Войны токов

Войны токов

Война токов (англ. War of Currents) — противостояние Томаса Эдисона и Николы Тесла (а также Джорджа Вестингауза) в борьбе за использование постоянного и переменного тока соответственно. Война продолжалась более 125 лет и закончилась в конце ноября 2007 года с окончательным переходом Нью-Йорка с постоянного тока на переменный [1].

Эдисон
Вестингауз
Тесла

Содержание

Различия

Генераторы

Генераторы постоянного тока легко подключаются параллельно. Чтобы подавать в сеть переменный ток, требуется соблюдать фазу. Также постоянный ток удобнее для работы систем аварийного электропитания и аккумулирующих станций (станций, которые накапливают энергию в часы «затишья» и отдают в часы пик).

Передача энергии на расстояние

При увеличении расстояния, растёт электрическое сопротивление проводов, и растут потери на их нагрев. Существенно снизить потери можно только снижая сопротивление (делая провода толще) или повышая напряжение (снижая, тем самым, силу тока). Чтобы вчетверо снизить потери, приходится либо вчетверо снижать сопротивление, либо вдвое повышать напряжение. Таким образом, передача энергии на большие расстояние возможна только при использовании тока высокого напряжения.

Поскольку эффективных способов изменять напряжение постоянного тока на тот момент времени не существовало, в электростанциях Эдисона использовалось напряжение, близкое к потребительскому — от 100 до 200 вольт. Такие электростанции могли работать на расстоянии порядка 1.5км от потребителя. Преодолеть это ограничение можно было сложными и дорогими мерами: использованием толстых проводов или строительством целой сети местных электростанций. Другими словами, подход Эдисона не позволял построить мощную электростанцию, снабжающую целый регион, равно как и построить ГЭС в удобном для неё месте.

Напряжение переменного тока легко изменяется с помощью трансформаторов (КПД до 99 %). Это даёт возможность как передавать ток по магистральным линиям весьма высокого напряжения на большие расстояния (сотни километров), так и строить сеть высоковольтных линий меньшего напряжения для поставки энергии на трансформаторные подстанции, а затем и потребителям.

С другой стороны, при высоких частотах переменного тока начинает ощутимо сказываться скин-эффект (отсутствующий при постоянном токе), вынуждающий заменять один толстый проводник пучком тонких.

Потребители

Лампочки лучше работают на постоянном токе. Подходящих двигателей переменного тока на момент появления электрических сетей вообще не существовало — лишь в 1888 году Никола Тесла изобрёл асинхронный электродвигатель, чем окончательно склонил чашу весов на сторону Вестингауза.

Изобретённый Эдисоном счётчик также работал только на постоянном токе.

Безопасность

Переменный ток быстрее приводит к фибрилляции, чем постоянный. Впрочем, в любой коммерчески приемлемой электросети напряжения таковы, что опасным будет и постоянный ток.

История

Первые электросети

В 1878 году Эдисон основывает компанию «Эдисон электрик лайт» (ныне General Electric). К 1879 году закончилась доводка электрической лампочки — одна лампа служила свыше 12 часов. Для современного читателя эта цифра может показаться весьма скромной, но альтернативами в те времена были только свеча, керосиновая лампа и газовое освещение. В 1880 году Эдисон патентует всю систему производства и распространения электроэнергии, которая включала три провода — нулевой и ±110 вольт (это снижало материалоёмкость при тех же потерях энергии). Одновременно был продемонстрирован невиданный доселе срок жизни лампочки — 1200 часов. Именно тогда Эдисон сказал: «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешёвым, что только богачи будут жечь свечи».

В январе 1882 года Эдисон запускает первую электростанцию в Лондоне, а несколькими месяцами позже — в Манхэттене. К 1887 году в США существовало более сотни электростанций постоянного тока, работавших на трёхпроводной системе Эдисона.

Появление переменного тока

В отличие от Эдисона, который проявил себя неутомимым экспериментатором и умелым бизнесменом, сторонники переменного тока основательно знали математику и физику. Ознакомившись с патентом Эдисона, Джордж Вестингауз обнаружил слабое звено его системы — большие потери мощности в проводах.

