В школе нам рассказывали о знаменитых войнах, которые меняли ход истории. Все мы знаем о Столетней войне между Францией и Англией, хотя она закончилась еще в середине XV века. А вот о другом столетнем конфликте, завершившемся в конце ноября 2007 года, мало кто знает. Отчасти потому, что он разворачивался в США — и отнюдь не на полях сражений.

Драмы науки: неизвестная "война токов"

Проницательные читатели уже догадались, что речь пойдет о так называемой "Войне токов" — War of the Currents или Battle of Currents . Так стали называть противостояние между Томасом Эдисоном (1847-1931) и Джорджем Вестингаузом (1846-1914) за использование постоянного и переменного тока. Неизвестно точно, кто и когда первым использовал это определение — в газетах конца XIX века оно не встречается. Спор, начатый двумя американскими изобретателями и бизнесменами еще в 1880-е годы, окончательно завершился в конце ноября 2007 года, когда Нью-Йорк, электрифицированный 125 лет назад Эдисоном, окончательно перешел с постоянного тока на переменный.

Это была война за столь огромный рынок, как Соединенные Штаты Америки, которую вели две крупнейшие корпорации, Edison General Electric (в начале 1890-х годов она стала называться General Electric ) и Westinghouse Electric . Первоначально в США стали использоваться стандарт постоянного тока. Патент на предоставление этого вида услуг имел Эдисон, поэтому он отстаивал право передавать электрическую энергию таким способом.

Однако при передаче постоянного тока, в котором электроны летят в одном направлении, на большие расстояния значительное количество электроэнергии теряется. Ток с электростанций Эдисона, вырабатывавших напряжение 110 вольт, эффективно передавался лишь на расстояние чуть более полутора километров. Ликвидировать этот недостаток можно было, используя медные провода очень большого сечения или строя множество локальных электростанций. Обе перспективы оказались не слишком радужными из-за их сложности и дороговизны.

Когда Джордж Вестингауз узнал про планы Эдисона, он выступил за ток переменный. К тому времени уже появились недорогие трансформаторы, работавшие на высоких мощностях. Передавать электричество на большие расстояния с минимальными потерями можно было при помощи высоковольтных линий. Кроме того, выпускник высшего технического училища в Граце и Пражского университета, серб-эмигрант Никола Тесла, в течение года успешно работавший на фирму Эдисона, в 1885 году оказался у Вестингауза — на предыдущем месте ему опрометчиво отказались повысить зарплату. Уже в 1888 году Тесла запатентовал работавший на переменном токе индукционный двигатель.

Казалось, у Эдисона не было никаких шансов победить. Тогда предприниматель в Эдисоне взял верх над изобретателем и физиком. Он подал дюжину исков, обвиняя Вестингауза в плагиате, но сутяге Эдисону во всех случаях было отказано. И тогда отец фонографа решил создать своему противнику имидж злокозненного изобретателя — посредством черного пиара представить Вестингауза зловещим мистером Хайдом, скрывавшимся под личиной добренького доктора Джекила.

Как-то раз в результате несчастного случая погиб человек. Его убило переменным током от пробитого трансформатора, стоявшего у него в подвале. Происшествие широко освещалось в прессе, что сыграло на руку Эдисону. Вдобавок Эдисон в 1903 году заснял казнь слонихи Топси — она была приговорена к убийству электрическим током за то, что растоптала троих людей, в том числе и жестокого дрессировщика.

При помощи электричества стали отправлять в лучший мир не только слонов. Первым преступником, казненным в США на электрическом стуле, стал некий Уильям Кеммлер, убивший жену топором. В 1890 году через тело Кеммлера пропустили два мощных разряда переменного тока напряжением 1,3 тысяч вольт каждый. А уже на следующий день появилась статья с громким заголовком "Вестингауз казнил Кеммлера". Казнь выглядела настолько мерзко, что сам Вестингауз мрачно заметил: "Топором бы у них вышло лучше". В итоге он отказался поставлять генераторы переменного тока для казни на электрическом стуле.

Однако победа Эдисона на поверку оказалась пирровой. Несмотря на то, что уже в 1892 году на Манхэттене появилась первая в США работающая на постоянном токе электростанция и количество потребителей увеличивалось год от года, законы рынка, как водится, были неумолимы.

