Războiul curenților – Tesla vs. Edison

Confruntarea dintre Nikola Tesla și Thomas Edison de la sfârșitul secolului al XIX-lea poate fi numită un adevărat război și nu degeaba se mai numește rivalitatea lor, în a cărei tehnologie de transmitere a energiei electrice va deveni dominantă în lume. „Războiul Curenților”.

Tehnologia liniilor de curent alternativ ale Tesla sau a liniilor lui Edison este o adevărată controversă de epocă, punct care a fost pus abia la sfârșitul anului 2007, odată cu finalizarea definitivă a tranziției New York-ului la rețelele de curent alternativ, în favoarea Tesla.

Primele generatoare electrice generatoare de curent continuu au permis conectarea ușoară la linie și deci la consumatori, în timp ce alternatoarele necesitau sincronizarea cu sistemul de alimentare conectat.

Este important că consumatorii proiectați pentru curent alternativ nu au existat inițial și a fost inventată o modificare eficientă a unui motor cu inducție proiectat direct pentru alimentarea cu curent alternativ. Nikola Tesla abia în 1888, adică la șase ani după ce Edison a început prima centrală electrică cu curent continuu din Londra.

După ce Edison și-a patentat sistemul de generare și distribuire a curentului continuu în 1880, care includea trei fire – zero, plus 110 volți și minus 110 volți, marele inventator al becului era acum încrezător că „va face iluminatul electric atât de ieftin. că numai cei bogați vor folosi lumânări. »

Deci, așa cum am menționat mai sus, prima centrală electrică de curent continuu a fost lansată de Edison în ianuarie 1882 la Londra, câteva luni mai târziu în Manhattan, iar până în 1887 mai mult de o sută de centrale electrice Edison DC funcționau în Statele Unite. Tesla lucra pentru Edison la acea vreme.

În ciuda viitorului aparent luminos al sistemelor DC ale lui Edison, acestea aveau un dezavantaj foarte semnificativ. Firele erau folosite pentru a transfera energie electrică pe o distanță, iar pe măsură ce lungimea firului crește, după cum știți, rezistența acestuia crește și, prin urmare, există pierderi de încălzire inevitabile. Astfel, problema a necesitat o soluție — pentru a reduce rezistența firelor, pentru a le face mai groase sau pentru a crește tensiunea pentru a reduce curentul.

La acel moment, nu existau metode eficiente de creștere a tensiunii de curent continuu, iar tensiunea în linii nu depășea încă 200 de volți, astfel încât era posibil să se livreze o putere semnificativă doar pe o distanță de cel mult 1,5 km și dacă necesitatea de a transfera energie electrică suplimentar, există fire scumpe cu o secțiune transversală mare.

Așadar, în 1893, Nikola Tesla și investitorul său, antreprenorul George Westinghouse, au primit ordin de a ilumina un târg din Chicago cu două sute de mii de becuri. A fost o victorie.Trei ani mai târziu, prima centrală hidroelectrică cu curent alternativ a fost construită la Cascada Niagara pentru a transmite energie electrică în orașul Buffalo din apropiere.

Cu alte cuvinte, până în 1928 SUA încetaseră deja să dezvolte sisteme de curent continuu, pe deplin convinse de avantajele curentului alternativ. După alți 70 de ani, a început dezmembrarea acestora, până în 1998 numărul utilizatorilor de curent continuu din New York nu a depășit 4.600, iar până în 2007 nu a mai rămas niciunul, când inginerul șef al Consolidated Edison a tăiat simbolic cablul și „Războiul Curenții” se terminase.

Trecerea la curent alternativ l-a lovit puternic pe Edison în buzunar și, simțindu-se învins, a început să dea în judecată pentru încălcarea drepturilor sale de brevet, dar deciziile judecătorilor nu i-au fost în favoarea. Edison nu s-a oprit, a început să organizeze demonstrații publice în care a ucis animale cu curent alternativ, încercând să convingă pe oricine și pe toată lumea de pericolele folosirii curentului alternativ și invers - siguranța rețelelor sale de curent continuu.

S-a ajuns în cele din urmă la punctul în care, în 1887, partenerul lui Edison, inginerul Harold Brown, a propus executarea criminalilor cu curent alternativ letal. Westinghouse și Tesla nu au furnizat generatoare pentru asta și chiar au angajat un avocat pentru soția sa Kemmer, care a fost condamnată la moarte pe scaunul electric. Dar acest lucru nu a salvat, iar în 1890 Kemmler a fost executat prin curent alternativ, iar Edison a avut grijă ca jurnalistul mituit să arunce cu noroi la Westinghouse pentru asta în ziarul său.

În ciuda relațiilor publice proaste ale lui Edison, sistemul AC al Tesla a fost destinat succesului.Tensiunea AC poate fi crescută ușor și eficient folosind transformatoare și transmisă prin fire pe distanțe de sute de kilometri, fără pierderi mari. Liniile de înaltă tensiune nu necesită utilizarea de conductoare groase, iar scăderea tensiunii în stațiile de transformare a făcut posibilă furnizarea de joasă tensiune a consumatorului pentru a alimenta sarcinile de curent alternativ.

