حرب التيارات - تسلا ضد إديسون

يمكن تسمية المواجهة بين نيكولا تيسلا وتوماس إديسون في نهاية القرن التاسع عشر بأنها حرب حقيقية ، وليس من قبيل الصدفة أن التنافس بينهما ، الذي ستصبح تكنولوجيا نقل الطاقة الكهربائية مهيمنة في العالم ، لا يزال يطلق عليه "حرب التيارات".

إن تقنية خطوط التيار المتناوب في Tesla أو خطوط Edison هي جدل تاريخي حقيقي ، النقطة التي تم طرحها فقط في نهاية عام 2007 ، مع الانتهاء النهائي من انتقال نيويورك إلى شبكات التيار المتناوب ، لصالح Tesla.

سمحت المولدات الكهربائية الأولى التي تولد تيارًا مباشرًا بالاتصال السهل بالخط وبالتالي للمستهلكين ، بينما تطلبت المولدات التزامن مع نظام الطاقة المتصل.

الأهم من ذلك ، لم يكن المستهلكون المصممون للتيار المتردد موجودًا في الأصل ، وتم اختراع تعديل فعال لمحرك تحريضي مصمم مباشرة لإمداد التيار المتناوب. نيكولا تيسلا ليس حتى عام 1888 ، أي بعد ست سنوات من بدء إديسون أول محطة كهرباء تعمل بالتيار المباشر في لندن.

بعد أن حصل إديسون على براءة اختراع لنظامه لتوليد وتوزيع التيار الكهربائي المباشر في عام 1880 ، والذي تضمن ثلاثة أسلاك - صفر ، زائد 110 فولت ، وسالب 110 فولت ، كان المخترع العظيم للمصباح الكهربائي واثقًا الآن من أنه "سيجعل الإضاءة الكهربائية رخيصة جدًا. أن الأغنياء فقط هم من سيستخدمون الشموع. »

لذلك ، كما ذكرنا سابقًا ، أطلق إديسون أول محطة لتوليد الكهرباء بالتيار المباشر في يناير 1882 في لندن ، وبعد بضعة أشهر في مانهاتن ، وبحلول عام 1887 ، كان هناك أكثر من مائة من محطات إديسون لتوليد الطاقة تعمل في الولايات المتحدة. كان تسلا يعمل لدى إديسون في ذلك الوقت.

على الرغم من المستقبل المشرق لأنظمة Edison's DC ، إلا أنها كانت تعاني من عيب كبير. تم استخدام الأسلاك لنقل الطاقة الكهربائية عن بعد ، وكلما زاد طول السلك ، كما تعلم ، تزداد مقاومته وبالتالي هناك خسائر تسخين لا مفر منها. وبالتالي ، فإن المشكلة تتطلب حلاً - لتقليل مقاومة الأسلاك ، أو جعلها أكثر سمكًا ، أو لزيادة الجهد لتقليل التيار.

في ذلك الوقت ، لم تكن هناك طرق فعالة لزيادة جهد التيار المباشر ، ولم يتجاوز الجهد في الخطوط 200 فولت ، لذلك كان من الممكن توصيل طاقة كبيرة فقط لمسافة لا تزيد عن 1.5 كم ، وإذا الحاجة إلى نقل الكهرباء بالإضافة إلى ذلك ، هناك أسلاك باهظة الثمن ذات مقطع عرضي كبير.

لذلك ، في عام 1893 ، تلقى نيكولا تيسلا ومستثمره ، رجل الأعمال جورج وستنجهاوس ، أمرًا بإنارة معرض في شيكاغو بمئتي ألف مصباح كهربائي. لقد كان انتصارا.بعد ثلاث سنوات ، تم بناء أول محطة كهرومائية تعمل بالتيار المتناوب في شلالات نياجرا لنقل الكهرباء إلى مدينة بوفالو القريبة.