Уже в 1893 году Вестингауз и Тесла выиграли тендер на освещение Всемирной ярмарки в Чикаго, а три года спустя смонтировали на Ниагарском водопаде первую гидросистему для питания переменным током второго по величине города штата Нью-Йорк — Буффало. В то же время Эдисону спешно пришлось объединить свою компанию с Thomson-Houston Electric Company , занимавшейся производством продукции для инфраструктуры энергоснабжения переменным током.

Персональный спор двух деловых людей завершился к 1896 году, его результат определили соображения экономической выгоды от использования переменного тока. Все дела в General Electric Эдисон передал в руки профессиональных менеджеров. Скрепя сердце он вынужден был признать поражение и назвал свое выступление в поддержку постоянного тока самой большой ошибкой в своей карьере.

Никола Тесла – «человек, который сделал 20 век». Так о нём говорят современники. Это ученный сербского происхождения, который большую часть своей деятельности провёл в США. Годы жизни – 1856-1943. Он изобрёл несколько вариантов двигателя и генератора переменного тока, и вся его научная жизнь была направлена на продвижение идей использования переменного тока, беспроводной и бесплатной передачи энергии. Также учёный активно изучал идеи свободной энергии, которые сейчас пытаются реализовать различные лжеученные и шарлатаны с целью наживы. В этой статье мы рассмотрим величайшие изобретения Николы Тесла и какие из них используются в современном мире.

Переменный ток

В конце 19 – начале 20 века в истории электротехники был период, который часто называют «Война токов». Её смысл заключался в борьбе между сторонниками сетей постоянного и сетей переменного тока, или же борьбой между Томасом Эдисоном и Николой Тесла. В ходе борьбы на Теслу и его единомышленников происходило как финансовое, так и моральное давление типа чёрного пиара и клеветы.

Патент № 447921 – генератор переменного тока, который датируется 10 марта 1891 года. Соответственно Никола Тесла продвигал идеи использовать для электроснабжения переменный ток – это было экономически выгоднее, поскольку за счёт преобразования величин напряжений с помощью трансформаторов удавалось уменьшить нагрузку на длинных линиях, например, между городами. Это позволяло использовать провода меньшего сечения, что значительно снижало стоимость развития инфраструктуры. Если говорить кратко, то переменное напряжение одержало победу в войне, однако в США последний потребитель постоянки был отключен аж в 2007 году. Кстати первую большую электростанцию построили на Ниагарском водопаде в 1894 году, где были установлены 10 трёхфазных генераторов общей мощностью 75 МВт. Это было детищем тандема Тесла-Вестингауз. Там же установлен памятник великому ученному.

Первое что приходит в голову, когда звучит фамилия этого изобретателя – это катушка Теслы. Она активно используется в любительских и демонстрациях на разнообразных выставках. Внешне представляет собой столб с расширением на конце, из которого извлекаются электрические разряды или молнии.

Никола Тесла использовал это устройство для генерации тока высокой частоты и передачи его на расстояния. Фактически её устройство напоминает трансформатор, где есть две обмотки и генератор высокой частоты.

Эта конструкция была собрана для беспроводной передачи данных и электричества. Однако идея не была воплощена, а инвесторы прекратили финансирование, когда стало известно, что создатель вложил в изобретении идеи бесплатной электрификации. Конструкция представляла собой 47 метровую деревянную башню с медной полусферой на вершине. Деньги перестали выделяться уже на финальных этапах строительства из-за чего выдающийся инженер остался на грани банкротства и остановил строительство.

По одной из версий башня создавалась чтобы стать частью всемирной системы беспроводной передачи данных. Тем не менее проект не удалось реализовать полностью и довести до практического применения. Из-за этого открытия ученного иногда называют предсказателем или отцом беспроводных сетей.

Интересно! Сторонники теории заговора и любители занимательных историй связывают падение тунгусского метеорита с опытами Теслы либо на башне Вондерклифф, либо с опытами с лучом смерти.

Радио и дистанционное управление

Исторически сложилось так, что открытие радио принадлежит итальянцу Гульельмо Маркони (патент на изобретение – 1905 год, а первая связь между материками – 1901 год) и русскому инженеру Попову. Однако в 1897 году был Николой Теслой запатентован первый радиоприёмник и передатчик. Итальянский инженер взял за основу его разработки и в 1904 году Теслу лишают права на изобретение.

