Рат струја — Тесла против Едисона

Сукоб Николе Тесле и Томаса Едисона с краја 19. века може се назвати правим ратом, а није залудно њихово ривалство, у чијој ће технологији преноса електричне енергије постати доминантна у свету, још увек назива „Рат струја“.

Технологија Теслиних водова наизменичне струје или Едисонових линија је права епохална полемика, тачка која је постављена тек крајем 2007. године, коначним завршетком преласка Њујорка на мреже наизменичне струје, у корист Тесле.

Први електрогенератори који су генерисали једносмерну струју омогућавали су лако повезивање на линију, а самим тим и на потрошаче, док су алтернатори захтевали синхронизацију са прикљученим електроенергетским системом.

Важно је да потрошачи дизајнирани за наизменичну струју првобитно нису постојали, а измишљена је ефикасна модификација индукционог мотора дизајнираног директно за напајање наизменичном струјом. Никола Тесла тек 1888. године, односно шест година након што је Едисон покренуо прву електрану једносмерне струје у Лондону.

Након што је Едисон патентирао свој систем за генерисање и дистрибуцију струје једносмерне струје 1880. године, који је укључивао три жице — нула, плус 110 волти и минус 110 волти, велики проналазач сијалице је сада био уверен да ће „електрично осветљење учинити тако јефтином да ће само богати користити свеће. »

Дакле, као што је горе поменуто, прву електрану на једносмерну струју Едисон је покренуо јануара 1882. у Лондону, неколико месеци касније на Менхетну, а до 1887. више од стотину Едисонових електрана једносмерне струје радило је у Сједињеним Државама. Тесла је у то време радио за Едисона.

Упркос наизглед светлој будућности Едисонових ДЦ система, они су имали веома значајан недостатак. Жице су коришћене за пренос електричне енергије на даљину, а како се дужина жице повећава, као што знате, њен отпор расте и због тога долази до неизбежних губитака у грејању. Према томе, проблем је захтевао решење - да се смањи отпор жица, да их учини дебљим или да се повећа напон да би се смањила струја.

У то време није било ефикасних метода повећања напона једносмерне струје, а напон у водовима још није прелазио 200 волти, тако да је било могуће испоручити значајну снагу само на удаљености не већој од 1,5 км, а ако потреба за додатним преносом електричне енергије, постоје скупе жице са великим попречним пресеком.

Тако су 1893. године Никола Тесла и његов инвеститор, предузетник Џорџ Вестингхаус, добили налог да са две стотине хиљада сијалица осветле сајам у Чикагу. Била је то победа.Три године касније, прва хидроелектрана наизменичне струје изграђена је на Нијагариним водопадима за пренос електричне енергије у оближњи град Бафало.

Другим речима, до 1928. САД су већ престале да развијају системе једносмерне струје, потпуно уверене у предности наизменичне струје. После још 70 година почело је њихово демонтажо, до 1998. број корисника једносмерне струје у Њујорку није премашио 4.600, а до 2007. више их није било, када је главни инжењер Цонсолидатед Едисон симболично пресекао кабл и „Рат света Токови“ је било готово.

Прелазак на наизменичну струју тешко је ударио Едисона по џепу и, осећајући се пораженим, почео је да тужи за повреду својих патентних права, али одлуке судија нису му ишле у прилог. Едисон се није зауставио, почео је да организује јавне демонстрације на којима је убијао животиње наизменичном струјом, покушавајући да убеди свакога и свакога у опасност коришћења наизменичне струје, и обрнуто – у безбедност својих једносмерних мрежа.

На крају је дошло до тога да је 1887. Едисонов партнер, инжењер Харолд Браун, предложио погубљење криминалаца смртоносном наизменичном струјом. Вестингхаус и Тесла нису испоручили генераторе за ово, већ су чак ангажовали адвоката за његову супругу Кемер, која је осуђена на смрт у електричној столици. Али то није спасило, и 1890. Кемлер је погубљен наизменичном струјом, а Едисон се побринуо да потплаћени новинар за то у својим новинама баци блато на Вестингхауса.

Упркос Едисоновом континуираном лошем ПР-у, Теслин систем наизменичне струје био је предодређен за успех.Наизменични напон се може лако и ефикасно повећати коришћењем трансформатора и пренети преко жица на удаљености од стотина километара без већих губитака. Високонапонски водови не захтевају употребу дебелих проводника, а смањење напона у трансформаторским станицама омогућило је снабдевање потрошача ниским напоном за напајање наизменичном струјом.

