В конце ноября 2007 года главный инженер коммунальной компании «Consolidated Edison» Фред Симмс собственноручно перерезал символический кабель, и Нью-Йорк окончательно перешел с постоянного тока на переменный.
Так закончилось противостояние Томаса Эдисона и Николы Теслы.
Так закончился спор, который длился больше ста лет.
Так закончилась война токов.
Из цикла «Жизнь замечательных идей»
Ток – это упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых проводниках такими частицами являются электроны. Сами электроны движутся очень медленно, их скорость составляет всего лишь несколько миллиметров в секунду. Они скорее не движутся, а толкаются. А вот электрическое поле, которое приводит электроны в движение, летит по проводникам с огромной скоростью, приближающейся к скорости света – триста тысяч километров в секунду.
Ток бывает постоянный и переменный. При постоянном токе электроны движутся по проводнику в одном направлении. Переменный ток создается переменным напряжением. Поэтому электроны все время меняют направление. Они текут по проводнику то в одну сторону, то в другую.
Какой ток лучше: переменный или постоянный? Для локальных электросетей, конечно же, постоянный. А вот для крупных энергосистем лучше переменный.
Низковольтной электронике, вроде микропроцессоров, игрушек и охранной сигнализации больше нравится постоянный ток. А энергоемким приборам – утюгам, электрочайникам, пылесосам – больше подходит переменный.
Только на постоянном токе возможно осуществлять электролиз. Только на постоянном токе работают электропоезда метро и аварийные энергосистемы.
Зато только переменный ток можно передавать на большие расстояния без потери мощности.
Так какой же ток лучше? Все зависит от источников потребления. Сегодня это понятно всем. А в восьмидесятых годах девятнадцатого века из-за вопросов, какой ток лучше и как выгоднее передавать электрическую энергию, развязалась целая война, в которой участвовали две конкурирующие фирмы «Эдисон электрик лайт» и «Вестингхауз электрик корпорейшен».
История вопроса
Древнегреческий философ Фалес Милетский, который жил в шестом веке до нашей эры, в одном из своих трудов описал необычные свойства янтаря. Если янтарь натереть мехом или шерстью, он станет притягивать клочки бумаги, пушинки и другие легкие предметы. Явление это позже получило название «электризация», от греческого наименования янтаря — «электрон».
Нью-Йорк, 1878 год
В 1878 году гениальный американский изобретатель Томас Алва Эдисон основал компанию «Эдисон электрик лайт». У нового предприятия Эдисона была одна цель – решить проблему электрического освещения в быту. Задача стояла простая: вытеснить газовый рожок. Но для этого электрический свет должен был стать более дешевым, более ярким и удобным.
«Мы сделаем электрическое освещение настолько дешёвым, что только богачи будут жечь свечи».
Томас Алва Эдисон
Для начала Эдисон разработал план центральной электростанции, вычертил схему подводки линий к домам и фабрикам. В то время электроэнергию получали с помощью динамомашин, движимых паром.
Затем Эдисон приступил к усовершенствованию электрических лампочек. Жизнь этих лампочек была очень короткой – не более 12 часов. Вся проблема заключалась в нити накаливания, которую делали из обычных швейных ниток и покрывали углем. Такая нить очень быстро сгорала.
Чтобы найти подходящий материал для нити накаливания, Эдисон перебрал шесть тысяч разных образцов! И, наконец, остановился на бамбуке. Точнее, на той его разновидности, из которой был сделан футляр для пальмового веера.
«Если бы Эдисону пришлось найти иголку в стоге сена, он не стал бы терять время на то, чтобы определить ее наиболее вероятное местонахождение. Напротив, он немедленно, с лихорадочным прилежанием пчелы начал бы осматривать соломинку за соломинкой, пока не отыскал бы искомое».
Никола Тесла
27 января 1880 года Эдисон получил патент на свою лампу. Срок ее жизни был фантастическим: 1200 часов!
Чуть позже, в том же 1880-ом году глава «Эдисон электрик лайт» запатентовал всю систему производства и распространения электроэнергии в Нью-Йорке.
История вопроса
Придворный врач английской королевы Елизаветы Уильям Гильберт изучил все, что было известно о свойствах янтаря древним народам, и сам провел немало опытов с янтарем и магнитами. Гильберт разделил все тела, которые встречаются в природе, на электризуемые и неэлектризуемые. Через сто тридцать лет англичане Грей и Уиллер разделят все тела на проводники электричества и непроводники.
Прага, 1880 год.
В тот год, когда Эдисон занялся освещением Нью-Йорка, Никола Тесла – поступил на философский факультет пражского университета. Но проучился всего лишь один семестр. На дальнейшее обучение не хватило денег.
