War of the Currents - Tesla versus Edison

De confrontatie tussen Nikola Tesla en Thomas Edison aan het einde van de 19e eeuw kan een echte oorlog worden genoemd, en het is niet voor niets dat hun rivaliteit, in wiens technologie van transmissie van elektrische energie dominant zal worden in de wereld, nog steeds wordt genoemd de "oorlog van stromingen".

De technologie van Tesla's wisselstroomlijnen of Edison's lijnen is een echte baanbrekende controverse, het punt dat pas eind 2007 werd gemaakt, met de definitieve voltooiing van de overgang van New York naar wisselstroomnetwerken, in het voordeel van Tesla.

De eerste elektrische generatoren die gelijkstroom opwekten, maakten een gemakkelijke aansluiting op de lijn en dus op consumenten mogelijk, terwijl dynamo's moesten worden gesynchroniseerd met het aangesloten voedingssysteem.

Belangrijk is dat consumenten die zijn ontworpen voor wisselstroom oorspronkelijk niet bestonden en dat er een effectieve aanpassing van een inductiemotor is uitgevonden die rechtstreeks is ontworpen voor wisselstroomvoeding. Nikola Tesla pas in 1888, dus zes jaar nadat Edison de eerste gelijkstroomcentrale in Londen had opgericht.

Nadat Edison in 1880 zijn systeem patenteerde voor het opwekken en distribueren van gelijkstroom, dat drie draden omvatte: nul, plus 110 volt en min 110 volt, was de grote uitvinder van de gloeilamp er nu van overtuigd dat "hij elektrische verlichting zo goedkoop zou maken". dat alleen de rijken kaarsen zullen gebruiken. »

Dus, zoals hierboven vermeld, werd de eerste gelijkstroomcentrale gelanceerd door Edison in januari 1882 in Londen, een paar maanden later in Manhattan, en tegen 1887 waren er meer dan honderd Edison DC-centrales in bedrijf in de Verenigde Staten. Tesla werkte op dat moment voor Edison.

Ondanks de ogenschijnlijk mooie toekomst van de DC-systemen van Edison, hadden ze een zeer belangrijk nadeel. Draden werden gebruikt om elektrische energie over een afstand over te brengen, en naarmate de lengte van de draad toeneemt, zoals u weet, neemt de weerstand toe en daarom zijn er onvermijdelijke warmteverliezen. Het probleem vereiste dus een oplossing: de weerstand van de draden verminderen, ze dikker maken of de spanning verhogen om de stroom te verminderen.

Op dat moment waren er geen effectieve methoden om de gelijkstroomspanning te verhogen en de spanning in de lijnen was nog niet hoger dan 200 volt, dus het was mogelijk om alleen een aanzienlijk vermogen te leveren over een afstand van niet meer dan 1,5 km, en als de noodzaak om extra elektriciteit over te dragen, er zijn dure draden met een grote doorsnede.

Dus kregen Nikola Tesla en zijn investeerder, de ondernemer George Westinghouse, in 1893 de opdracht om een ​​kermis in Chicago te verlichten met tweehonderdduizend gloeilampen. Het was een overwinning.Drie jaar later werd de eerste wisselstroom-waterkrachtcentrale gebouwd bij Niagara Falls om elektriciteit over te brengen naar de nabijgelegen stad Buffalo.

Met andere woorden, in 1928 waren de VS al gestopt met het ontwikkelen van gelijkstroomsystemen, volledig overtuigd van de voordelen van wisselstroom. Na nog eens 70 jaar begon hun ontmanteling, in 1998 bedroeg het aantal gelijkstroomgebruikers in New York niet meer dan 4.600, en in 2007 waren er geen meer over, toen de hoofdingenieur van Consolidated Edison symbolisch de kabel doorsneed en de "War of the Stromen" was voorbij.

De omschakeling naar wisselstroom raakte Edison hard in de broekzak en, zich verslagen voelend, begon hij een rechtszaak aan te spannen wegens inbreuk op zijn octrooirechten, maar de beslissingen van de rechters waren niet in zijn voordeel. Edison stopte niet, hij begon openbare demonstraties te organiseren waarbij hij dieren doodde met wisselstroom, in een poging iedereen en iedereen te overtuigen van de gevaren van het gebruik van wisselstroom, en vice versa - de veiligheid van zijn DC-netwerken.

Het kwam uiteindelijk op het punt dat Edisons partner, ingenieur Harold Brown, in 1887 voorstelde criminelen te executeren met dodelijke wisselstroom. Westinghouse en Tesla leverden hiervoor geen generatoren en huurden zelfs een advocaat in voor zijn vrouw Kemmer, die in de elektrische stoel ter dood werd veroordeeld. Maar dit redde niet, en in 1890 werd Kemmler met wisselstroom geëxecuteerd, en Edison zorgde ervoor dat de omgekochte journalist hiervoor modder naar Westinghouse gooide in zijn krant.

Ondanks de aanhoudende slechte PR van Edison, was het AC-systeem van Tesla voorbestemd voor succes.Wisselspanning kan eenvoudig en efficiënt worden opgevoerd met behulp van transformatoren en zonder veel verlies over afstanden van honderden kilometers worden verzonden. Voor hoogspanningslijnen is het gebruik van dikke geleiders niet nodig, en het verlagen van de spanning in transformatorstations heeft het mogelijk gemaakt om laagspanning aan de consument te leveren om AC-belastingen te leveren.