В 1881 году Люсьен Голар (Франция) и Джон Гиббс (Великобритания) демонстрируют первый трансформатор, пригодный для работы на высоких мощностях. В 1885 Вестингауз покупает несколько трансформаторов Голара-Гиббса и генератор переменного тока производства Siemens & Halske и начинает эксперименты. Через год начинает работу первая 500-вольтовая ГЭС переменного тока в Грейт-Баррингтоне (штат Массачусеттс).

Распространению переменного тока мешало и отсутствие моторов и счётчиков. В 1882 году Тесла изобретает многофазный электромотор, патент на который был получен в 1888 году. В 1884 году Тесла появляется в США. После года успешной работы Эдисон отказывает Тесле в повышении зарплаты[2], и Тесла уходит к Вестингаузу. В 1888 году появляется первый счётчик переменного тока.

Электрический стул

Переход на переменный ток должен был стать финансовым поражением Эдисона, который зарабатывал немалую часть денег на патентных отчислениях. Чувствуя своё поражение, Эдисон подал в суд за нарушение патентов, но решение суда было не в его пользу[3].

Тогда Эдисон занялся чёрным пиаром, публично демонстрируя убийства животных переменным током. К тому же, примерно в то же время некто Поуп был убит пробитым трансформатором, стоявшим у него в подвале; это происшествие было широко освещено прессой. Наконец, в 1887 году финансируемый Эдисоном инженер Гарольд Браун предложил идею убивать преступников током — разумеется, «опасным» переменным, а не «безопасным» постоянным.

Вестингауз, резкий противник использования электричества для казни, отказался поставлять генераторы переменного тока для этой цели (добывать их пришлось окольными путями), нанял адвокатов приговорённому к казни на электрическом стуле Кеммлеру, который убил жену топором. Адвокаты требовали отменить приговор, как противоречащий Конституции США, запрещающей «жестокие и необычные наказания». Несмотря на их старания, в 1890 году произошла первая казнь на электрическом стуле. Эдисон подкупил газетчика, и на следующий день в газете появилась статья «Вестингауз казнил Кеммлера». Казнь выглядела настолько ужасно, что Вестингауз ответил на это однозначно: «Топором бы у них вышло лучше».

Ниагарский водопад

В 1891 году трёхфазная система переменного тока была представлена консорциумом во главе с Франкфурте-на-Майне. В 1893 году Вестингауз выиграл тендер на строительство электростанции на Ниагарском водопаде. По словам Теслы, «мощности водопада хватит на все США». Чтобы примирить Вестингауза и Эдисона, последнему досталось строительство линии электропередачи, ведущей от электростанции в Баффало — ближайший крупный город.

В конце концов General Electric купила компанию «Томсон-Хьюстон», производившую машины переменного тока, и сама начала их производство. Тем не менее, антиреклама переменного тока продолжалась — в частности, Эдисон самолично заснял казнь электрическим током слонихи Топси, растоптавшей троих людей и за это умерщвлённой в 1903 году[4].

Сворачивание сетей постоянного тока

Электроснабжение постоянным током неохотно сдавало свои позиции. Хотя уже в начале XX века большинство электростанций выдавали переменный ток, существовало немало потребителей постоянного тока. Переменный ток для них преобразовывался в постоянный с помощью ртутных выпрямителей. Электростанции постоянного тока строились вплоть до 1920-х годов. Хельсинки окончательно перешли на переменный ток в 1940-х годах, Стокгольм в 1960-х. Тем не менее, в США вплоть до 90-х годов существовало 4,6 тыс. разрозненных потребителей постоянного тока, и в 1998 году начались попытки перевести их на переменный ток.

С исчезновением последнего потребителя постоянного тока, в ноябре 2007 года главный инженер компании «Консолидейтед Эдисон», которая предоставляла электроснабжение постоянным током, перерезал символический кабель. Это и положило конец «войне токов».

Современное применение постоянного тока

Несмотря на то, что в крупных энергосистемах лучше переменный ток, существует немало сетей постоянного тока.

