Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тесла, Эдисон и война токов (переменный или постоянный ток)

Тесла, Эдисон и война токов (переменный или постоянный ток)

В период младенчества электротехники специалисты раскололись на два лагеря. Одни видели будущее за постоянным током, другие — за переменным. Бурлили полемические страсти. Дискуссия, по существу, продолжается и сегодня, хотя уже на новом уровне.

100-летний киловольтметр

100-летний киловольтметр на исторической гидроэлектростанции в Хаймбахе (Германия)

Конец XIX в. ознаменовался бурным развитием электроэнергетики во всем мире. От первых электрических опытов до широкого применения электричества в промышленности прошло почти три столетия.

Уже никого не удивлял электрический телеграф, широко применялась гальванопластика. Появились первые электрические генераторы, приводимые в движение паровой машиной и сделавшие электроэнергию сравнительно дешевой. Были изобретены лампы накаливания. Началось создание первых энергосистем.

Одну из них создал в Нью-Йорке в 1882 г. выдающийся американский изобретатель и бизнесмен Т. А. Эдисон. И сразу же число электростанций его компании стало быстро расти. В 1886 г. их было 68, а в 1887 — около 120, причем они могли питать уже около 325 тыс. электроламп.

Томас Эдисон

Томас Эдисон — американский изобретатель и бизнесмен, выступал за развитие сети постоянного тока

Лампа накаливания Томас Эдисона

Лампа накаливания Томас Эдисона

Электрический бум вызвал повышенное потребление меди и, как следствие, повышение цен на нее в несколько раз. Это в определенной мере снизило шансы электроэнергетики в борьбе с газовым освещением.

Нужно было искать выход. Он был найден в увеличении питающего напряжения электрических сетей, что могло экономить медь, так как сечение питающих проводов уменьшалось в сотни и более раз.

Однако высокое напряжение увеличивало опасность для потребителей. Это быстро выявил первый опыт эксплуатации электрических сетей. Поиски путей уменьшения опасности привели к развитию техники трансформации напряжения.

Трансформатор с замкнутым магнитопроводом 1885 года

Один из первых трансформаторов (изобретатели — Отто Блати, Карой Циперновский и Микша Дери)

Тем не менее, по-прежнему в основном «работал» постоянный ток: электрический телеграф, электрохимия, зарядка аккумуляторов, первые электродвигатели. Правда, для электрического освещения с помощью дуговых ламп переменный ток имел преимущество, так как электроды сгорали более равномерно и не надо было их делать разными по сечению.

Первые генераторы переменного тока для электроосвещения применил ваш соотечественник П. Н. Яблочков. В широких масштабах их начала применять американская фирма «Вестингауз». В 1887 г. она уже, имела мощности, позволявшие питать почти 135 тыс. электроламп. Компания Эдисона получила опасного конкурента.

Никола Тесла - сторонник переменного тока

Никола Тесла с «Теорией натуральной философии…» Руджера Бошковича на фоне катушки ВЧ трансформатора в своей лаборатории на Хаустон-стрит. 20 мая 1896 г. Во время войны токов переменный ток, который предпочитал Тесла, боролся за широкое распространение с постоянным током, который предпочитал Эдисон.

Генератор Westinghouse, конец 1800-х годов

Генератор Westinghouse, конец 1800-х годов. «Вестингауз электрик» — одна из ведущих электротехнических компаний США, существовавшая с 1886 года по 1997 год.

Распределительный щит переменного тока Westinghouse

Распределительный щит переменного тока Westinghouse, около 1880-х гг.

В 1888 г. началась яростная полемика между сторонниками постоянного и переменного тока.

Фирма «Эдисон Электрик Лайт Компани» опубликовала Красную книгу под заголовком «Предостережение», в которой переменный ток подвергался резкой критике главным образом из-за его, якобы, повышенной опасности.

Был приложен список людей, смертельно пораженных переменным электрическим током. Описывались другие действительные и мнимые недостатки переменного тока, но особый упор делался все же на опасность его применения.

В борьбу включился инженер Гарольд Браун, который начал эксперименты по воздействию электротока на животных. Иногда опыты делались публичными, и на глазах у публики погибали собаки и лошади. Апогеем этой борьбы стал письменный вызов Брауна Вестингаузу, опубликованный в ряде американских газет.

Демонстрация Гарольда Брауна 22 декабря 1888 года

Демонстрация Гарольда Брауна 22 декабря 1888 года

Он писал: «Я вызываю г-на Вестингауза на встречу со мной в присутствии компетентных экспертов в области электротехники, и пусть через его тело пропускают переменный ток, а через мое — постоянный. Напряжение будет повышаться до тех пор, пока один из нас не закричит и этим публично признает свое поражение.

