Тесла против Эдисона: 9 вопросов о «войне токов»
Почему «война токов» так называется? Какую роль в ней сыграл электросчетчик, а какую — электрический стул? И кто
1. Почему «война токов» так называется?
«Войной токов» принято называть противостояние в конце XIX века двух изобретателей: Томаса Эдисона и Николы Теслы, которого поддержал крупный американский промышленник и инженер Джордж Вестингауз. Эдисон выступал за постоянный ток, а Тесла — за переменный. Оба типа тока способны питать электроприборы и средства связи, однако проявляют себя
Исторически первыми появились генераторы постоянного тока В качестве одной из первых таких машин можно привести электродвигатель постоянного тока Бориса Якоби, представленный им в 1834 году.. Они обладали небольшим напряжением, были способны запитывать электрические лампочки и обеспечивать передачу сигналов связи — правда, только на небольшие расстояния, до 1–2 км. На большой дистанции напряжение падало и повышалось сопротивление сети.
Переменный ток передается с более высоким напряжением, поэтому он может обеспечить более эффективную передачу энергии на дальние расстояния. Его энергию можно использовать не только для снабжения маломощных осветительных приборов, но и, например, на промышленных предприятиях с тяжелой техникой. Импульс к развитию машины переменного тока получили в
2. Кто такие Эдисон и Тесла?
Томас Эдисон (1847–1931) — американский изобретатель и предприниматель. В юности он был телеграфистом, интересовался электротехникой, увлеченно чинил и совершенствовал аппараты. Примерно в 1869 году Эдисон впервые продает свой патент. Это был патент на усовершенствованный биржевой тикер — систему телеграфирования биржевых данных. В
Наладив производство динамо-машин Устаревшее название электрогенератора — устройства, которое позволяет преобразовывать электрическую энергию в механическую энергию и наоборот. Одну из наиболее известных моделей динамо-машин разработал в 1866 году Вернер Сименс, основатель компании Siemens., кабелей, лампочек, в 1882 году Эдисон запустил электростанции постоянного тока в Лондоне и Нью-Йорке. В
Никола Тесла (1856–1943) — инженер и изобретатель сербского происхождения. Известным его сделала разработка двигателей переменного тока и идея о том, что передавать электроэнергию и сообщения можно без проводов. В историю он вошел как экстравагантная и даже одиозная фигура, его биография окутана загадками и мифами. В 1882 году, размышляя над проблемой, которую сформулировал еще в
3. Что они не поделили?
В том же 1882 году Тесла приехал в парижское представительство Continental Edison Company, где предложил идею нового двигателя. Вместо того чтобы рассмотреть предложение, Теслу отправили на строительство проблемной электростанции для железнодорожного вокзала Страсбурга. Тесла помог ее запустить, но, когда он вернулся в Париж за обещанным гонораром, компания отказалась выплачивать деньги.
Не оставляя своих идей в области электротехники, Тесла поехал в США и устроился инженером по ремонту генераторов постоянного тока в Edison Machine Works. В компании Тесле предложили усовершенствовать машины постоянного тока и пообещали внушительную премию — по некоторым данным, 50 тысяч долларов. Тесла вскоре представил 24 варианта новых генераторов. Эдисон работу одобрил, но деньги платить отказался, пошутив, что сербский эмигрант плохо понимает американский юмор. По другой версии этого события, сам Тесла предложил компании купить у него патент за 50 тысяч долларов, но в компании только посмеялись. Так или иначе, с этого момента Эдисон стал для Теслы врагом на всю жизнь.
Тесла покинул компанию Эдисона, но потенциал в его разработках увидел Джордж Вестингауз, который хорошо ориентировался в индустрии и знал слабые стороны электростанций постоянного тока. Он хотел использовать идеи Теслы, чтобы обойти эти недостатки.
4. В чем был интерес Вестингауза?
Станции и аппараты переменного тока Вестингауза с середины
5. Какую роль в «войне токов» сыграл простой электросчетчик?
Эдисон разработал в своей лаборатории счетчик электроэнергии и получил на него патент в 1881 году. Таких патентов затем было несколько. Электрические измерительные приборы существовали до этого, ученые активно стали изобретать и изготавливать их с начала XIX века, когда появились первые электрические батареи и исследования электричества начали смещаться от фиксирования качественных характеристик явления к количественным До первой трети XIX века электричество исследовали качественно и фиксировали скорее его проявляения, например свет, дрожание воздуха или буквально удар током. Чтобы измерять ток количественно, ученые создавали гальванометры и различные измерители сопротивления..