  • Тяговые электродвигатели железной дороги, особенно метро. На железных дорогах до сих пор есть разделение на электрификацию переменным и постоянным током.
  • Различные локальные электросети, не выдающие тока в общую энергосистему.
    • Электролиз осуществляется только постоянным током. Это довольно мощные потребители (в частности, заводы по производству алюминия).
    • Низковольтная электроника (микропроцессорные устройства, электросвязь, игрушки, охранная сигнализация и т. д.).
    • Бортовые сети автомобилей, самолётов и т. д.
    • Системы аварийного питания.
  • Линии электропередачи сверхвысокого напряжения, применяемые для передачи электроэнергии на дальние расстояния и по подводным кабелям[5]. Рассинхронизация сетей по фазе в первом случае и высокая ёмкость ЛЭП во втором делают переменный ток непригодным. В таких ЛЭП применяются ртутные или полупроводниковые выпрямители и преобразователи, и к войне токов это не имеет никакого отношения.

См. также

Сторонники переменного тока

Тесла Никола, Sebastian Ziani de Ferranti, Вестингауз Джордж, Charles Proteus Steinmetz, Charles Frederick Scott

Сторонники постоянного тока

Эдисон Томас Алва, Arthur Edwin Kennelly, Harold P. Brown

Ссылки

Источники

Примечания

  1. http://www.newizv.ru/news/2007-12-12/81408/
  2. По другой версии (скорее всего, неправдоподобной), Эдисон пообещал Тесле 50 тыс. $ (около 1 млн в пересчёте на современные доллары), но потом сказал, что пошутил.
  3. Назначение патентов — защищать решение, а не задачу. См. Патент.
  4. Electrocution of Elephant на IMDB
  5. http://spbet.narod.ru/studies/seti7.htm

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать реферат

Полезное


Смотреть что такое "Войны токов" в других словарях:

  • Электрический стул — тюрьмы Синг Синг Электрический стул (англ. electric chair)  приспособление, с помощью которого в некоторых штатах США приводятся в исполнение смертные приговоры …   Википедия

  • Вологдин, Валентин Петрович — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Вологдин. Валентин Петрович Вологдин …   Википедия

  • Доливо-Добровольский, Михаил Осипович — [21 дек. 1861 (2 янв. 1862) 15 ноября 1919] рус. электротехник. Родился в Петербурге в семье чиновника. В 1878 поступил в Рижский политехнич. ин т. За участие в политич. выступлениях студенчества Д. Д. был исключен из ин та без правд поступления… …   Большая биографическая энциклопедия

  • Телеграф — (Telegraph) Определение телеграфа, виды телеграфа Определение телеграфа, виды телеграфа, телеграф в наше время Содержание Содержание Определение Примитивные виды связи: огонь, дым и отражённый свет Оптический Первые шаги Гелиограф Телеграф Гука… …   Энциклопедия инвестора

  • СССР. Технические науки —         Авиационная наука и техника          В дореволюционной России был построен ряд самолётов оригинальной конструкции. Свои самолёты создали (1909 1914) Я. М. Гаккель, Д. П. Григорович, В. А. Слесарев и др. Был построен 4 моторный самолёт… …   Большая советская энциклопедия

  • Технологическая и индустриальная история США — Запуск космического корабля Аполлон 11 с Космического центра Кеннеди на Луну в 1969 г. Технологическая и индустриальная история США описывает формирование наиболее мощной и техно …   Википедия

  • Радио — (Radio) Определение радио, история возникновения радио Определение радио, история возникновения радио, радиовещание Содержание Содержание 1.Главное о . 2.История возникновения радио. Вопрос о приорва в изобретении радио. 3.Радиовещание.… …   Энциклопедия инвестора

  • СССР. Естественные науки —         Математика          Научные исследования в области математики начали проводиться в России с 18 в., когда членами Петербургской АН стали Л. Эйлер, Д. Бернулли и другие западноевропейские учёные. По замыслу Петра I академики иностранцы… …   Большая советская энциклопедия

  • "СИМЕНС" — ( Siemens ) западногерм. концерн электротехнич. пром сти. Начало концерну С. положило основанное в 1847 Э. В. Сименсом об во Сименс и Хальске ; в 1903 в результате слияния отделения сильных токов этого об ва с об вом Шуккерт и К° образовалось об… …   Советская историческая энциклопедия

  • Тесла, Никола — У этого термина существуют и другие значения, см. Тесла. Никола Тесла серб. Никола Тесла …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»