Биографы связывают это с конфронтацией изобретателя с Томасом Эдисоном и Эндрю Карнеги, которые не признавали его открытия и идеи, всячески пытаясь опорочить изобретения. Интересно что первый преступник, казнённый электричеством, был казнён переменным током, таким образом конкуренты-популяризаторы постоянного тока Эдисон и Карнеги «бросили камень в огород» сторонникам переменного тока Тесле, Вестингаузу и другим. К 1943 году верховный суд США признал вклад гения в разработку радио.

Тем не мене на электротехнической выставке Мэдисон-Сквер-Гарден в 1898 Никола Тесла представил подводную лодку, управляемую дистанционно.

Двигатель переменного тока

К открытиям и изобретениям Николы Теслы относится и первый асинхронный двигатель переменного тока. В отличии от асинхронных машин используемым в наше время, тот работал от двух фаз, а не от трёх. Патент датирован 1888 годом. Позже права на его производство были куплены одним из спонсоров ученного – Джорджем Вестингаузом.

Изобретённый двигатель инженер планировал использовать как альтернативу ДВС, но тогда к вопросам замещения топливных двигателей электрическими мало кто относился серьёзно. Тем не менее попытки разработать автомобиль на его основе были. Современный электромобиль Tesla не имеет ничего общего с великим изобретателем.

Это лучше рассматривать как отсылку к истории. Никола Тесла в 1931 году изобрёл электромобиль. За основу был взят Pierce Arrow 1931 года. Учёный на нём около недели ездил по Нью-Йорку, но основной загадкой был вопрос откуда двигатель берёт энергию – ни проводов, ни видимых аккумуляторов больших размеров не было. Лишь была небольшая черная коробочка, а автор изобретения ссылался на то, что автомобиль берёт энергию из эфира.

Также ему принадлежит и ряд других отрытий, изобретений и патентов на электродвигатели разнообразных конструкций, в том числе и на якорь электрических машин.

Интересно! Исследователи утверждают, что в записях великого учёного ничего не сказано о двигателе работающем от эфира.

Рентгеновские лучи

По официальной версии Вильгельм Рентген в 1895 году отрыл излучение, которое в последствии получило его имя. Но еще в 1887 году Никола Тесла проводил опыты с вакуумными трубками, тогда ученный фиксировал особые лучи способные просвечивать предметы. В том числе были опыты, связанные с фотографированием костей, на рисунке ниже вы видите пример его фотографий.

Свободная энергия и лучи космоса

Никола Тесла предполагал, что вокруг нас витает масса частиц, энергию которых можно улавливать и использовать в полезных целях. Получив таким образом неограниченную энергию. Частью этих проектов была башня Вондерклифф, катушка Теслы и другие устройства по большей мере связанные с использованием катушек индуктивности.

На видео более подробно рассматривается данный вопрос:

Наши современники и сейчас пытаются добывать энергию из эфира, у них есть тематические форумы и клубы. Тем не менее в Африке до сих пор проблемы с водой, а тарифы на коммунальные услуги только растут. Видимо все современные разработки бесполезны и часто основаны на простом улавливании радиоволн и преобразовании их в электричество.

Заключение

В научном мире, в нашем случае в физике, честь учёным и инженерам отдают, назвав какое-либо явление или величину его именем. Так и произошло с Николой Теслой, не смотря на все его изобретения, вклад в науку и гениальный ум его именем названа лишь единица измерения индукции магнитного поля – Тесла (Тл). Однако выше приведён не полный список открытий великого учёного, к этому следует отнести различные выступления и демонстрации, где Никола Тесла зажигал лампочки, пропуская ток через себя или опыты с «холодным огнём», который был призван заменить воду и банные процедуры.

Из-за подобных демонстраций в наше время возникают домыслы и суждения о его вкладе и открытиях в электричестве, которые нельзя доказать. Его современные фанаты уверено утверждают о незаслуженном забытие и банкротстве автора . Связывают это с давлением спецслужб, правящих кланов того времени и прочим. В связи с отсутствием финансирования изобретателя в те годы большинство открытий осталось утраченными, а часть того что изобрёл Тесла его фанаты считают засекреченными.