بعبارة أخرى ، بحلول عام 1928 ، توقفت الولايات المتحدة بالفعل عن تطوير أنظمة التيار المباشر ، مقتنعة تمامًا بمزايا التيار المتردد. بعد 70 عامًا أخرى ، بدأ تفكيكها ، وبحلول عام 1998 ، لم يتجاوز عدد المستخدمين الحاليين المباشرين في نيويورك 4600 ، وبحلول عام 2007 لم يتبق أي منهم ، عندما قام كبير المهندسين في Consolidated Edison بقطع الكابل رمزياً و "حرب الـ التيارات ".

ضرب التحول إلى التيار المتناوب إديسون بقوة في جيبه ، وشعر أنه مهزوم ، وبدأ في رفع دعوى لانتهاك حقوق براءات الاختراع الخاصة به ، لكن قرارات القضاة لم تكن في صالحه. لم يتوقف إديسون ، فقد بدأ في تنظيم مظاهرات عامة حيث قتل الحيوانات بالتيار المتردد ، محاولًا إقناع أي شخص وكل شخص بمخاطر استخدام التيار المتردد ، والعكس صحيح - سلامة شبكات DC الخاصة به.

وصل الأمر في النهاية إلى نقطة أنه في عام 1887 ، اقترح شريك إديسون ، المهندس هارولد براون ، إعدام المجرمين بتيار متناوب قاتل. لم يقدم كل من Westinghouse و Tesla مولدات كهربائية لهذا الغرض ، بل وقاموا بتعيين محامٍ لزوجته Kemmer ، التي حُكم عليها بالإعدام في الكرسي الكهربائي. لكن هذا لم ينقذ ، وفي عام 1890 تم إعدام Kemmler بالتيار المتردد ، ورأى إديسون أن الصحفي المرشو ألقى الوحل على Westinghouse بسبب هذا في صحيفته.

على الرغم من استمرار سوء العلاقات العامة في Edison ، كان نظام Tesla's AC متجهًا للنجاح.يمكن زيادة جهد التيار المتردد بسهولة وكفاءة باستخدام المحولات ونقله عبر الأسلاك عبر مسافات تصل إلى مئات الكيلومترات دون خسارة كبيرة. لا تتطلب خطوط الجهد العالي استخدام موصلات سميكة ، وقد أتاح خفض الجهد في المحولات الفرعية تزويد المستهلك بجهد منخفض لتزويد أحمال التيار المتردد.

يبدأ الأمر بحقيقة أنه في عام 1885 تقاعد تسلا من إديسون وحصل مع وستنجهاوس على العديد من محولات Golar-Gibbs ومولد تيار متردد من تصنيع شركة Siemens & Halske ، ثم بدأ بدعم من Westinghouse تجاربه الخاصة. نتيجة لذلك ، بعد عام من بدء التجارب ، بدأت أول محطة طاقة بقوة 500 فولت في العمل في جريت بارينجتون ، ماساتشوستس.

ثم لم تكن هناك محركات مناسبة لكفاءة طاقة التيار المتردد ، وفي عام 1882 اخترع تسلا محركًا كهربائيًا متعدد الأطوار ، وهو براءة اختراع حصل عليها في عام 1888 ، وهو نفس العام الذي ظهر فيه أول مقياس للتيار المتردد. تم تقديم النظام المكون من ثلاث مراحل في فرانكفورت أم ماين في معرض عام 1891 ، وفي عام 1893 فاز وستنجهاوس بمناقصة لبناء محطة طاقة في شلالات نياجرا. اعتقد تسلا أن طاقة هذا المصنع الكهرومائي ستكون كافية للولايات المتحدة بأكملها.

للتوفيق بين Tesla و Edison ، كلفت شركة Niagara Power Company شركة Edison ببناء خط كهرباء من محطة شلالات نياجرا إلى مدينة بوفالو. نتيجة لذلك ، اشترت شركة جنرال إلكتريك ، المملوكة لشركة Edison ، شركة Thomson-Houston ، التي تصنع أجهزة تكييف الهواء ، وبدأت في تصنيعها بنفسها.

لذا حصل إديسون على المال مرة أخرى ، لكن الدعاية المناهضة للتيار المتردد لم تتوقف - فقد نشر ووزع في الصحف صورًا لإعدام أ.

