Straumju karš — Tesla pret Edisonu

Nikolas Teslas un Tomasa Edisona konfrontāciju 19. gadsimta beigās var saukt par īstu karu, un ne velti viņu sāncensība, kurā pasaulē dominēs elektroenerģijas pārvades tehnoloģija, tiek saukta par īstu karu. "Strauju karš".

Teslas maiņstrāvas līniju vai Edisona līniju tehnoloģija ir īsts epohāls strīds, kas tika izteikts tikai 2007. gada beigās, kad Ņujorkā beidzot tika pabeigta pāreja uz maiņstrāvas tīkliem, par labu Teslai.

Pirmie elektriskie ģeneratori, kas ģenerēja līdzstrāvu, ļāva viegli pieslēgties līnijai un līdz ar to patērētājiem, savukārt maiņstrāvas ģeneratoriem bija nepieciešama sinhronizācija ar pievienoto energosistēmu.

Svarīgi, ka patērētāji, kas paredzēti maiņstrāvai, sākotnēji nepastāvēja, un tika izgudrota efektīva asinhronā motora modifikācija, kas paredzēta tieši maiņstrāvas padevei. Nikola Tesla tikai 1888. gadā, tas ir, sešus gadus pēc tam, kad Edisons Londonā uzsāka pirmo līdzstrāvas elektrostaciju.

Pēc tam, kad Edisons 1880. gadā patentēja savu līdzstrāvas elektroenerģijas ražošanas un sadales sistēmu, kurā bija trīs vadi — nulle, plus 110 volti un mīnus 110 volti, lielais spuldzes izgudrotājs tagad bija pārliecināts, ka “viņš padarīs elektrisko apgaismojumu tik lētu. ka tikai bagātie izmantos sveces. »

Tātad, kā minēts iepriekš, Edison pirmo līdzstrāvas elektrostaciju uzsāka 1882. gada janvārī Londonā, dažus mēnešus vēlāk Manhetenā, un līdz 1887. gadam Amerikas Savienotajās Valstīs darbojās vairāk nekā simts Edisonas līdzstrāvas elektrostaciju. Tesla tajā laikā strādāja Edisonam.

Neskatoties uz šķietami gaišo Edisona līdzstrāvas sistēmu nākotni, tām bija ļoti būtisks trūkums. Vadi tika izmantoti, lai pārsūtītu elektroenerģiju no attāluma, un, palielinoties vada garumam, kā zināms, palielinās tā pretestība un tāpēc ir neizbēgami siltuma zudumi. Tādējādi problēmai bija nepieciešams risinājums — samazināt vadu pretestību, padarīt tos biezākus vai palielināt spriegumu, lai samazinātu strāvu.

Tajā laikā nebija efektīvu līdzstrāvas sprieguma palielināšanas metožu, un spriegums līnijās vēl nepārsniedza 200 voltus, tāpēc ievērojamu jaudu bija iespējams piegādāt tikai attālumā, kas nepārsniedz 1,5 km, un, ja nepieciešamība papildus pārsūtīt elektrību, ir dārgi vadi ar lielu šķērsgriezumu.

Tā 1893. gadā Nikola Tesla un viņa investors, uzņēmējs Džordžs Vestinghauss saņēma pasūtījumu izgaismot Čikāgas gadatirgu ar divsimt tūkstošiem spuldžu. Tā bija uzvara.Trīs gadus vēlāk Niagāras ūdenskritumā tika uzcelta pirmā maiņstrāvas hidroelektrostacija, lai pārsūtītu elektroenerģiju uz tuvējo Bufalo pilsētu.

Citiem vārdiem sakot, līdz 1928. gadam ASV jau bija pārtraukušas līdzstrāvas sistēmu izstrādi, pilnībā pārliecinājušās par maiņstrāvas priekšrocībām. Vēl pēc 70 gadiem sākās to demontāža, līdz 1998.gadam līdzstrāvas lietotāju skaits Ņujorkā nepārsniedza 4600, un līdz 2007.gadam vairs nebija neviena, kad Consolidated Edison galvenais inženieris simboliski pārgrieza kabeli un "War of the Straumes" bija beigusies.