Никола Тесла родился в сербском селе Смиляны, неподалеку от города Госпич. Его отец был священником. Когда Никола закончил школу, он собрался поступать в Политехнический институт. Но отец был против, он хотел, чтобы сын пошел по его стопам. Тогда, как гласят семейные легенды, Никола тяжело заболел. Врачи не смогли поставить диагноз, но предупредили родителей, что прогнозы неутешительны, дело идет к концу. И тут Никола сказал отцу: если ему позволят идти в институт, он вылечит себя сам. Отец согласился, Никола тут же выздоровел.
В 1875 году Никола Тесла поступил в высшее техническое училище в Граце, где стал изучать электротехнику. В то время самым передовым источником электроэнергии была динамомашина Гремма, которая вырабатывала постоянный ток. Естественно, что именно эту машину изучали на практических занятиях студенты-электротехники. Тогда впервые Тесла задумался о несовершенстве электродвигателей постоянного тока и поделился своими мыслями с профессором. Профессор поднял Теслу на смех. Он резко раскритиковал его перед всем курсом и прочел целую лекцию о невозможности использования переменного тока в электродвигателях.
Всего лишь через пять лет, в 1882-ом году Никола Тесла опровергнет слова своего профессора. Он придумает, как использовать переменный ток в двигателях.
История вопроса
Лейденский профессор математики и философии Мушенбрек сделал в 1729 году очень важное открытие. Он обнаружил, что стеклянная банка, оклеенная с обеих сторон оловянной фольгой, способна накапливать электричество. Прибор, созданный Мушенбреком, получил название «лейденская банка». Это был прообраз современного конденсатора.
Нью-Йорк, 1882 год
В 1882 году Эдисон запустил две электростанции постоянного тока — в Лондоне и в Нью-Йорке, на Манхэттене. Затем он наладил производство динамомашин, кабелей, лампочек и осветительных приборов.
В 1884 году Эдисон создал новую корпорацию: «Эдисон Дженерал Электрик компании». В нее вошли десятки компаний Эдисона, разбросанные по всей Америке и Европе. В том числе Нью-Йоркская «Эдисон Машин Воркс» (Edison Machine Works) и Парижская «Континентал Эдисон Компани» (Continental Edison Company). По иронии судьбы именно этим компаниям Никола Тесла предложил свое революционное изобретение. И если бы Эдисон отнесся к изобретению Теслы с большим вниманием, расклад в войне токов мог быть совсем другим. А может быть, и самой войны не было.
История вопроса
В 1794 году итальянский ученый Алессандро Вольта экспериментально доказал, что источником электрического тока становятся два определенных металла, разделенные электропроводником или электропроводящей жидкостью. В 1799 году Вольта создал первый в мире источник электрического тока. Так называемый «вольтов столб». Прибор состоял из кружков меди и цинка, которые были разделены войлочными прокладками, смоченными в соляном растворе.
Париж, 1882 год.
В феврале 1882 года Никола Тесла придумал, как использовать в электродвигателе явление вращающегося магнитного поля. И теперь он мог решить ту самую задачу, которую его грацкий профессор считал невыполнимой – сконструировать электродвигатель переменного тока.
С этой идеей Никола Тесла отправился в «Континентал Эдисон Компании» — парижскую фирму Эдисона.
Но в тот момент континентальной компании было не до переменного тока. Самый крупный заказ – сооружение электростанции для железнодорожного вокзала Страсбурга – находился под угрозой срыва из-за ошибок, допущенных при строительстве.
Теслу отправили в Страсбург. К весне 1884 года все ошибки были исправлены, и электростанция была достроена. Тесла поехал в Париж, чтобы получить обещанную ему премию – 25 тысяч долларов. Но компания отказалась выплачивать деньги. Оскорбленный Тесла хлопнул дверью.
Поначалу Тесла хотел отправиться в Петербург, поскольку в России в то время было сделано много важных открытий в области электротехники. Имена профессоров Яблочкова, Лачинова гремели на весь мир. Но один из работников Континентальной компании – Чарлз Бечлор – уговорил Николу отправиться вместо России в США. И дал ему рекомендательное письмо к Эдисону.
«Было бы непростительной ошибкой дать возможность уехать в Россию подобному таланту. Вы ещё будете мне благодарны, мистер Эдисон, за то, что я не пожалел нескольких часов для убеждения этого молодого человека отказаться от мысли ехать в Петербург. Я знаю двух великих людей — один из них вы, второй — этот молодой человек».
Чарлз Бечлор, из письма Эдисону
Тесла прибыл в Нью-Йорк 6 июля 1884 года и приступил к работе в компании «Эдисон Машин Воркс» в качестве инженера по ремонту двигателей и генераторов постоянного тока.