Разработка Эдисона важна тем, что новый счетчик стал элементом централизованной системы энергоснабжения и освещения, превратив электричество в коммерческий товар. Это был своего рода последний штрих, делающий целостной всю систему: электростанция, провода, лампы и счетчик, фиксирующий отношения компании и потребителя.
Электроснабжение по такой системе было организовано компанией Эдисона в Нью-Йорке в 1882 году. По замыслу ученого, устройство для измерения электроэнергии должно было работать по тому же принципу, что и знакомый потребителям газовый счетчик. Однако, в отличие от газа, электричество не имеет веса и запаха, поэтому его нужно было измерять по косвенным признакам. Счетчик Эдисона был основан на фарадеевском законе электролиза, согласно которому масса вещества, осажденного на электроде, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод. Специфика такой конструкции счетчика заключалась в том, что пользователи не могли самостоятельно провести измерения. Сотрудники компании раз в месяц отключали счетчики, снимали электроды, отвозили их в лабораторию, где на основе данных взвешивания рассчитывалось потребление электроэнергии, а затем выставлялся счет по почте. Этот метод был для потребителей неудобным и непрозрачным. Кроме того, электролитический принцип подходил для системы на постоянном токе, но не подходил для системы на переменном Для измерения переменного тока были созданы индукционные счетчики, в которых под воздействием двух полей переменного тока приводится в движение диск, который затем начинает вращать отсчетное устройство. На протяжении XIX века над такими счетчиками работали Галилео Феррарис, Отто Титус Блати и Оливер Шелленбергер..
В контексте «войны токов» изобретение счетчика было важным в том смысле, что закрепило за электричеством статус массового исчислимого товара, позволило выстроить рынок электроэнергии. Внедрение генераторов переменного тока подразумевало передел этого рынка.
6. Правда, что все боялись переменного тока?
Электричество было модной темой в американской прессе и публичном дискурсе 1880-х годов. С электричеством связывали надежды на прогресс, описывали как революционную технологию, способную освещать, приводить в движение и даже лечить. Однако был и страх. Помимо компании Эдисона, в Нью-Йорке функционировали еще ряд компаний, предлагавших освещение и телеграфную связь. Они, по замечаниям журналистов J. P. Sullivan. 1889 Overhead Wire Panic in New York City // IEEE Power Engineering Review. December 1995., буквально опутывали город огромным количеством проводов, которые застилали небо. Далеко не все провода поддерживались в хорошем состоянии, были оголенные отрезки. Количество несчастных случаев, связанных с электричеством, росло. С мая 1887 года по сентябрь 1889 года семнадцать жителей Нью-Йорка погибли от электрического тока. Страх перед электричеством усиливался и был использован «войной токов». Можно сказать, что Эдисон старался играть на усиливающемся страхе и негодовании ньюйоркцев. Нью-йоркская пресса тут же переключилась с сюжетов о сравнительных достоинствах газового и электрического освещения на репортажи о «смертях от провода», и каждый такой репортаж еще сильнее раздувал страх публики перед высоковольтным переменным током.
7. А электрический стул здесь при чем?
Историю внедрения казни посредством электричества можно рассматривать как сюжет публичного противостояния между компаниями Эдисона и Вестингауза. Хитроумный пиар преследовал экономические интересы, но опирался на идею гуманизма технологического прогресса.
С
Одной из ведущих фигур в техническом воплощении закона о казни был Гарольд П. Браун. В конце
Первым осужденным на казнь на электрическом стуле был убийца Уильям Кеммлер. Вестингауз чувствовал, что его деловые интересы находятся под угрозой, поэтому он нанял для Кеммлера лучших юристов. Они строили защиту на том, что использование электричества для казни неконституционно и что его смертельная сила не доказана. Общественность клеймила защитников обвиняемого за то, что они лишь отстаивают экономические интересы компании. Казнь состоялась в 1890 году, она была долгой и болезненной. Тем не менее первый опыт такой казни был признан удачным и проложил дорогу последующему развитию этой технологии.