Вот мы и рассмотрели все величайшие открытия и изобретения Николы Тесла. Напоследок рекомендуем посмотреть видео, на котором наглядно демонстрируются наиболее важные творения изобретателя:

Материалы

Почти весь XIX век в практических применениях безраздельно господствовал постоянный ток. Главным препятствием широкой электрификации в то время была невозможность передачи электроэнергии на большие расстояния, а переходу на переменные токи мешало отсутствие эффективных электродвигателей переменного тока. Решение было найдено в новаторских работах гениального электротехника Николы Тесла.

Причин популярности постоянного тока тогда было несколько. Прежде всего, источниками тока служили гальванические батареи, и все производимые генераторы и моторы также были постоянного тока. Инженеры мыслили электрогидравлическими аналогиями, в которые не укладывалась идея потоков, меняющих свое направление, поэтому, например, приверженность Эдисона постоянным токам казалась вполне оправданной. Между тем недостатки устройств постоянного тока становились все более очевидными в связи с плохой работой коллектора электрических машин (искрением и износом), проблемами освещения и, главное, невозможностью передачи электроэнергии на большие расстояния.

Электрическое освещение стали использовать после появления дуговых ламп, среди которых наиболее простой была свеча Яблочкова в виде двух вертикально расположенных угольных электродов, разделенных слоем изолирующего материала . Вскоре выяснилось, что на постоянном токе разнополярные электроды сгорают неодинаково, поэтому Яблочков предложил питать свечи переменным током, для чего совместно с известным французским заводом Грамма разработал специальный генератор переменного тока, конструкция которого оказалась столь удачной, что его производство доходило до 1000 штук в год . Другое важное изобретение Яблочкова - это схема «дробления света» с использованием индукционной катушки (прообраза современного трансформатора) для параллельного питания от одного генератора любого числа свечей, подобно газовому освещению.

Однако эксплуатация выявила серьезные недостатки дугового освещения, особенно в быту: необходимость замены свечей через каждые два часа, шум, мерцание, большая дороговизна по сравнению даже с газом. Поэтому уже с начала 1890-х гг. электрические свечи были почти повсеместно вытеснены лампами накаливания Эдисона и применялись только в прожекторах или для больших пространств. Тем не менее, именно Яблочкову мы обязаны введением переменных токов в практическую электротехнику, что, в конечном счете, привело к решению острой проблемы дальней передачи электроэнергии, называемой тогда проблемой «распределения света».

Освещение по системе Эдисона имело низкое напряжение, 110 В, поэтому в каждом районе требовалось строить свою электростанцию. Например, в Петербурге из-за дороговизны земли такие электростанции ставились на баржах, стоящих в реках Мойке и Фонтанке . Было ясно, что крупные генерирующие станции выгоднее строить вблизи рек и угольных бассейнов, вдали от городов. Но тогда для дальней передачи нужно или увеличивать сечение подводящих проводов, или повышать напряжение. Для проверки первого подхода на практике русский изобретатель Федор Апполонович Пироцкий предлагал использовать железнодорожные рельсы. Второй путь (повышение напряжения) был испробован французским инженером, впоследствии академиком Марселем Депре (Marcel Deprez), построившим несколько линий передачи постоянного тока с напряжением до 6 кВ. Первая из них, с напряжением 2 кВ, имела длину 57 км и питала двигатель постоянного тока с насосом для искусственного водопада на Мюнхенской электротехнической выставке 1882 г. . Однако для систем освещения такое высокое напряжение было непригодно.

Более простое решение - переход на однофазный переменный ток с повышающими и понижающими трансформаторами - было предложено известной компанией «Ганц и Ко» из Будапешта для освещения оперных театров в Будапеште, Вене и Одессе . Талантливые инженеры этой компании, Микша Дери (Miksa Dèri), Отто Блати (Otto Blathy) и Карой Циперновски (Karoly Zipernowsky), создали в 1884 г. наиболее совершенные конструкции трансформатора (и они же придумали сам этот термин). Отто Блати также изобрел первый электрический счетчик электроэнергии и прославился как выдающийся шахматист.

Однако развитие промышленности требовало мощных приводов, которые не могли быть созданы на базе электродвигателей переменного тока с питанием от однофазной осветительной сети. Эта проблема формулировалась как «электрическая передача механической энергии» или «передача силы». Одно из ее первых решений было предложено Депре в 1879 г. в виде дистанционной передачи в опытный вагон движения поршней паровой машины (рис. 1) .