В первые же дни Тесла поделился с Эдисонам своими мыслями по поводу генераторов переменного тока, но Эдисона идеи молодого серба не вдохновили. Более того, он очень неодобрительно отозвался об этих идеях и посоветовал Тесле на работе заниматься работой, а не личными изысканиями.
Весной 1885 года Эдисон предложил Тесле конструктивно улучшить электрические машины постоянного тока и за это пообещал премию – 50 тысяч долларов. Тесла тут же взялся за работу и очень скоро предоставил 24 варианта новых машин Эдисона, а также новый коммутатор и регулятор.
Эдисон работу одобрил, но деньги платить отказался, пошутив при этом, что эмигрант плохо понимает американский юмор.
С этого момента Эдисон и Тесла стали непримиримыми врагами.
Говорят, что Тесла обладал даром предвидения. Однажды он спас жизнь своим друзьям, не дав им сесть в подошедший к станции поезд. Чуть позже они узнали, что этот состав сошел с рельсов, многие пассажиры погибли.
Если бы таким же даром предвидения обладал Эдисон, он ни за что не стал бы ссориться с Теслой…
Эдисон был гениальным изобретателем. На его счету 1093 патента, такого количества изобретений не было ни у кого в мире. Эдисон был неутомимым экспериментатором. Однажды он провел в лаборатории 45 часов, не желая прерывать опыт. А еще Эдисон был очень умелым бизнесменом. Все его предприятия приносили прибыль. Его корпорация процветала. Доходы росли. Деньги текли рекой. Тут надо заметить, что Эдисон никогда не был алчным, богатство, как таковое, его не интересовало. Деньги ему были нужны для работы.
«Единственное мое стремление – работать, не думая о расходах. Мысль о затратах раздражает меня. Мне не нужны обычные утехи богачей. Мне не нужно ни лошадей, ни яхт, на все это у меня нет времени. Мне нужна мастерская!»
Томас Алва Эдисон
Основную прибыль Эдисону приносило электричество. Но в 1886 году у корпорации Эдисона появился очень мощный конкурент: компания «Вестингауз Электрик Корпорейшен» (Westinghouse Electric Corporation)
История вопроса
В 1801 году петербургский академик В.В.Петров построил «вольтов столб» из четырех тысяч двухсот медных и цинковых кружков. В то время это была самая крупная электрическая батарея в мире. Петров первым высказал мысль о практическом применении электрического тока для нагрева проводников, освещения и плавки металла.
Этот момент можно считать началом эры электротехники.
Грейт-Баррингтон, 1886 год
Первую 500-вольтовую электростанцию переменного тока Джордж Вестингауз запустил в 1886 году. Он построил ее в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусеттс. Это был пробный шар. Но всем сразу стало ясно, что монополии Эдисона пришел конец. Слишком очевидны были преимущества электростанции Вестингауза.
Электростанции постоянного тока могут передавать электроэнергию только на очень небольшое расстояние – до полутора километров. Дальше идет резкая потеря мощности. Чтобы снизить эти потери, необходимо либо уменьшать сопротивление, делая провода очень толстыми, либо строить сеть промежуточных электростанций, а это сложно и дорого.
Переменный ток можно передавать на огромные расстояния практически без потери мощности. Потому что напряжение переменного тока легко повышается с помощью трансформатора до нескольких тысяч и даже десятков тысяч вольт. Такой ток передается по высоковольтным проводам на трансформаторные подстанции, где его напряжение снижается до обычного потребительского – примерно 200-250 вольт.
Способ передачи любых количеств электроэнергии на любые расстояния путем повышения напряжения придумал в 1880 году профессор физики Петербургского лесного института Д.А.Лачинов.
Основатель компании «Вестингауз Электрик Корпорейшен» Джордж Вестингауз был инженером, предпринимателем, изобретателем. И, в отличие от Эдисона, основательно знал физику и математику. Поэтому слабое звено электростанций постоянного тока Вестингауз увидел сразу. Но потеснить Эдисона на рынке производства и продажи электроэнергии он до поры до времени не мог. Мешало отсутствие счетчиков и двигателей.
Однако в 1887-ом году все изменилось. Вестингауз познакомился с Николой Тесла и с его изобретениями.
В 1888-ом году Никола Тесла получил патент на счетчик переменного тока и многофазный электромотор. Это были те самые изобретения восемьдесят второго года, с которыми Тесла пришел в свое время в парижскую компанию Эдисона. Но тогда они никому не были нужны. А теперь Вестингауз выкупил у Теслы в общей сложности сорок патентов. И заплатил тридцатидвухлетнему изобретателю один миллион долларов.
