Voolude sõda — Tesla vs. Edison
Nikola Tesla ja Thomas Edisoni vastasseisu 19. sajandi lõpul võib nimetada tõeliseks sõjaks ja asjata ei kutsuta nende rivaalitsemist, mille käigus elektrienergia edastamise tehnoloogia maailmas domineerivaks saab, siiani. "Vooluste sõda".
Tesla vahelduvvooluliinide või Edisoni liinide tehnoloogia on tõeline epohhaalne poleemika, millele jõuti alles 2007. aasta lõpus, kui New Yorgi vahelduvvooluvõrkudele üleminek Tesla kasuks viidi lõpule.
Esimesed alalisvoolu tekitavad elektrigeneraatorid võimaldasid lihtsat ühendust liiniga ja seega ka tarbijatega, samas kui generaatorid nõudsid sünkroniseerimist ühendatud elektrisüsteemiga.
Oluline on see, et vahelduvvoolu jaoks mõeldud tarbijaid algselt ei eksisteerinud ja leiutati otse vahelduvvoolu toiteks mõeldud asünkroonmootori tõhus modifikatsioon. Nikola Tesla alles 1888. aastal, st kuus aastat pärast seda, kui Edison alustas Londonis esimese alalisvooluelektrijaama rajamist.
Pärast seda, kui Edison patenteeris 1880. aastal oma alalisvoolu elektri tootmise ja jaotamise süsteemi, mis sisaldas kolme juhet – null, pluss 110 volti ja miinus 110 volti, oli suur lambipirni leiutaja nüüd kindel, et „teaks elektrivalgustuse nii odavaks. et küünlaid kasutavad ainult rikkad. »
Niisiis, nagu eespool mainitud, käivitas Edison esimese alalisvooluelektrijaama jaanuaris 1882 Londonis, mõni kuu hiljem Manhattanil ja 1887. aastaks töötas Ameerika Ühendriikides enam kui sada Edisoni alalisvooluelektrijaama. Tesla töötas sel ajal Edisoni heaks.
Vaatamata Edisoni alalisvoolusüsteemide näiliselt helgele tulevikule oli neil väga oluline puudus. Juhtmeid kasutati elektrienergia ülekandmiseks vahemaa tagant ja juhtme pikkuse kasvades, nagu teate, suureneb ka selle takistus ja seetõttu tekivad vältimatud küttekadud. Seega nõudis probleem lahendust – juhtmete takistuse vähendamist, jämedamaks muutmist või voolu vähendamiseks pinge tõstmist.
Sel ajal puudusid tõhusad meetodid alalisvoolu pinge suurendamiseks ja liinide pinge ei ületanud veel 200 volti, mistõttu oli võimalik märkimisväärset võimsust tarnida ainult kuni 1,5 km kaugusele ja kui elektri täiendava ülekandmise vajadus, on kallid suure ristlõikega juhtmed.
Nii said Nikola Tesla ja tema investor, ettevõtja George Westinghouse 1893. aastal tellimuse valgustada Chicago messi kahesaja tuhande lambipirniga. See oli võit.Kolm aastat hiljem ehitati Niagara juga esimene vahelduvvoolu hüdroelektrijaam, et edastada elektrit lähedalasuvasse Buffalo linna.
Teisisõnu oli USA juba 1928. aastaks alalisvoolusüsteemide väljatöötamise lõpetanud, olles täielikult veendunud vahelduvvoolu eelistes. Veel 70 aasta pärast algas nende demonteerimine, 1998. aastaks ei ületanud alalisvoolu kasutajate arv New Yorgis enam kui 4600 ja 2007. aastaks polnud neid enam alles, kui Consolidated Edisoni peainsener lõikas sümboolselt kaabli läbi ja algas "The War of the War". Voolud" sai läbi.
Üleminek vahelduvvoolule tabas Edisonit kõvasti ja end kaotatuna asus ta patendiõiguste rikkumise eest kohtusse kaevama, kuid kohtunike otsused ei olnud tema kasuks. Edison ei peatunud, ta hakkas korraldama avalikke meeleavaldusi, kus tappis vahelduvvooluga loomi, püüdes veenda kõiki ja kõiki vahelduvvoolu kasutamise ohtudes ja vastupidi - oma alalisvooluvõrkude ohutuses.
Lõpuks jõudis asi selleni, et 1887. aastal tegi Edisoni partner, insener Harold Brown ettepaneku hukata kurjategijad surmava vahelduvvooluga. Westinghouse ja Tesla ei tarninud selleks generaatoreid ning palkasid isegi advokaadi tema abikaasale Kemmerile, kes mõisteti elektritoolis surma. Kuid see ei päästnud ja 1890. aastal hukati Kemmler vahelduvvooluga ning Edison hoolitses selle eest, et altkäemaksu saanud ajakirjanik oma ajalehes Westinghouse'i selle eest muda loopis.
Vaatamata Edisoni jätkuvale halvale PR-le, oli Tesla vahelduvvoolusüsteem määratud edule.Vahelduvpinget saab lihtsalt ja tõhusalt tõsta trafode abil ning edastada juhtmete kaudu sadade kilomeetrite kaugusele ilma suuremate kadudeta. Kõrgepingeliinid ei nõua jämedate juhtmete kasutamist ning pinge alandamine trafoalajaamades on võimaldanud tarbijat vahelduvvoolukoormuste varustamiseks madalpingega varustada.