У нее был датчик в виде щеточного коммутатора (1) и приемник (2), содержащий ротор (3) с двумя взаимно перпендикулярными катушками, который в свою очередь был подключен к коммутатору (4) и находился в поле магнита (5). Устройство работало со скоростью до 3000 об/мин и с моментом до 5 Нм. Эта идея позднее получила свое развитие в виде сельсинных передач и шаговых двигателей, однако подходила для использования только в приборных системах.

Решение этой проблемы в целом пришло из-за океана, где появился деятельный человек, интуитивно осознавший грядущий переход на переменный ток. Это был Джордж Вестингауз (George Westinghouse) (рис. 2) - видный американский промышленник в сфере оборудования железных дорог, основатель компании Westinghouse, решивший заняться еще и электротехническим бизнесом .

Для того чтобы выйти на рынок со своей продукцией, ему нужны были новые патенты, поскольку основные патенты в этой области принадлежали Эдисону, Вернеру Сименсу (Verner Siemens) и другим конкурентам. Перевести освещение на переменный ток было сравнительно просто, и Вестингауз легко вышел на этот рынок, закупив европейские генераторы и трансформаторы и запатентовав ряд своих ламп накаливания. В 1893 г. он получи большой подряд на электрификацию Всемирной выставки в Чикаго, установив там 180 тыс. ламп накаливания и тысячи дуговых ламп .Однако электрические машины были совсем другим делом, поэтому для их разработки он подыскал через патентное ведомство никому не известного изобретателя Николу Теслу, имевшего десятки патентов на системы переменного тока. На встрече в Нью-Йорке в 1888 г. Вестингауз предложил Тесле уступить ему все уже полученные и будущие патенты в обмен на один миллион долларов, пост технического руководителя завода в Питтсбурге и один доллар за каждую л. с. двигателей и генераторов по системе Теслы, установленных на территории США в течение ближайших 15 лет. Третье условие соглашения сыграло в дальнейшем важную роль. Тесла все эти условия принял, и так началось его плодо­творное сотрудничество с Вестингаузом .
Будущий великий электротехник Никола Тесла (рис. 3) родился в семье сербского священника, жившей в Хорватии. Учился в Градском политехникуме и Пражском университете, но, не закончив их, поступил на работу в отделение компании Эдисона в Париже, откуда перебрался в США с рекомендательным письмом от директора отделения самому Эдисону.

Письмо гласило: «Я знаю двух великих людей: один из них вы, а второй - молодой человек, которого я вам рекомендую». Разумеется, Тесла был принят незамедлительно, и ему поручили самую ответственную работу с электротехническим оборудованием, включая ликвидацию аварий.

Впрочем, работа в этой компании продолжалась недолго. Поводом к расставанию якобы послужил отказ Эдисона выплатить обещанную премию в 50 тысяч долларов за совершенствование генераторов постоянного тока. Когда Тесла напомнил об этом шефу, тот сказал: «Молодой человек, вы не понимаете американского юмора» . Однако скорее всего причиной ухода Теслы было упорное нежелание Эдисона разрешать молодому сербу заниматься бесколлекторным электродвигателем переменного тока, с мечтой о котором Тесла прибыл из Европы. Поэтому, разумеется, Тесла с радостью принял предложение Вестингауза, которое предоставляло ему прекрасные возможности для работы над своей идеей.

Еще в мае 1888 г. Тесла получил семь патентов США на системы переменного тока и бесщеточные двигатели . Главным в них было новаторское предложение строить всю цепочку генерации, передачи, распределения и использования электроэнергии как многофазную систему переменного тока, включающую генератор, линию передачи и двигатель переменного тока, названный Теслой «индукционным». Пример такой системы показан на рис. 4.

Здесь: 1 - синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов и с двумя взаимно перпендикулярными фазами обмотки ротора (2), соединенными через контактные кольца (3) и линию передачи (4) с двухфазным индукционным двигателем (5) с обмоткой статора (6) и ротором (7) в виде стального цилиндра со срезанными сегментами . Действие такого двигателя, называемого теперь асинхронным, объяснялось формированием «перемещающегося», а по современной терминологии вращающегося магнитного поля. Для линии дальней передачи предлагалось включение двухфазных повышающего и понижающего трансформаторов. В мае того же года Тесла выступил с большим докладом о многофазных системах на семинаре Американского института инженеров-электриков AIEE (предшественника IEEE). Продолжая исследования, он вскоре реализовал и другие идеи: двухфазный и трехфазный асинхронный двигатель с обмоткой в звезду, трехфазный генератор с нейтралью и без, трех- и четырехпроводные линии электропередачи и т. д. Всего по многофазным системам у Теслы был 41 патент .