Pāreja uz maiņstrāvu Edisonam smagi iesita pa kabatu, un, juzdams sakāvi, viņš sāka tiesāties par savu patenta tiesību pārkāpumu, taču tiesnešu lēmumi nebija viņam labvēlīgi. Edisons neapstājās, viņš sāka organizēt publiskas demonstrācijas, kurās nogalināja dzīvniekus ar maiņstrāvu, mēģinot pārliecināt ikvienu un visus par maiņstrāvas izmantošanas briesmām un otrādi - savu līdzstrāvas tīklu drošību.

Galu galā tas nonāca tiktāl, ka 1887. gadā Edisona partneris inženieris Harolds Brauns ierosināja noziedzniekus izpildīt ar nāvējošu maiņstrāvu. Vestinghauss un Tesla tam nepiegādāja ģeneratorus un pat nolīga advokātu viņa sievai Kemmerei, kura tika notiesāta uz nāvi elektriskajā krēslā. Taču tas neglāba, un 1890. gadā Kemleram tika izpildīts nāvessods ar maiņstrāvu, un Edisons parūpējās, lai uzpirktais žurnālists par to savā laikrakstā apmētātu Vestinghausu.

Neskatoties uz Edisona nepārtraukto slikto PR, Teslas maiņstrāvas sistēmai bija lemts gūt panākumus.Maiņstrāvas spriegumu var viegli un efektīvi palielināt, izmantojot transformatorus, un pārsūtīt pa vadiem simtiem kilometru attālumā bez lieliem zaudējumiem. Augstsprieguma līnijām nav nepieciešams izmantot biezus vadus, un sprieguma pazemināšana transformatoru apakšstacijās ir devusi iespēju patērētājam piegādāt zemspriegumu maiņstrāvas slodzes nodrošināšanai.

Tas sākas ar faktu, ka 1885. gadā Tesla aizgāja no Edisona un kopā ar Westinghouse iegādājās vairākus Golar-Gibbs transformatorus un Siemens & Halske ražotu ģeneratoru, pēc tam ar Westinghouse atbalstu viņš sāka savus eksperimentus. Rezultātā gadu pēc eksperimentu sākuma Great Barringtonā, Masačūsetsā, sāka darboties pirmā 500 voltu elektrostacija.

Toreiz nebija efektīvai maiņstrāvai piemērotu motoru, un jau 1882. gadā Tesla izgudroja daudzfāzu elektromotoru, kura patentu viņš saņēma 1888. gadā, tajā pašā gadā, kad parādījās pirmais maiņstrāvas skaitītājs. Trīsfāzu sistēma tika ieviesta Frankfurtē pie Mainas izstādē 1891. gadā, un 1893. gadā Westinghouse uzvarēja konkursā par spēkstacijas būvniecību Niagāras ūdenskritumā. Tesla uzskatīja, ka ar šīs hidroelektrostacijas enerģiju pietiks visai ASV.

Lai saskaņotu Teslu un Edisonu, Niagara Power Company pasūtīja Edisonam būvēt elektropārvades līniju no Niagāras ūdenskrituma stacijas līdz Bufalo pilsētai. Rezultātā Edisonam piederošais uzņēmums General Electric nopirka uzņēmumu Thomson-Houston, kas ražoja maiņstrāvas iekārtas, un sāka tās ražot pats.

Tāpēc Edisons atkal ieguva naudu, taču anti-AC publicitāte neapstājās — viņš publicēja un izplatīja laikrakstos attēlus, kuros AC izpildīja nāvessodu zilonim Topsijam, kurš 1903. gadā Ņujorkas Lunas parkā mīda trīs cirka darbiniekus.