В 1901 году кинокомпанией Эдисона была снята серия фильмов о деятельности президента США Уильяма МакКинли. Один из эпизодов был посвящен казни его убийцы — анархиста Леона Чолгоша. Для этого в тюрьме Оберн (штат Нью-Йорк) реконструировали процесс исполнения приговора. В фильме были показаны технологические детали, а казнь была представлена в нейтральном научно-медицинском ключе без эмоций и страданий.
8. Кто все-таки изобрел лампочку?
Назвать одного-единственного создателя лампочки трудно. К этому приложили руки многие изобретатели.
Использование электричества для создания искусственного источника света обсуждали с начала XIX века. В 1802 году член-корреспондент Петербургской академии наук Василий Петров обнаружил явление электрической дуги, то есть возникновение электрического разряда в газе Газ сам по себе является изолятором, в нем нет носителей заряда. Но при образовании в газе большого количества электрически заряженных частиц — свободных электронов с отрицательным знаком заряда и положительно и отрицательно заряженных ионов — он начинает проводить ток.. Изобретатели экспериментировали с разными конструкциями источников тока и материалом электродов. Например, во время коронации Александра II в 1856 году была организована иллюминация с помощью дуговых фонарей, изготовленных изобретателем Александром Шпаковским.
В 1873 году электротехник Александр Лодыгин, откачав из колбы воздух, создал электрические лампы накаливания, способные гореть более 700 часов. Он получил патенты на свое изобретение в России и нескольких европейских странах.
Одним из примеров успешной технологии, основанной на явлении электрической дуги и впоследствии получившей широкое распространение, стала угольная лампа, созданная Павлом Яблочковым, так называемая «электрическая свеча». В 1875 году Яблочков уехал в Париж, где сконструировал промышленный образец электрической лампы. А в
В свою очередь, Томас Эдисон создал лампу, превосходящую прочие по надежности и ставшую коммерчески успешной. Скорее всего, он был знаком со «свечой Яблочкова» и лампой накаливания с вольфрамовыми нитями Лодыгина, но усовершенствовал конструкцию лампы. Он экспериментировал с различными материалами нагревательного элемента, пробовал платину, бор, хром, в 1879 году получил патент, подтверждающий изобретение лампы накаливания с платиновой нитью, а в 1880 году — патент на лампу накаливания с угольной нитью. Пытаясь усовершенствовать нить, он также экспериментировал с высококачественным бристольским картоном и натуральными растительными волокнами — по его заданию ботаники собирали образцы в Южной Америке, на Кубе, в Австралии. Наиболее подходящим оказался бамбук.
1 января 1880 года в лаборатории Эдисона в Менло-Парке состоялась масштабная демонстрация новой системы освещения, на которую прибыло более 3000 человек. После успешной презентации Эдисон получил множество запросов на установку освещения. Началось массовое распространение его ламп. К началу «войны токов» эдисоновское изобретение было неотъемлемой частью рынка электроэнергии.
9. Когда и чем закончилась «война токов»?
Финальным аккордом противостояния Эдисона и Теслы стала Всемирная выставка в Чикаго в 1893 году. Вестингауз вместе с Теслой выиграли тендер на освещение мероприятия и установили 200 тысяч ламп, работавших от переменного тока. А в 1894 году Вестингауз построил на Ниагарском водопаде крупную гидроэлектростанцию, работавшую на трехфазном генераторе переменного тока Такой генератор производит три отдельные волны переменного тока, что обеспечивает более стабильное и эффективное распределение энергии.. Она передавала энергию на большие расстояния на повышенном напряжении. Это было триумфом переменного тока и поражением постоянного.
Однако история соперничества постоянного и переменного тока на этом не закончилась. Можно привести пример из советской электрификации. Советские инженеры и экономисты в начале
В этих условиях постоянный ток становился воплощением идеи масштабирования электрификации. Чем длиннее была линия электропередачи и чем больше была передаваемая мощность, тем выше (а не ниже!) становилась пропускная способность и экономическая выгода. Тогда, в
связывали именно с постоянным током возможность перебрасывать миллионы киловаттов на тысячи километров, обеспечивая технологическое и материальное изобилие страны.
Забегая вперед, отметим, что линии постоянного тока не стали в советской системе единственными или универсальными, однако действительно показали свою эффективность и применяются в России и мире по сей день.