Несомненно,Тесле принадлежит патентный, а Вестингаузу промышленный приоритет на многофазные системы переменного тока, поскольку им сразу же было развернуто массовое производство двигателей, генераторов и другой аппаратуры таких систем. Вершиной этой бурной деятельности было строительство в 1895 г. самой крупной по тем временам Ниагарской электростанции на американском берегу Ниагарского водопада, высота которого составляла 48 метров. На плотине было установлено 10 двухфазных генераторов по 3,7 мВт каждый, а также проложена линия электропередачи 11 кВ длиной 40 км в Буффало, где был создан промышленный район с многочисленными потребителями электроэнергии переменного тока .

Однако Теслу тяготила производственная деятельность, и он ушел от Вестингауза, желая и дальше развивать идею дальней передачи электроэнергии, но уже без проводов. Этим он и стал с увлечением заниматься в собственной лаборатории.Его первой мыслью было создать с помощью высоковольтного и высокочастотного излучателя мощное электрическое поле, действующее на значительные расстояния, из которого потребитель мог бы черпать электроэнергию. Тесла изобретает первый электромеханический СВЧ-генератор, использованный позднее в первых радиостанциях и для индукционного нагрева, передающую и приемную антенны, а также резонансный контур приемника для выделения определенной частоты. Всех поразил опыт Теслы, когда при включении генератора безо всяких проводов в его руках загоралась электрическая лампа, как показано на рис. 5.

Тесла был в одном шаге от изобретения радио, но не пошел по этому пути, поскольку его занимала мысль о передаче электроэнергии, а не информации. Однако именно ему принадлежит приоритет в создании телемеханики, реализованной в 1898 г. в виде дистанционно управляемого водяного катера.

Тем временем, многочисленные опыты показывали, что электролампу удается зажигать только на расстоянии не более нескольких сотен метров. Тесла попытался реализовать другой способ передачи электро­энергии: не через атмосферу, а прямо сквозь землю путем возбуждения в земном шаре, как огромном конденсаторе, поверхностных стоячих волн, в пучности которых можно было отбирать энергию в любой точке поверхности Земли. Для этого он построил в местечке Уорденклиф под Нью-Йорком огромную антенну с мощным надземным и подземным возбудителями, подключенными к отдельной электростанции, как показано на рис. 6. Опыты с этой башней по беспроводной передаче электроэнергии в период с 1899 по 1905 г., судя по всему, не дали желаемого эффекта, поскольку Тесла их неожиданно забросил, не опубликовав результатов. И ученые до сих пор спорят, чего же все-таки достиг Тесла в этом эксперименте, поскольку он работал без помощников и не оставил никаких записей .

Задача беспроводной передачи электроэнергии не решена до сих пор. Последние достижения используют узконаправленные микроволновое или лазерное излучения для удаленного электропитания космических аппаратов от спутника с солнечными батареями или от управляемых дронов . Экспериментально доказана возможность передачи порядка десятка киловатт на расстояние километров. Другое направление разработок - это лазерное оружие, предвозвестником которого был знаменитый «Гиперболоид инженера Гарина».
Тем не менее заслуги Теслы были всемирно признаны. В честь него единица индукции магнитного поля в системе SI названа «тесла», он был избран членом и почетным доктором наук многих академий и университетов. Одна из самых престижных наград IEEE - медаль Теслы - ежегодно присуждается за выдающиеся заслуги в области производства и использования электроэнергии. Тесле принадлежит около 800 патентов, причем, в отличие от патентов Эдисона, они считаются более новаторскими. Существует несколько памятников Тесле и посвященных ему музеев, среди которых самый впечатляющий находится в Белграде, выпущены банкноты с его портретом (рис. 7).