Почиње чињеницом да се 1885. Тесла повукао из Едисона и заједно са Вестингхаусом набавио неколико Голар-Гибсових трансформатора и алтернатор произвођача Сиеменс & Халске, а затим је уз подршку Вестингхауса започео сопствене експерименте. Као резултат тога, годину дана након почетка експеримената, прва електрана од 500 волти почела је да ради у Греат Баррингтону, Массацхусеттс.

Тада није било мотора погодних за ефикасно напајање наизменичном струјом, а већ 1882. Тесла је изумео полифазни електромотор, патент за који је добио 1888. године, исте године када се појавио први мерач наизменичне струје. Трофазни систем је представљен у Франкфурту на Мајни на изложби 1891. године, а Вестингхаус је 1893. победио на тендеру за изградњу електране у Нијагариним водопадима. Тесла је веровао да ће енергија ове хидроелектране бити довољна за читаве Сједињене Америчке Државе.

Да би помирио Теслу и Едисона, Ниагара Повер Цомпани је наручила од Едисона да изгради далековод од станице Нијагарини водопади до града Бафала. Као резултат тога, Генерал Елецтриц, у власништву Едисона, купио је компанију Тхомсон-Хустон, која је производила машине наизменичне струје, и почела да их сама производи.

Тако је Едисон поново добио новац, али анти-АЦ публицитет није престао – објавио је и дистрибуирао у новинама слике на којима је АЦ погубио Топсија слона који гази три радника циркуса у њујоршком Луна Парку 1903. године.

Једносмерна и наизменична струја—предности и недостаци

Историјски гледано, једносмерна струја се широко користила за напајање серијски побуђених електромотора у транспорту. Такви мотори су добри по томе што развијају велики обртни момент при малом броју обртаја у минути, а овај број обртаја се може лако подесити једноставним променом једносмерног напона који се доводи до намотаја поља мотора или помоћу реостата.

ДЦ мотори су у стању да промене правац ротације скоро тренутно када се промени поларитет напајања намотаја поља. Дакле, ДЦ мотори се и даље широко користе на дизел локомотивама, електричним локомотивама, трамвајима, тролејбусима, на разним лифтовима и дизалицама.

Једносмерна струја се може користити за напајање сијалица са жарном нити, разних индустријских уређаја за електролизу, галванизације, заваривања без проблема; такође се успешно користи за напајање сложене медицинске опреме.

Наравно, једносмерна струја је корисна у електротехници, пошто се одговарајућа кола лако израчунавају и лако се контролишу, није узалуд да је до 1887. године у САД постојало више од сто електрана једносмерне струје, рад на којима је је предводила компанија Томаса Алве Едисона. Јасно, ДЦ је згодан када није потребна конверзија, тј. повећање или смањење напона, ово је главни недостатак једносмерне струје.

Упркос Едисоновим напорима да уведе преносне системе једносмерне струје, такви системи су такође имали значајан недостатак — потребу за коришћењем велике количине материјала и значајних губитака у преносу.

Чињеница је да напон у првим ДЦ линијама не прелази 200 волти, а електрична енергија се може преносити на удаљености не већој од 1,5 км од електране, док се током преноса троши много енергије (запамтите Јоуле-Ленцов закон).

Ако је и даље било потребно пренети више снаге на већу удаљеност, морале су се користити дебеле тешке жице и то се показало веома скупо.

Године 1893. Никола Тесла је почео да уводи своје системе наизменичне струје, који су показали високу ефикасност због саме природе наизменичне струје. Наизменична струја се лако може претворити помоћу трансформатора, повећавајући напон, а затим је постало могуће преносити електричну енергију на много километара са минималним губицима.

То је зато што када се иста снага напаја кроз жице, струја се може смањити због повећања напона, стога су губици у преносу мањи и потребан попречни пресек жице се сходно томе смањује. Због тога су АЦ мреже почеле да се уводе широм света.

Асинхрони мотори у машинама и машинама за сечење метала, индукционе пећи се напајају наизменичном струјом; такође могу да напајају једноставне лампе са жарном нити и било које друго активно оптерећење. Асинхрони мотори и трансформатори су направили револуцију у електротехници управо због наизменичне струје.

Ако је једносмерна струја потребна за неку сврху, на пример за пуњење батерија, сада се увек може добити из наизменичне струје уз помоћ исправљача.