свои идеи по системам передачи переменного тока. Вскоре инвесторы Теслы уволили его из собственной компании, после чего он основал новую компанию – Tesla Electric Company, где изготовил индукционный двигатель переменного тока.

Он также продемонстрировал беспроводную передачу энергии (известную как эффект Теслы) и запатентовал трансформатор Теслы. В 1894 году начал экспериментировать с рентгеновскими лучами. Но эта работа была потеряна в результате пожара в 1895 году.

Эдисон женился на Мэри Стиуэлл в 1871 году. У них родилось трое детей. Мэри умерла в 1884 году. В 1886 году Эдисон женился на Мине Миллер. У них родилось еще трое детей.

Тесла никогда не был женат. Он работал каждый день с 9 утра до 6 вечера и ежедневно ходил в парк, чтобы покормить голубей. В конце жизни стал вегетарианцем, но также приобрел чрезвычайную чувствительность к свету и звуку.

Взгляды Эдисона основывались на ненасилии. Во время Первой мировой войны он занимался только оборонительным оружием. Он выступал за денежную реформу и был против золотого стандарта и денег на основе долга.

Тесла был сторонником евгеники (наука об улучшении человека. – Прим. авт). С помощью стерилизации он хотел устранить из человеческой популяции душевно больных и преступников.

Источники:
Война токов — Тесла против Эдисона
Противостояние Николы Тесла и Томаса Эдисона в конце 19 века можно было назвать настоящей войной, не зря их соперничество в том, чья технология передачи электрической энергии станет доминиру
http://electricalschool.info/spravochnik/poleznoe/1630-vojjna-tokov-tesla-protiv-jedisona.html
Тесла VS Эдисон
Спор двух величайших изобретателей Николы Теслы и Томаса Эдисона имеет множество интересных фактов, которые повлияли на жизнь современного человечества. Мы расскажем о самых важных из них.
http://xalva.media/legend/tesla-vs-edison

COMMENTS