Однако личная жизнь Теслы сложилась неудачно . В конце XIX в. в США разразился экономический кризис, поставивший компанию Вестингауза на грань разорения. Узнав об этом, Тесла явился в штаб-квартиру своего бывшего патрона и публично разорвал их первичное соглашение, потеряв около 10 млн долларов, причитавшихся ему в соответствии с третьим пунктом этого договора. Буквально через две недели после этого великодушного жеста дотла сгорела его великолепная лаборатория, и он остался без средств. В отличие от Эдисона, он не был бизнесменом и вложил все, что у него имелось, в эту лабораторию. После этого Тесла был вынужден проводить свои дальнейшие исследования на различные гранты и пожертвования, в частности, башня Уорденклифф была построена на деньги американского финансиста Моргана.

Биограф Теслы Велимир Абрамович писал: «Пытаясь представить себе Теслу, я не вижу его улыбающимся, а наоборот, грустным…» . Тесла не пил вина, никогда не знал женщин, не имел семьи и умер в одиночестве и бедности в отеле «Нью-Йоркер» .

Потребность в передаче электроэнергии на большие расстояния возникла в конце XIX в., прежде всего в связи с широким внедрением систем освещения.

• Такая передача на постоянном токе была технически целесообразной только при высоком напряжении и практически неприемлемой для низковольтного освещения.

• Линии передачи переменного тока с трансформаторами удовлетворяли задачам освещения, однако для промышленности требовались мощные электродвигатели, все известные конструкции которых были постоянного тока.

• Решение этой комплексной проблемы было предложено изобретателем Теслой и предпринимателем Вестингаузом, создавшими многофазные системы переменного тока с синхронными генераторами, линиями передачи и асинхронными двигателями.

• Исследования же Теслы по беспроводной передаче электроэнергии до сих пор не получили практического завершения.

Противостояние Николы Тесла и Томаса Эдисона в конце 19 века можно было назвать настоящей войной, не зря их соперничество в том, чья технология передачи электрической энергии станет доминирующей в мире, до сих пор называют «Войной токов».

Технология линий переменного тока Тесла или линий постоянного тока Эдисона, - вот воистину эпохальный спор, точка в котором была поставлена лишь в конце 2007 года, с окончательным завершением перехода Нью-Йорка на сети переменного тока, в пользу Тесла.

Первые электрические генераторы, вырабатывающие постоянный ток, допускали простое соединение с линией, и соответственно, с потребителями, в то время как генераторы переменного тока требовали синхронизации с подключаемой энергосистемой.

Немаловажно, что потребителей рассчитанных на переменный ток изначально не существовало, и эффективная модификация асинхронного двигателя, рассчитанного непосредственно на питание переменным током, была изобретена только к 1888 году, то есть спустя шесть лет после запуска Эдисоном первой электростанции постоянного тока в Лондоне.

После патентования Эдисоном в 1880 году своей системы производства и распространения электрической энергии постоянного тока, включающей три провода – нулевой, плюс 110 вольт, и минус 110 вольт, великий изобретатель лампочки был уже уверен в том, что «сделает электрическое освещение настолько дешевым, что лишь богачи будут использовать свечи».

Так, как уже было сказано выше, первая электростанция постоянного тока была запущена Эдисоном в январе 1882 года в Лондоне, через несколько месяцев – на Манхэттене, и к 1887 году в Соединенных Штатах работало уже более сотни электростанций постоянного тока Эдисона. В это время Тесла работал у Эдисона.

Несмотря на кажущееся безоблачное будущее систем постоянного тока Эдисона, был у них весьма значительный недостаток. Для передачи электрической энергии на расстояние применялись провода, а с увеличением длины провода, как известно, растет его сопротивление, и следовательно, имеют место неизбежные потери на нагрев. Таким образом, проблема требовала решения, - снижать сопротивление проводов, делая их толще, либо поднимать напряжение, дабы уменьшить силу тока.

Эффективных методов повышения напряжения постоянного тока на тот момент не существовало, и напряжение в линиях по прежнему не превышало 200 вольт, поэтому предать сколько-нибудь значительную мощность получалось лишь на расстояние не более 1,5 км, а если нужно передать электроэнергию дальше – налицо дороговизна проводов большого сечения.

И вот, в 1893 году Никола Тесла и его инвестор, предприниматель Джордж Вестингауз, получили заказ на освещение ярмарки в Чикаго двумя сотнями тысяч электрических лампочек. Это была победа. Три года спустя, была построена первая гидроэлектростанция переменного тока на Ниагарском водопаде для передачи электрической энергии в город Буффало, располагавшийся неподалеку.

