מלחמת הזרמים - טסלה נגד אדיסון
העימות בין ניקולה טסלה לתומס אדיסון בסוף המאה ה-19 יכול להיקרא מלחמה של ממש, ולא בכדי עדיין נקראת היריבות שלהם, שטכנולוגיית העברת האנרגיה החשמלית שלה תהפוך לשולטת בעולם. "מלחמת הזרמים".
הטכנולוגיה של קווי זרם החילופין של טסלה או הקווים של אדיסון היא מחלוקת עידן אמיתית, הנקודה שהועלתה רק בסוף 2007, עם השלמת המעבר הסופית של ניו יורק לרשתות זרם חילופין, לטובת טסלה.
הגנרטורים החשמליים הראשונים שייצרו זרם ישר אפשרו חיבור קל לקו ולכן לצרכנים, בעוד שהאלטרנטורים דרשו סנכרון עם מערכת החשמל המחוברת.
חשוב לציין, צרכנים המיועדים לזרם חילופין לא היו קיימים במקור, והומצא שינוי יעיל של מנוע אינדוקציה המיועד ישירות לאספקת זרם חילופין. ניקולה טסלה רק ב-1888, כלומר שש שנים לאחר שאדיסון הקים את תחנת הכוח הראשונה בזרם ישיר בלונדון.
לאחר שאדיסון רשם פטנט על המערכת שלו לייצור והפצת חשמל בזרם ישר ב-1880, שכללה שלושה חוטים - אפס, פלוס 110 וולט ומינוס 110 וולט, הממציא הגדול של הנורה היה בטוח כעת ש"הוא יהפוך את התאורה החשמלית לזולה כל כך. שרק העשירים ישתמשו בנרות. »
אז, כפי שהוזכר לעיל, תחנת הכוח הראשונה בזרם ישר הושקה על ידי אדיסון בינואר 1882 בלונדון, כמה חודשים לאחר מכן במנהטן, ועד 1887 פעלו יותר ממאה תחנות כוח של אדיסון DC בארצות הברית. טסלה עבדה עבור אדיסון באותו זמן.
למרות העתיד הבהיר לכאורה של מערכות ה-DC של אדיסון, היה להן חיסרון משמעותי מאוד. חוטים שימשו להעברת אנרגיה חשמלית למרחק, וככל שאורך החוט גדל, כידוע, ההתנגדות שלו עולה ולכן יש הפסדי חימום בלתי נמנעים. לפיכך, הבעיה דרשה פתרון - להפחית את ההתנגדות של החוטים, להפוך אותם לעבים יותר או להגביר את המתח כדי להפחית את הזרם.
באותה תקופה לא היו שיטות יעילות להגברת מתח הזרם הישר, והמתח בקווים עדיין לא עלה על 200 וולט, כך שניתן היה לספק הספק משמעותי רק למרחק של לא יותר מ-1.5 ק"מ, ואם הצורך בהעברת חשמל בנוסף, ישנם חוטים יקרים עם חתך רוחב גדול.
אז, בשנת 1893, ניקולה טסלה והמשקיע שלו, היזם ג'ורג' וסטינגהאוס, קיבלו פקודה להאיר יריד בשיקגו במאתיים אלף נורות. זה היה ניצחון.שלוש שנים מאוחר יותר, המפעל ההידרואלקטרי הראשון של זרם חילופין נבנה במפלי הניאגרה כדי להעביר חשמל לעיר באפלו הסמוכה.
במילים אחרות, ב-1928 ארה"ב כבר הפסיקה לפתח מערכות זרם ישר, משוכנעת לחלוטין ביתרונות של זרם חילופין. לאחר עוד 70 שנה, החל פירוק שלהם, עד 1998 מספר המשתמשים בזרם ישר בניו יורק לא עלה על 4,600, ועד 2007 לא נותרו אף אחד, כאשר המהנדס הראשי של Consolidated Edison חתך באופן סמלי את הכבל ו"מלחמת העולם זרמים" נגמר.
המעבר לזרם חילופין פגע מאוד בכיס של אדיסון, ובתחושת מובס החל לתבוע על הפרת זכויות הפטנט שלו, אך החלטות השופטים לא היו לטובתו. אדיסון לא עצר, הוא החל לארגן הפגנות פומביות שבהן הרג בעלי חיים בזרם חילופין, מנסה לשכנע כל אחד וכולם בסכנות שבשימוש בזרם חילופין, ולהיפך - בטיחות רשתות ה-DC שלו.
בסופו של דבר זה הגיע למצב שבשנת 1887, שותפו של אדיסון, המהנדס הרולד בראון, הציע להוציא להורג פושעים בזרם חילופין קטלני. וסטינגהאוס וטסלה לא סיפקו גנרטורים לכך ואף שכרו עורך דין עבור אשתו קמר, שנידונה למוות בכיסא החשמלי. אבל זה לא הציל, ובשנת 1890 הוצא קמלר להורג בזרם חילופין, ואדיסון דאג שהעיתונאי השוחד יטיל בוץ על וסטינגהאוס בעיתונו.
למרות יחסי הציבור הרעים המתמשכים של אדיסון, מערכת ה-AC של טסלה נועדה להצלחה.ניתן להגביר את מתח AC בקלות וביעילות באמצעות שנאים ולהעביר על חוטים למרחקים של מאות קילומטרים ללא אובדן רב. קווי מתח גבוה אינם מצריכים שימוש במוליכים עבים, והורדת המתח בתחנות שנאים אפשרה לספק מתח נמוך לצרכן לאספקת עומסי AC.