Однако, я хочу предупредить г-на Вестингауза о том, чтец согласно моим экспериментам, воздействие переменного тока напряжением 160 В в течение 5 секунд приводит к фатальному исходу». (При одинаковом измеренном напряжении переменный ток ДЕЙСТВИТЕЛЬНО БОЛЕЕ ОПАСЕН ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА.)

Социальная реклама 1889 года против использования переменного тока

Социальная реклама 1889 года против использования переменного тока

Вестингауз вызова не принял. В некоторых штатах США под влиянием общественности были приняты законы, запрещающие применять напряжение переменного тока более 200 В.

Полемика достигла России, где в то время решались вопросы электрического освещения обеих столиц.

В 1889 г. А. Г, Столетов, электротехник высочайшего класса, писал: «Вспоминается та травля, которой подвергались трансформаторы в нашем отечестве. И в ученых (!) докладах, и в газетных статьях система обличалась как нечто еретическое, ненациональное и безусловно гибельное, доказывалось (!), что трансформаторы запрещены во всех порядочных странах Запада и терпятся разве в какой-нибудь Италии, падкой на дешевизну.

Защитники «ненациональности в электричестве» забывали, что первую идею о трансформации тока в технике сами иностранцы приписывают Яблочкову и что на Всероссийской выставке 1882 г. в Москве демонстрировал такую систему г. Усагин.

Знатоки западных порядков проглядели или замолчали, что в это самое время «гибельная» система питала десятки тысяч ламп в лучших частях Лондона, а французы не задумывались применить ее к освещению жилища главы государства».

Ситуация, в общем-то удивительно напоминающая нынешнюю полемику по ядерной энергетике.

Томас Эдисон с сотрудниками

Томас Эдисон с сотрудниками, Менло-Парк, штат Нью-Джерси, 1881 год

В борьбу включился Эдисон, опубликовавший статью «Об опасностях электрического освещения». Статья была перепечатана в русском журнале «Электричество».

Автор писал: «Употребление переменных токов высокого напряжения не имеет никакого оправдания ни с коммерческой, ни с научной точек зрения».

Однако в статье были вполне здравые мысли: «Когда нужно было регламентировать давление в паровых котлах, в видах безопасности служащих и публики, то поступали иначе, чем поступают теперь относительно электрического напряжения, а между тем оба случая вполне схожи.

Нужно было бы припомнить те соображения, которые привели к прекрасной системе: к у становлению ПРЕДЕЛЬНОГО давления пара и к периодическому инспектированию котлов. Нужно было бы приложить те же правила, чтобы гарантировать нас против опасностей, представляемых чрезмерным электрическим напряжением».

Сотрудники Edison Electric

Сотрудники Edison Electric, около конца 1800-х годов

Сторонники переменного тока на критику отвечали делом и реализовывали все его преимущества. Создание высоковольтных линий передач позволило располагать электростанции на расстояниях от потребителей порядка сотен километров вместо двух-трех на постоянном токе. Это позволило вынести станции за черту города, освободив горожан от копоти и позволив применять энергию рек и водопадов, находящихся далеко от промышленных центров.

Изобретение Теслой и Доливо-Добровольским многофазных систем позволило создать новый тип электродвигателя с вращающимся магнитным полем, который обходился без капризного и ненадежного в эксплуатации коллекторно-щеточного аппарата.

Модель первого асинхронного двигателя Николы Теслы

Модель первого асинхронного двигателя Николы Теслы в музее Тесла в Белграде, Сербия

Был сконструирован электрический счетчик ампер-часов переменного тока. Сторонники Эдисона, которые говорили о невозможности такой конструкции, лишились весомого аргумента.

Были созданы новые материалы для изоляции и новые конструкции изоляторов. Разработаны правила безопасности для электропотребителей. Наконец, были разработаны первые выпрямительные установки, которые практически сняли все вопросы оппонентов.

Сторонники постоянного тока в США пошли на отчаянный шаг в дискредитации переменного тока. Для первой легальной смертной казни на электрическом стуле (6 августа 1890 г.) они использовали генератор переменного тока фирмы «Вестингауз», предоставленный Брауном. Но и это не принесло им победу.

К чести ученых и электротехников Москвы, собранных городским головой в мае 1888 г., они утвердили применение переменного тока повышенного напряжения.

Электростанция переменного тока General Electric в США

Электростанция переменного тока General Electric в США — 1904 год

Машинный зал Гиндукушской ГЭС на реке Мургаб в Туркменистане

Машинный зал Гиндукушской ГЭС на реке Мургаб в Туркменистане. Построена в 1909 году. Генератор переменного тока с возбудителем изготовлен в Будапеште (Венгрия) на Ganz Works. Фотография Прокудина-Горского, 1911 год.

Теперь сделаем выводы.

Бурное и плодотворное развитие электротехники в период с 1886 по 1895 гг. обязано жестокой конкурентной борьбе между сторонниками постоянного и переменного тока.