Het begint met het feit dat Tesla in 1885 met pensioen ging bij Edison en samen met Westinghouse verschillende Golar-Gibbs-transformatoren en een dynamo van Siemens & Halske verwierf, waarna hij met de steun van Westinghouse zijn eigen experimenten begon. Als gevolg hiervan begon een jaar nadat de experimenten waren begonnen, de eerste energiecentrale van 500 volt in Great Barrington, Massachusetts.

Er waren toen geen motoren die geschikt waren voor efficiënte wisselstroom, en al in 1882 vond Tesla een meerfasige elektromotor uit, een patent waarvoor hij in 1888 ontving, hetzelfde jaar dat de eerste wisselstroommeter verscheen. Het driefasensysteem werd geïntroduceerd in Frankfurt am Main op een tentoonstelling in 1891, en in 1893 won Westinghouse een aanbesteding voor de bouw van een energiecentrale in Niagara Falls. Tesla geloofde dat de energie van deze waterkrachtcentrale genoeg zou zijn voor de hele Verenigde Staten.

Om Tesla en Edison met elkaar te verzoenen, gaf de Niagara Power Company Edison de opdracht een hoogspanningslijn aan te leggen van het station van Niagara Falls naar de stad Buffalo. Als gevolg hiervan kocht General Electric, eigendom van Edison, het bedrijf Thomson-Houston, dat AC-machines produceerde, en begon ze zelf te produceren.

Dus kreeg Edison het geld weer, maar de anti-AC publiciteit hield niet op - hij publiceerde en verspreidde in kranten foto's van de executie door AC van Topsy de olifant die drie circusarbeiders vertrad in Luna Park in New York in 1903.

Gelijkstroom en wisselstroom: voor- en nadelen

Gelijkstroom is van oudsher veel gebruikt voor het aandrijven van in serie opgewekte elektromotoren in transport. Dergelijke motoren zijn goed omdat ze een hoog koppel ontwikkelen bij een laag aantal omwentelingen per minuut, en dit aantal omwentelingen kan eenvoudig worden aangepast door simpelweg de gelijkspanning die wordt geleverd aan de motorveldwikkeling of door een reostaat te variëren.

DC-motoren kunnen bijna onmiddellijk van draairichting veranderen wanneer de polariteit van de voeding naar de veldwikkeling verandert. DC-motoren worden dus nog steeds veel gebruikt op diesellocomotieven, elektrische locomotieven, trams, trolleybussen, op verschillende liften en kranen.

Gelijkstroom kan zonder problemen worden gebruikt om gloeilampen, verschillende industriële elektrolyse-apparaten, galvaniseren, lassen aan te drijven; het wordt ook met succes gebruikt om complexe medische apparatuur van stroom te voorzien.

Gelijkstroom is natuurlijk nuttig in de elektrotechniek, aangezien de bijbehorende circuits gemakkelijk te berekenen en eenvoudig te besturen zijn, het is niet voor niets dat er in 1887 in de VS meer dan honderd gelijkstroomcentrales waren, het werk waaraan werd geleid door het gezelschap van Thomas Alva Edison. Het is duidelijk dat DC handig is wanneer er geen conversie nodig is, dwz. verhoging of verlaging van de spanning, dit is het grootste nadeel van gelijkstroom.

Ondanks de inspanningen van Edison om gelijkstroomtransmissiesystemen te introduceren, hadden dergelijke systemen ook een belangrijk nadeel: de noodzaak om een ​​grote hoeveelheid materialen te gebruiken en aanzienlijke transmissieverliezen.

Het feit is dat de spanning in de eerste gelijkstroomlijnen niet hoger is dan 200 volt en dat elektriciteit kan worden verzonden op een afstand van niet meer dan 1,5 km van de energiecentrale, terwijl tijdens de verzending veel energie wordt gedissipeerd (onthoud De wet van Joule-Lenz).

Als het toch nodig was om meer vermogen over een grotere afstand over te brengen, moesten dikke zware draden worden gebruikt en dat bleek erg duur te zijn.

In 1893 begon Nikola Tesla met de introductie van zijn AC-systemen, die vanwege de aard van AC een hoog rendement vertoonden. Wisselstroom kan eenvoudig worden omgezet met behulp van transformatoren, waardoor de spanning toeneemt, en toen werd het mogelijk om elektrische energie over vele kilometers te transporteren met minimale verliezen.

Dit komt omdat wanneer hetzelfde vermogen via de draden wordt geleverd, de stroom kan worden verminderd als gevolg van de toename van de spanning, waardoor de transmissieverliezen kleiner zijn en de vereiste doorsnede van de draad dienovereenkomstig wordt verminderd. Dit is de reden waarom AC-netwerken over de hele wereld worden geïntroduceerd.

Asynchrone motoren in machines en metaalsnijmachines, inductieovens worden gevoed met wisselstroom; ze kunnen ook eenvoudige gloeilampen en elke andere actieve belasting aandrijven. Asynchrone motoren en transformatoren brachten een revolutie teweeg in de elektrotechniek, juist vanwege wisselstroom.

Als er voor een bepaald doel gelijkstroom nodig is, bijvoorbeeld om batterijen op te laden, kan die nu altijd uit wisselstroom worden gehaald met behulp van gelijkrichters.