זה מתחיל בעובדה שב-1885 פרש טסלה מאדיסון ויחד עם וסטינגהאוס רכש כמה שנאים של גולאר-גיבס ואלטרנטור שיוצרו על ידי סימנס והאלסקה, ואז בתמיכת וסטינגהאוס הוא החל בניסויים משלו. כתוצאה מכך, שנה לאחר תחילת הניסויים, תחנת הכוח הראשונה של 500 וולט החלה לפעול בגרייט ברינגטון, מסצ'וסטס.
לא היו אז מנועים המתאימים להספק AC יעיל, וכבר ב-1882 המציא טסלה מנוע חשמלי רב-פאזי, פטנט עליו קיבל ב-1888, באותה שנה שבה הופיע מד ה-AC הראשון. המערכת התלת-פאזית הוצגה בפרנקפורט אם מיין בתערוכה ב-1891, וב-1893 זכתה וסטינגהאוס במכרז לבניית תחנת כוח במפלי הניאגרה. טסלה האמינה שהאנרגיה של המפעל ההידרואלקטרי הזה תספיק לכל ארצות הברית.
כדי ליישב את טסלה ואדיסון, חברת החשמל של ניאגרה הזמינה את אדיסון לבנות קו מתח מתחנת מפלי הניאגרה לעיר באפלו. כתוצאה מכך, ג'נרל אלקטריק, בבעלות אדיסון, רכשה את חברת תומסון-יוסטון, שייצרה מכונות AC, והחלה לייצר אותן בעצמה.
אז אדיסון קיבל שוב את הכסף, אבל הפרסום נגד AC לא נפסק - הוא פרסם והפיץ בעיתונים תמונות של הוצאתו להורג על ידי AC של טופסי הפיל רומס שלושה עובדי קרקס בלונה פארק בניו יורק ב-1903.
זרם ישיר וחילופין - יתרונות וחסרונות
מבחינה היסטורית, נעשה שימוש נרחב בזרם ישר להנעת מנועים חשמליים מעוררי סדרה בתחבורה. מנועים כאלה טובים בכך שהם מפתחים מומנט גבוה במספר נמוך של סיבובים לדקה, וניתן להתאים את מספר הסיבובים הזה בקלות על ידי שינוי מתח ה-DC המסופק לליפוף שדה המנוע או על ידי ריאוסטט.
מנועי DC מסוגלים לשנות את כיוון הסיבוב שלהם כמעט באופן מיידי כאשר הקוטביות של האספקה לליפוף השדה משתנה. אז, מנועי DC עדיין נמצאים בשימוש נרחב על קטרי דיזל, קטרים חשמליים, חשמליות, טרוליבוסים, על מעליות ומנופים שונים.
ניתן להשתמש בזרם ישר להפעלת מנורות ליבון, מכשירי אלקטרוליזה תעשייתיים שונים, ציפוי אלקטרוניקה, ריתוך ללא בעיות; הוא משמש בהצלחה גם להפעלת ציוד רפואי מורכב.
כמובן, זרם ישר שימושי בהנדסת חשמל, מכיוון שקל לחשב את המעגלים המתאימים ופשוטים לשליטה, לא בכדי עד שנת 1887 בארה"ב היו יותר ממאה תחנות כוח זרם ישר, שהעבודה עליהן הובל על ידי החברה של תומס אלווה אדיסון. ברור ש-DC נוח כאשר אין צורך בהמרה, כלומר. עלייה או ירידה במתח, זהו החיסרון העיקרי של זרם ישר.
למרות המאמצים של אדיסון להכניס מערכות שידור זרם ישר, למערכות כאלה היה גם חסרון משמעותי - הצורך בשימוש בכמות גדולה של חומרים והפסדי שידור משמעותיים.
העובדה היא שהמתח בקווי ה-DC הראשונים אינו עולה על 200 וולט, וניתן להעביר חשמל במרחק של לא יותר מ-1.5 ק"מ מתחנת הכוח, בעוד שהרבה אנרגיה מתפזרת במהלך השידור (זכור חוק ג'ול-לנץ).
אם בכל זאת היה צורך להעביר יותר כוח למרחק גדול יותר, היה צורך להשתמש בחוטים כבדים עבים וזה התברר כיקר מאוד.
בשנת 1893, החל ניקולה טסלה להציג את מערכות ה-AC שלו, שהפגינו יעילות גבוהה בשל טבעו של AC. ניתן להמיר זרם חילופין בקלות באמצעות שנאים, הגדלת המתח, ולאחר מכן ניתן היה להעביר אנרגיה חשמלית על פני קילומטרים רבים עם הפסדים מינימליים.
הסיבה לכך היא שכאשר אותו הספק מסופק דרך החוטים, ניתן להפחית את הזרם עקב עליית המתח, לכן הפסדי השידור קטנים יותר והחתך הנדרש של החוט מצטמצם בהתאם. זו הסיבה שרשתות AC החלו להיות מוצגות בכל רחבי העולם.
מנועים אסינכרוניים במכונות ובמכונות חיתוך מתכת, תנורי אינדוקציה מסופקים עם זרם חילופין; הם יכולים גם להפעיל מנורות ליבון פשוטות וכל עומס פעיל אחר. מנועים ושנאים אסינכרונים חוללו מהפכה בהנדסת החשמל בדיוק בגלל זרם חילופין.
אם יש צורך בזרם ישר למטרה כלשהי, למשל להטענת סוללות, כעת ניתן תמיד לקבלו מזרם חילופין בעזרת מיישרים.