История вопроса
Для практического использования тока нужно было научиться превращать электрическую энергию в механическую. Эту задачу решил английский физик Майкл Фарадей. В 1821 году он продемонстрировал прибор, в котором электрический ток заставлял вращаться магнит. Через 10 лет, в 1831-ом, Фарадей решил и обратную задачу: превратил механическую энергию в электрическую.
Работу Фарадея продолжил русский академик немецкого происхождения Эмилий Христианович Ленц. Он сформулировал закон, по которому можно было определить направление электрического тока. Это дало возможность создать первые электромагнитные генераторы и электродвигатели.
Нью-Йорк, 1887 год
В 1887 году в США работало уже более сотни электростанций постоянного тока. Но их существованию и процветанию «Эдисон Дженерал электрик компани» должен был вот-вот наступить конец. Эдисон понимал, что переход Америки на переменный ток станет его финансовым крахом. Он подал в суд на «Вестингауз электрик компании» за нарушение патентных прав. Суд вынес решение не в его пользу. И тогда Эдисон занялся черным пиаром. В рукаве у него был очень мощный козырь: переменный ток опасен для жизни.
Ток, пропущенный через организм человека или животного, может вызвать ожоги, фибрилляцию или смерть. Минимально ощутимый человеком ток составляет 1 миллиампер. Ток силой одна сотая ампера – опасен для жизни. А смертельная доза — одна десятая ампера.
Переменный ток быстрее приводит к фибрилляции, чем постоянный. Однако в современных электросетях напряжения таковы, что опасным будет и постоянный ток.
Поначалу Эдисон занялся публичной демонстрацией убийств переменным током животных. А потом ему подвернулся очень удачный случай: губернатор Нью-Йорка задумал найти гуманный способ казни – альтернативу повешению.
Эдисон тут же заявил, что самой гуманной считает смерть от переменного тока. И хотя он сам лично выступает за отмену смертной казни, тем не менее, поможет губернатору решить эту проблему.
Для создания электрического стула Эдисон нанял инженера Гарольда Брауна. Стул Брауна должен был работать от генератора переменного тока Вестингауза. Но Вестингауз был резким противником использования электричества для казни и отказался продавать свое оборудование тюрьмам. Тогда Эдисон купил три генератора через подставных лиц.
Вестингауз нанял приговоренным к смерти самых лучших адвокатов. Одного из преступников удалось спасти, смертную казнь ему заменили пожизненным заключением. А вот второй приговоренный электрического стула не избежал.
Его звали Уильям Кеммлер. Он убил свою жену топором.
Кеммлера казнили в 1890-ом году. И только со второй попытки. После первого разряда переменного тока Кеммлер все еще оставался жить, хотя почти обуглился. Тогда через его тело пропустили второй разряд…
Нанятый Эдисоном газетчик опубликовал огромную статью под заголовком: «Вестингауз казнил Кеммлера», где в подробностях описал жестокий эксперимент.
Джордж Вестингауз прокомментировал это так: «Топором бы у них вышло лучше».
История вопроса
Во второй половине девятнадцатого века электродвигатели перестали быть диковинными лабораторными приборами, они быстрыми темпами вытесняли с производства паровые машины. И потребление электроэнергии тоже росло. Особенно после изобретения русским ученым П.Н.Яблочковым дуговой электролампы с параллельным расположением углей. Русский или «северный свет», как называли его в Европе, освещал и бульвары Парижа, и набережные Темзы.
Чикаго, 1893 год
Черный пиар Эдисона принес свои плоды. Ему удалось отсрочить свое поражение. Правда, ненадолго.
В 1893 году Вестингауз и Тесла выиграли заказ на освещение Чикагской ярмарки. 200 тысяч электрических лампочек работали от переменного тока.
А спустя три года Вестингауз и Тесла смонтировали на Ниагарских водопадах первую гидросистему для питания переменным током города Баффало. Эдисону в качестве отступного предложили строительство линии электропередач от электростанции до города.
Электростанции постоянного тока строились в Америке еще тридцать лет, вплоть до 1920-ых годов. Затем их строительство было прекращено, но эксплуатация продолжалась. В девяностых годах двадцатого века, когда вся Европа уже давно и окончательно перешла на переменный ток, в США по-прежнему оставалось примерно 5 тысяч разрозненных потребителей постоянного тока. И только в 2007-ом последнего из этих потребителей перевели на переменный ток.
Главный инженер коммунальной компании «Консолидейтед Эдисон» перерезал символический кабель. «Война токов» закончилась. Никола Тесла и Джордж Вестингауз вышли из нее победителями.
А Эдисон?
«Я никогда не терпел поражений. Я просто нашёл 10 000 способов, которые не работают».
Томас Алва Эдисон