التيار المباشر والمتناوب - المزايا والعيوب

تاريخيا ، تم استخدام التيار المباشر على نطاق واسع لتشغيل المحركات الكهربائية المتسلسلة في وسائل النقل. هذه المحركات جيدة من حيث أنها تطور عزم دوران مرتفع بعدد منخفض من الثورات في الدقيقة ، ويمكن تعديل هذا العدد من الثورات بسهولة عن طريق تغيير جهد التيار المستمر الموفر لملف مجال المحرك أو عن طريق مقاومة متغيرة.

إن محركات التيار المستمر قادرة على تغيير اتجاه دورانها على الفور تقريبًا عندما تتغير قطبية الإمداد بالملف الميداني. لذلك ، لا تزال محركات التيار المستمر مستخدمة على نطاق واسع في قاطرات الديزل ، والقاطرات الكهربائية ، والترام ، وحافلات الترولي ، والمصاعد والرافعات المختلفة.

يمكن استخدام التيار المباشر لتشغيل المصابيح المتوهجة ، وأجهزة التحليل الكهربائي الصناعية المختلفة ، والطلاء الكهربائي ، واللحام دون مشاكل ؛ كما يتم استخدامه بنجاح لتشغيل المعدات الطبية المعقدة.

بالطبع ، التيار المباشر مفيد في الهندسة الكهربائية ، نظرًا لأن الدوائر المقابلة سهلة الحساب وبسيطة التحكم ، فليس من قبيل الصدفة أنه بحلول عام 1887 في الولايات المتحدة كان هناك أكثر من مائة محطة طاقة تيار مباشر ، العمل الذي بقيادة شركة Thomas Alva Edison. من الواضح أن DC مناسب عندما لا تكون هناك حاجة إلى تحويل ، أي. زيادة أو نقصان الجهد ، وهذا هو العيب الرئيسي للتيار المباشر.

على الرغم من جهود Edison لإدخال أنظمة نقل التيار المباشر ، كان لهذه الأنظمة أيضًا عيبًا كبيرًا - الحاجة إلى استخدام كمية كبيرة من المواد وخسائر كبيرة في الإرسال.

الحقيقة أن الجهد في خطوط التيار المستمر الأولى لا يتجاوز 200 فولت ، ويمكن أن تنتقل الكهرباء على مسافة لا تزيد عن 1.5 كم من محطة توليد الكهرباء ، بينما يتم تبديد الكثير من الطاقة أثناء النقل (تذكر قانون جول لينز).

إذا كان لا يزال من الضروري نقل المزيد من الطاقة لمسافة أكبر ، فلا بد من استخدام أسلاك ثقيلة سميكة واتضح أن هذا مكلف للغاية.

في عام 1893 ، بدأ نيكولا تيسلا في تقديم أنظمة التكييف الخاصة به ، والتي أظهرت كفاءة عالية نظرًا لطبيعة التيار المتردد. يمكن تحويل التيار المتردد بسهولة باستخدام المحولات ، وزيادة الجهد ، ومن ثم أصبح من الممكن نقل الطاقة الكهربائية عبر عدة كيلومترات بأقل خسائر.

هذا لأنه عندما يتم توفير نفس الطاقة من خلال الأسلاك ، يمكن تقليل التيار بسبب زيادة الجهد ، وبالتالي تقل خسائر النقل وبالتالي يتم تقليل المقطع العرضي المطلوب للسلك. هذا هو السبب في أن شبكات التيار المتردد بدأت في الظهور في جميع أنحاء العالم.

المحركات غير المتزامنة في الآلات وآلات قطع المعادن ، يتم تزويد أفران الحث بتيار متناوب ؛ يمكنهم أيضًا تشغيل المصابيح المتوهجة البسيطة وأي حمولة نشطة أخرى. أحدثت المحركات والمحولات غير المتزامنة ثورة في الهندسة الكهربائية على وجه التحديد بسبب التيار المتردد.

إذا كان التيار المباشر مطلوبًا لغرض ما ، على سبيل المثال لشحن البطاريات ، فيمكن الآن الحصول عليه دائمًا من التيار المتردد بمساعدة المقومات.