Începe cu faptul că în 1885 Tesla s-a retras din Edison și împreună cu Westinghouse a achiziționat mai multe transformatoare Golar-Gibbs și un alternator fabricat de Siemens & Halske, apoi cu sprijinul Westinghouse și-a început propriile experimente. Drept urmare, la un an de la începutul experimentelor, prima centrală electrică de 500 de volți a început să funcționeze în Great Barrington, Massachusetts.

Atunci nu existau motoare potrivite pentru o putere eficientă de curent alternativ și deja în 1882 Tesla a inventat un motor electric polifazat, brevet pentru care a primit în 1888, în același an a apărut primul contor de curent alternativ. Sistemul trifazat a fost introdus la Frankfurt pe Main la o expoziție în 1891, iar în 1893 Westinghouse a câștigat o licitație pentru construirea unei centrale electrice în Cascada Niagara. Tesla a crezut că energia acestei hidrocentrale ar fi suficientă pentru toată Statele Unite.

Pentru a reconcilia Tesla și Edison, Niagara Power Company ia însărcinat lui Edison să construiască o linie electrică de la stația Niagara Falls până la orașul Buffalo. Ca urmare, General Electric, deținută de Edison, a cumpărat compania Thomson-Houston, care producea mașini de curent alternativ și a început să le producă ea însăși.

Așa că Edison a primit banii din nou, dar publicitatea anti-AC nu s-a oprit – a publicat și a distribuit în ziare imagini cu execuția de către AC a lui Topsy elefantul călcând în picioare trei muncitori de la circ în Luna Park din New York, în 1903.

Curent continuu și alternativ — Avantaje și dezavantaje

Din punct de vedere istoric, curentul continuu a fost utilizat pe scară largă pentru a alimenta motoare electrice excitate în serie în transport. Astfel de motoare sunt bune prin faptul că dezvoltă un cuplu ridicat la un număr mic de rotații pe minut, iar acest număr de rotații poate fi ajustat cu ușurință prin simpla variație a tensiunii continue furnizate înfășurării câmpului motorului sau printr-un reostat.

Motoarele de curent continuu își pot schimba direcția de rotație aproape instantaneu atunci când polaritatea alimentării înfășurării de câmp se schimbă. Deci, motoarele de curent continuu sunt încă utilizate pe scară largă pe locomotive diesel, locomotive electrice, tramvaie, troleibuze, pe diverse lifturi și macarale.

Curentul continuu poate fi folosit pentru a alimenta lămpi cu incandescență, diverse dispozitive industriale de electroliză, galvanizare, sudare fără probleme; este, de asemenea, utilizat cu succes pentru alimentarea echipamentelor medicale complexe.

Desigur, curentul continuu este util în inginerie electrică, deoarece circuitele corespunzătoare sunt ușor de calculat și simplu de controlat, nu degeaba până în 1887 în SUA existau mai mult de o sută de centrale electrice de curent continuu, lucrările la care a fost condus de compania lui Thomas Alva Edison. În mod clar, DC este convenabil atunci când nu este necesară nicio conversie, de exemplu. creșterea sau scăderea tensiunii, acesta este principalul dezavantaj al curentului continuu.

În ciuda eforturilor lui Edison de a introduce sisteme de transmisie cu curent continuu, astfel de sisteme au avut și un dezavantaj semnificativ - nevoia de a utiliza o cantitate mare de materiale și pierderi semnificative de transmisie.

Cert este că tensiunea din primele linii de curent continuu nu depășește 200 de volți, iar electricitatea poate fi transmisă la o distanță de cel mult 1,5 km de centrală, în timp ce multă energie este disipată în timpul transmisiei (rețineți Legea Joule-Lenz).

Dacă era totuși necesar să se transmită mai multă putere pe o distanță mai mare, trebuiau folosite fire groase și grele și acest lucru s-a dovedit a fi foarte scump.

În 1893, Nikola Tesla a început să-și introducă sistemele AC, care prezentau o eficiență ridicată datorită naturii AC. Curentul alternativ poate fi convertit cu ușurință folosind transformatoare, crescând tensiunea, iar apoi a devenit posibilă transferul energiei electrice pe mulți kilometri cu pierderi minime.

Acest lucru se datorează faptului că atunci când aceeași putere este furnizată prin fire, curentul poate fi redus datorită creșterii tensiunii, prin urmare pierderile de transmisie sunt mai mici și secțiunea transversală necesară a firului este redusă în consecință. Acesta este motivul pentru care rețelele AC au început să fie introduse în întreaga lume.

Motoarele asincrone în mașini și mașini de tăiat metal, cuptoarele cu inducție sunt alimentate cu curent alternativ; pot alimenta, de asemenea, lămpi cu incandescență simple și orice altă sarcină activă. Motoarele și transformatoarele asincrone au revoluționat ingineria electrică tocmai datorită curentului alternativ.

Dacă este nevoie de curent continuu într-un anumit scop, de exemplu pentru a încărca bateriile, acum acesta poate fi întotdeauna obținut din curent alternativ cu ajutorul redresoarelor.