Līdzstrāva un maiņstrāva — priekšrocības un trūkumi

Vēsturiski līdzstrāva ir plaši izmantota virknes ierosmes elektromotoru darbināšanai transportā. Šādi motori ir labi ar to, ka tie attīsta lielu griezes momentu pie maza apgriezienu skaita minūtē, un šo apgriezienu skaitu var viegli regulēt, vienkārši mainot līdzstrāvas spriegumu, kas tiek piegādāts motora lauka tinumam vai ar reostatu.

Līdzstrāvas motori spēj mainīt savu griešanās virzienu gandrīz acumirklī, mainoties lauka tinuma padeves polaritātei. Tātad līdzstrāvas motori joprojām tiek plaši izmantoti dīzeļlokomotīvēs, elektriskajās lokomotīvēs, tramvajos, trolejbusos, dažādos liftos un celtņos.

Līdzstrāvu bez problēmām var izmantot kvēlspuldžu, dažādu rūpniecisko elektrolīzes ierīču, galvanizācijas, metināšanas darbināšanai; to veiksmīgi izmanto arī sarežģītu medicīnas iekārtu darbināšanai.

Protams, līdzstrāva ir noderīga elektrotehnikā, jo atbilstošās ķēdes ir viegli aprēķināmas un vienkārši vadāmas, ne velti līdz 1887. gadam ASV bija vairāk nekā simts līdzstrāvas elektrostacijas, kuru darbs tika veikts. vadīja Tomasa Alva Edisona kompānija. Skaidrs, ka līdzstrāva ir ērta, ja nav nepieciešama pārveidošana, ti. sprieguma palielināšanās vai samazināšanās, tas ir galvenais līdzstrāvas trūkums.

Neskatoties uz Edisona centieniem ieviest līdzstrāvas pārvades sistēmas, šādām sistēmām bija arī būtisks trūkums — nepieciešamība izmantot lielu daudzumu materiālu un ievērojami pārvades zudumi.

Fakts ir tāds, ka pirmajās līdzstrāvas līnijās spriegums nepārsniedz 200 voltus, un elektroenerģiju var pārvadīt ne tālāk kā 1,5 km attālumā no spēkstacijas, savukārt pārraides laikā tiek izkliedēts daudz enerģijas (atcerieties Džoula-Lenca likums).

Ja tomēr vajadzēja pārraidīt lielāku jaudu lielākā attālumā, bija jāizmanto biezi smagi vadi, un tas izrādījās ļoti dārgi.

1893. gadā Nikola Tesla sāka ieviest savas maiņstrāvas sistēmas, kurām bija augsta efektivitāte, pateicoties pašai maiņstrāvas būtībai. Maiņstrāvu var viegli pārveidot, izmantojot transformatorus, palielinot spriegumu, un tad kļuva iespējams pārsūtīt elektrisko enerģiju daudzu kilometru garumā ar minimāliem zudumiem.

Tas ir tāpēc, ka, pa vadiem pievadot vienādu jaudu, sprieguma pieauguma dēļ var samazināties strāva, līdz ar to pārvades zudumi ir mazāki un attiecīgi samazinās nepieciešamais vada šķērsgriezums. Tāpēc visā pasaulē ir sākuši ieviest maiņstrāvas tīklus.

Asinhronie motori mašīnās un metāla griešanas mašīnās, indukcijas krāsnis tiek piegādāti ar maiņstrāvu; tās var darbināt arī vienkāršas kvēlspuldzes un jebkuru citu aktīvo slodzi. Asinhronie motori un transformatori radīja revolūciju elektrotehnikā tieši maiņstrāvas dēļ.

Ja kādam nolūkam nepieciešama līdzstrāva, piemēram, akumulatoru uzlādēšanai, tagad to vienmēr var iegūt no maiņstrāvas ar taisngriežu palīdzību.