See algab sellest, et 1885. aastal läks Tesla Edisonist pensionile ja soetas koos Westinghouse'iga mitu Golar-Gibbsi trafot ja Siemens & Halske toodetud generaatori, seejärel alustas Westinghouse'i toel oma katseid. Selle tulemusena hakkas Massachusettsi osariigis Great Barringtonis aasta pärast katsete algust tööle esimene 500-voldine elektrijaam.
Siis polnud tõhusaks vahelduvvooluks sobivaid mootoreid ja juba 1882. aastal leiutas Tesla mitmefaasilise elektrimootori, millele ta sai patendi 1888. aastal, samal aastal ilmus esimene vahelduvvoolumõõtur. Kolmefaasilist süsteemi tutvustati Maini-äärses Frankfurdis toimunud näitusel 1891. aastal ja 1893. aastal võitis Westinghouse hanke Niagara juga elektrijaama ehitamiseks. Tesla uskus, et selle hüdroelektrijaama energiast piisab tervele USA-le.
Tesla ja Edisoni lepitamiseks andis Niagara Power Company Edisonile ülesandeks ehitada elektriliin Niagara Fallsi jaamast Buffalo linna. Selle tulemusena ostis Edisonile kuuluv General Electric vahelduvvoolumasinaid tootva ettevõtte Thomson-Houston ja hakkas neid ise tootma.
Nii sai Edison uuesti raha, kuid AC-vastane reklaam ei lõppenud – ta avaldas ja levitas ajalehtedes pilte, kuidas AC hukkas Topsy elevandi, kes trampis 1903. aastal New Yorgi Luna pargis kolm tsirkusetöötajat.
Alalis- ja vahelduvvool – eelised ja puudused
Ajalooliselt on alalisvoolu laialdaselt kasutatud jadaergastatud elektrimootorite toiteks transpordis. Sellised mootorid on head selle poolest, et arendavad suurt pöördemomenti väikese pöörete arvu juures minutis ja seda pöörete arvu saab lihtsalt reguleerida, muutes lihtsalt mootori väljamähisesse antavat alalispinget või reostaadi.
Alalisvoolumootorid on võimelised oma pöörlemissuunda peaaegu silmapilkselt muutma, kui väljamähise toite polaarsus muutub. Nii kasutatakse alalisvoolumootoreid endiselt laialdaselt diiselveduritel, elektriveduritel, trammidel, trollibussidel, erinevatel liftidel ja kraanadel.
Alalisvoolu saab probleemideta kasutada hõõglampide, erinevate tööstuslike elektrolüüsiseadmete, galvaniseerimise, keevitamiseks; seda kasutatakse edukalt ka keerukate meditsiiniseadmete toiteks.
Muidugi on alalisvoolust elektrotehnikas kasu, kuna vastavaid vooluahelaid on lihtne arvutada ja lihtsalt juhtida, pole asjata, et 1887. aastaks oli USA-s üle saja alalisvooluelektrijaama, mille kallal tehti tööd. juhtis Thomas Alva Edisoni kompanii. On selge, et alalisvoolu on mugav, kui pole vaja konversiooni, st. pinge suurenemine või vähenemine, see on alalisvoolu peamine puudus.
Vaatamata Edisoni jõupingutustele alalisvoolu ülekandesüsteemide kasutuselevõtul oli sellistel süsteemidel ka märkimisväärne puudus – vajadus kasutada suurt hulka materjale ja märkimisväärsed ülekandekadud.
Fakt on see, et pinge esimestes alalisvooluliinides ei ületa 200 volti ja elektrit saab edastada kuni 1,5 km kaugusel elektrijaamast, samal ajal kui edastamise ajal hajub palju energiat (pidage meeles Joule-Lenzi seadus).
Kui ikkagi oli vaja suuremat kaugust rohkem jõudu edastada, tuli kasutada jämedaid raskeid juhtmeid ja see osutus väga kulukaks.
1893. aastal hakkas Nikola Tesla tutvustama oma vahelduvvoolusüsteeme, millel oli vahelduvvoolu olemuse tõttu kõrge efektiivsus. Vahelduvvoolu saab pinget tõstes trafode abil hõlpsasti muundada ja seejärel sai võimalikuks elektrienergia ülekandmine paljude kilomeetrite ulatuses minimaalsete kadudega.
Selle põhjuseks on asjaolu, et juhtmete kaudu sama võimsuse andmisel võib pinge suurenemise tõttu voolutugevus väheneda, mistõttu on ülekandekaod väiksemad ja vastavalt väheneb ka juhtme vajalik ristlõige. Seetõttu on kogu maailmas hakatud kasutusele võtma vahelduvvooluvõrke.
Asünkroonsed mootorid masinates ja metallilõikuspinkides, induktsioonahjud on varustatud vahelduvvooluga; need võivad toita ka lihtsaid hõõglampe ja muid aktiivseid koormusi. Asünkroonsed mootorid ja trafod muutsid elektrotehnikas pöörde just tänu vahelduvvoolule.
Kui alalisvoolu on mingil otstarbel vaja, näiteks akude laadimiseks, siis nüüd saab seda alati alaldi abil vahelduvvoolust.