Эта борьба оказала благоприятное влияние на развитие энергетической и светотехнической промышленности. Именно тогда было изобретено электрооборудование, позволившее обеспечить его надежность и безопасность потребителей в приемлемой степени.

Так что споры вокруг атомной энергетики тоже далеко не бесполезны. Пусть оппоненты указывают слабые места каждой системы, а изобретатели и конструкторы их устраняют. Лишь бы методы полемики оставались в рамках приличий. А в результате должны победить приемлемые для всех решения.

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 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.

Война токов - Тесла против Эдисона

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.

Томас Эдисон

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.

Никола Тесла

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.

Джордж Вестингауз

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.

Электрический стул

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.

многофазынй электромотр Тесла

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.

Ниагарская ГЭС

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.

модель ВЛЭП

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.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Только богачи будут жечь свечи

Только богачи будут жечь свечи

Противостояние между Николой Теслой и Томасом Эдисоном, длившееся несколько десятилетий на рубеже XIX и XX веков, получило название «Война токов». Причем соперничество продолжилось и после смерти великих ученых, а официально оно завершилось лишь в 2007 году, когда переменный ток окончательно «превзошел» постоянный.

В 1878 году Эдисон основал компанию General Electric, благодаря которой спустя десять лет в США уже работали сотни электростанций постоянного тока, тогда же ученый сделал первую лампу со сроком службы более 1000 часов. Для современников данная цифра может показаться скромной, но на тот момент из альтернатив существовали лишь свечи, керосиновые лампы и газовое освещение. Именно после этого Эдисон произнес свою знаменитую фразу: «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешёвым, что только богачи будут жечь свечи».

Но у постоянного тока наблюдался серьёзный недостаток — сложность транспортировки на большие расстояния из-за слишком серьезных потерь мощности в проводах. Эффективных способов изменять напряжение постоянного тока тогда не существовало, поэтому в электростанциях Эдисона использовалось напряжение, близкое к потребительскому — от 100 до 200 В. Расстояние потребителей тока до электростанции не могло превышать двух километров, а построить мощную электростанцию, позволяющую снабжать целый регион, не представлялось возможным.

Переменный ток, не имевший подобных недостатков, на тот момент не пользовался спросом, так как для него не существовало электродвигателя и счётчиков. Ситуацию исправил Никола Тесла, который изобрёл и то и другое… В 1884 году ученый переехал в США и устроился на работу к Эдисону, однако тот не оценил всю гениальность нового сотрудника, спустя некоторое время Тесла уволился и начал работать в другой компании, где изобрел первый счетчик переменного тока. Напряжение в этой сети легко изменялось с помощью трансформаторов, что давало возможность передавать ток по магистральным линиям на расстояния в сотни километров. Сразу встало понятно, что переменный ток более универсален для решения производственных и бытовых задач.

Переход на переменный ток должен был обернуться финансовой катастрофой для Эдисона, который зарабатывал немалую часть денег на патентных отчислениях. Предчувствуя свой крах, ученый подал в суд за нарушение патентов, но проиграл дело. Тогда Эдисон занялся чёрным пиаром и в 1888 году в газете «Нью-Йорк Ивнинг Пост» было опубликовано письмо бывшего работника General Electric инженера Гарольда Брауна, где он написал об опасности «нового тока». Герой статьи провел серию экспериментов над животными, демонстрируя губительную способность переменного тока, но в опытах использовалось два подержанных генератора, так как Тесла отказался продать свои новые приборы для подобных целей.

Антиреклама переменного тока продолжалась и после, Эдисон лично заснял казнь электрическим током слонихи Топси, растоптавшей троих людей. Однако, несмотря на все усилия, электроснабжение постоянным током постепенно сдавало свои позиции, но электростанции для него продолжали строиться вплоть до 1920 х годов. Столица Финляндии Хельсинки окончательно перешла на переменный ток в 1940 х, Стокгольм в 1960 х, а в США до конца 1990 х существовало около 4,6 тыс. разрозненных потребителей постоянного тока. С исчезновением последнего в ноябре 2007 года главный инженер компании General Electric, которая предоставляла электроснабжение постоянным током, перерезал символический кабель, что положило конец «войне токов». В Советском Союзе переменный ток активно стал использоваться еще в первой половине XX века.

Несмотря на то, что сейчас в крупных энергосистемах используется переменный ток, существует немало и локальных сетей постоянного тока. К примеру, тяговые электродвигатели постоянного тока используются в электротрансмиссиях локомотивов, электропоездов, трамваев, надводных кораблях и подлодках.

Кто изобрел переменный ток

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 ноябре 2007 года, с окончательным завершением перехода Нью-Йорка на сети переменного тока, в пользу Тесла.

edison-vs-tesla

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.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Что такое киянка фото
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector