Perang Arus — Tesla lwn Edison

Konfrontasi antara Nikola Tesla dan Thomas Edison pada akhir abad ke-19 boleh dipanggil perang sebenar, dan bukan tanpa alasan bahawa persaingan mereka, yang teknologi penghantaran tenaga elektrik akan menjadi dominan di dunia, masih dipanggil. "Perang Arus".

Teknologi garisan arus ulang-alik Tesla atau talian Edison adalah kontroversi epokal yang sebenar, perkara yang hanya dibuat pada penghujung tahun 2007, dengan penyempurnaan terakhir peralihan New York kepada rangkaian semasa berselang-seli, memihak kepada Tesla.

Penjana elektrik pertama yang menjana arus terus membenarkan sambungan mudah ke talian dan oleh itu kepada pengguna, manakala alternator memerlukan penyegerakan dengan sistem kuasa yang disambungkan.

Yang penting, pengguna yang direka untuk arus ulang alik pada asalnya tidak wujud, dan pengubahsuaian berkesan motor aruhan yang direka secara langsung untuk bekalan arus ulang alik telah dicipta. Nikola Tesla tidak sehingga 1888, iaitu, enam tahun selepas Edison memulakan stesen janakuasa arus terus yang pertama di London.

Selepas Edison mematenkan sistemnya untuk menjana dan mengedarkan elektrik arus terus pada tahun 1880, yang termasuk tiga wayar—sifar, ditambah 110 volt, dan tolak 110 volt, pencipta mentol yang hebat itu kini yakin bahawa "dia akan menjadikan lampu elektrik begitu murah. bahawa hanya orang kaya akan menggunakan lilin. »

Jadi, seperti yang dinyatakan di atas, loji kuasa arus terus pertama telah dilancarkan oleh Edison pada Januari 1882 di London, beberapa bulan kemudian di Manhattan, dan menjelang 1887 lebih daripada seratus loji kuasa Edison DC beroperasi di Amerika Syarikat . Tesla bekerja untuk Edison pada masa itu.

Walaupun masa depan sistem DC Edison yang kelihatan cerah, mereka mempunyai kelemahan yang sangat ketara. Wayar digunakan untuk memindahkan tenaga elektrik dari jauh, dan apabila panjang wayar bertambah, seperti yang anda ketahui, rintangannya meningkat dan oleh itu terdapat kehilangan pemanasan yang tidak dapat dielakkan. Oleh itu, masalah memerlukan penyelesaian-untuk mengurangkan rintangan wayar, untuk menjadikannya lebih tebal, atau untuk meningkatkan voltan untuk mengurangkan arus.

Pada masa itu, tidak ada kaedah yang berkesan untuk meningkatkan voltan arus terus, dan voltan dalam talian belum melebihi 200 volt, jadi mungkin untuk menyampaikan kuasa yang ketara hanya untuk jarak tidak lebih daripada 1.5 km, dan jika keperluan untuk memindahkan elektrik tambahan, terdapat wayar mahal dengan keratan rentas yang besar.

Jadi, pada tahun 1893, Nikola Tesla dan pelaburnya, usahawan George Westinghouse, menerima pesanan untuk menerangi pameran di Chicago dengan dua ratus ribu mentol lampu. Ia adalah satu kemenangan.Tiga tahun kemudian, loji hidroelektrik arus ulang-alik pertama telah dibina di Air Terjun Niagara untuk menghantar elektrik ke bandar berdekatan Buffalo.

Dalam erti kata lain, menjelang 1928 AS telah pun berhenti membangunkan sistem arus terus, yakin sepenuhnya tentang kelebihan arus ulang alik. Selepas 70 tahun lagi, pembongkaran mereka bermula, pada tahun 1998 bilangan pengguna arus terus di New York tidak melebihi 4,600, dan pada tahun 2007 tidak ada yang tinggal, apabila ketua jurutera Consolidated Edison secara simbolik memotong kabel dan "Perang Arus" telah tamat.

Peralihan kepada arus ulang-alik memukul Edison kuat di dalam poket, dan, berasa kalah, dia mula menyaman atas pelanggaran hak patennya, tetapi keputusan hakim tidak memihak kepadanya. Edison tidak berhenti, dia mula menganjurkan demonstrasi awam di mana dia membunuh haiwan dengan arus ulang-alik, cuba meyakinkan sesiapa sahaja dan semua orang tentang bahaya menggunakan arus ulang-alik, dan sebaliknya - keselamatan rangkaian DCnya.

Ia akhirnya sampai ke tahap bahawa pada tahun 1887, rakan kongsi Edison, jurutera Harold Brown, mencadangkan untuk melaksanakan penjenayah dengan arus ulang-alik maut. Westinghouse dan Tesla tidak membekalkan penjana untuk ini dan juga mengupah seorang peguam untuk isterinya Kemmer, yang dijatuhi hukuman mati di kerusi elektrik. Tetapi ini tidak menyelamatkan, dan pada tahun 1890 Kemmler telah dilaksanakan oleh arus ulang-alik, dan Edison memastikan bahawa wartawan yang disogok itu melemparkan lumpur ke Westinghouse untuk ini dalam akhbarnya.

Walaupun PR buruk Edison berterusan, sistem AC Tesla telah ditakdirkan untuk berjaya.Voltan AC boleh ditingkatkan dengan mudah dan cekap menggunakan transformer dan dihantar melalui wayar pada jarak ratusan kilometer tanpa banyak kerugian. Talian voltan tinggi tidak memerlukan penggunaan konduktor tebal, dan penurunan voltan dalam pencawang pengubah telah memungkinkan untuk membekalkan voltan rendah kepada pengguna untuk membekalkan beban AC.

Ia bermula dengan fakta bahawa pada tahun 1885 Tesla bersara dari Edison dan bersama-sama dengan Westinghouse memperoleh beberapa transformer Golar-Gibbs dan alternator yang dikeluarkan oleh Siemens & Halske, kemudian dengan sokongan Westinghouse dia memulakan eksperimennya sendiri. Akibatnya, setahun selepas eksperimen bermula, loji kuasa 500 volt pertama mula beroperasi di Great Barrington, Massachusetts.

Tidak ada motor yang sesuai untuk kuasa AC yang cekap, dan sudah pada tahun 1882 Tesla mencipta motor elektrik polifasa, paten yang diterimanya pada tahun 1888, pada tahun yang sama meter AC pertama muncul. Sistem tiga fasa telah diperkenalkan di Frankfurt am Main pada pameran pada tahun 1891, dan pada tahun 1893 Westinghouse memenangi tender untuk membina loji kuasa di Niagara Falls. Tesla percaya bahawa tenaga loji hidroelektrik ini akan mencukupi untuk seluruh Amerika Syarikat.

Untuk mendamaikan Tesla dan Edison, Syarikat Kuasa Niagara menugaskan Edison untuk membina talian kuasa dari stesen Air Terjun Niagara ke bandar Buffalo. Akibatnya, General Electric, yang dimiliki oleh Edison, membeli syarikat Thomson-Houston, yang mengeluarkan mesin AC, dan mula mengeluarkannya sendiri.

Jadi Edison mendapat wang itu sekali lagi, tetapi publisiti anti-AC tidak berhenti-dia menerbitkan dan mengedarkan dalam akhbar gambar-gambar pelaksanaan hukuman mati oleh AC Topsy gajah yang memijak tiga pekerja sarkas di Luna Park di New York pada tahun 1903.

Arus Terus dan Ulang-alik—Kebaikan dan Keburukan

Dari segi sejarah, arus terus telah digunakan secara meluas untuk menggerakkan motor elektrik yang teruja dengan siri dalam pengangkutan. Motor sedemikian adalah baik kerana ia menghasilkan tork yang tinggi pada bilangan pusingan yang rendah seminit, dan bilangan putaran ini boleh diselaraskan dengan mudah dengan hanya mengubah voltan DC yang dibekalkan kepada belitan medan motor atau oleh reostat.

Motor DC mampu menukar arah putarannya hampir serta-merta apabila kekutuban bekalan kepada belitan medan berubah. Jadi, motor DC masih digunakan secara meluas pada lokomotif diesel, lokomotif elektrik, trem, bas troli, pada pelbagai lif dan kren.

Arus terus boleh digunakan untuk menghidupkan lampu pijar, pelbagai peranti elektrolisis industri, penyaduran elektrik, kimpalan tanpa masalah; ia juga berjaya digunakan untuk menggerakkan peralatan perubatan yang kompleks.

Sudah tentu, arus terus berguna dalam kejuruteraan elektrik, kerana litar yang sepadan mudah dikira dan mudah dikawal, bukan untuk apa-apa bahawa pada tahun 1887 di Amerika Syarikat terdapat lebih daripada seratus loji kuasa arus terus, kerja yang telah diketuai oleh syarikat Thomas Alva Edison. Jelas sekali, DC adalah mudah apabila tiada penukaran diperlukan, iaitu. peningkatan atau penurunan voltan, ini adalah kelemahan utama arus terus.

Walaupun usaha Edison untuk memperkenalkan sistem penghantaran arus terus, sistem sedemikian juga mempunyai kelemahan yang ketara—keperluan untuk menggunakan sejumlah besar bahan dan kerugian penghantaran yang ketara.

Hakikatnya ialah voltan dalam talian DC pertama tidak melebihi 200 volt, dan elektrik boleh dihantar pada jarak tidak lebih daripada 1.5 km dari loji kuasa, manakala banyak tenaga hilang semasa penghantaran (ingat Undang-undang Joule-Lenz).

Sekiranya masih perlu untuk menghantar lebih banyak kuasa pada jarak yang lebih jauh, wayar berat yang tebal terpaksa digunakan dan ini ternyata sangat mahal.

Pada tahun 1893, Nikola Tesla mula memperkenalkan sistem ACnya, yang mempamerkan kecekapan tinggi kerana sifat AC. Arus ulang alik boleh ditukar dengan mudah menggunakan transformer, meningkatkan voltan, dan kemudian menjadi mungkin untuk memindahkan tenaga elektrik ke beberapa kilometer dengan kerugian yang minimum.

Ini kerana apabila kuasa yang sama dibekalkan melalui wayar, arus boleh dikurangkan disebabkan oleh peningkatan voltan, oleh itu kehilangan penghantaran adalah kurang dan keratan rentas wayar yang diperlukan dikurangkan dengan sewajarnya. Inilah sebabnya mengapa grid AC telah mula diperkenalkan di seluruh dunia.

Motor tak segerak dalam mesin dan mesin pemotong logam, relau aruhan dibekalkan dengan arus ulang alik; mereka juga boleh menyalakan lampu pijar mudah dan sebarang beban aktif lain. Motor tak segerak dan transformer merevolusikan kejuruteraan elektrik dengan tepat kerana arus ulang alik.

Jika arus terus diperlukan untuk tujuan tertentu, contohnya untuk mengecas bateri, kini ia sentiasa boleh diperolehi daripada arus ulang alik dengan bantuan penerus.