В прочем, к 1928 году в США уже перестали развивать системы постоянного тока, полностью убедившись в преимуществах переменного тока. Еще через 70 лет был начат их демонтаж, к 1998 году в Нью-Йорке количество потребителей постоянного тока не превышало 4600, а к 2007 году не осталось ни одного, когда главный инженер «Консолидейтед Эдисон» символически перерезал кабель, и «Война токов» была окончена.

Переход на переменный ток сильно ударил Эдисону по карману, и, чувствуя свое поражение, он начал подавать в суд за нарушения его патентных прав, однако решения судей не были в его пользу. Эдисон не останавливался, он стал устраивать публичные демонстрации, где убивал животных переменным током, пытаясь убедить всех и вся в опасности использования переменного тока, и наоборот – в безопасности его сетей постоянного тока.

В конце концов, дошло до того, что в 1887 году партнер Эдисона, инженер Гарольд Браун предложил казнить преступников посредством смертельно опасного переменного тока. Вестингауз и Тесла не стали поставлять для этого генераторы, и даже наняли адвоката приговоренному к казни на электрическом стуле убийце своей жены Кеммлеру. Но это не спасло, и в 1890 году Кеммлер был казнен переменным током, а Эдисон позаботился о том, чтобы подкупленный журналист облил за это Вестингауза грязью в своей газете.

Несмотря на продолжительный черный пиар со стороны Эдисона, система переменного тока Тесла была обречена на успех. Напряжение переменного тока легко и эффективно можно было повышать посредством трансформаторов, и передавать по проводам на расстояния в сотни километров без особых потерь. Высоковольтные линии не требовали использования толстых проводов, и понижение напряжения на трансформаторных подстанциях позволяло предавать потребителю низкое напряжение для питания нагрузок переменным током.

Началось с того, что в 1885 году Тесла уволился от Эдисона, и вместе с Вестингаузом приобрел несколько трансформаторов компании Голар-Гиббс, и генератор переменного тока производства Siemens & Halske, после чего, при поддержке Вестингауза начал собственные эксперименты. В результате, спустя год после начала экспериментов, в Грейт-Баррингтон, штат Массачусетс, начала работу первая ГЭС переменного тока на 500 вольт.

Тогда еще не было моторов подходящих для эффективного питания переменным током, а уже в 1882 году Тесла изобрел многофазный электромотор, патент на который он получил в 1888 году, в этом же году появляется и первый счетчик переменного тока. Трехфазная система была представлена во Франкфурте-на-Майне, на выставке в 1891 году, и в 1893 году Вестингауз выиграл тендер на постройку электростанции на Ниагарском водопаде. Тесла считал, что энергии этой ГЭС хватит на все Соединенные Штаты.

Для примирения Тесла и Эдисона, Ниагарская Энергетическая Компания поручила Эдисону строительство линии электропередачи от станции на Ниагарском водопаде до города Буффало. В итоге, принадлежащая Эдисону компания «General Electric» купила компанию «Томсон-Хьюстон», изготавливавшую машины переменного тока, и сама начала их производство.

Так, Эдисон снова стал при деньгах, однако черный пиар против переменного тока не прекратил, - он предал огласке и растиражировал по газетам снимки казни переменным током слонихи Топси, которая затоптала в 1903 году троих работников цирка нью-йоркского Луна-парка.

Постоянный и переменный ток - достоинства и недостатки

Постоянный ток, так сложилось исторически, нашел широкое применение для питания электродвигателей с последовательным возбуждением на транспорте. Такие двигатели хороши тем, что развивают большой крутящий момент при небольшом числе оборотов в минуту, и это число оборотов можно легко регулировать, просто меняя постоянное напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения двигателя, или посредством реостата.

Электродвигатели постоянного тока способны почти мгновенно менять направление своего вращения при смене полярности питания на обмотке возбуждения. Так, двигатели постоянного тока по сей день широко применяются на тепловозах, электровозах, трамваях, троллейбусах, на различных подъемниках и подъемных кранах.

Постоянным током можно без проблем питать лампы накаливания, различные приборы для осуществления промышленного электролиза, гальванопластики, сварки, также его успешно используют для питания сложного медицинского оборудования.

Безусловно, постоянный ток полезен в электротехнике, ведь соответствующие цепи легко рассчитываются и просто управляются, не зря к 1887 году в Соединенных Штатах насчитывалось более ста электростанций постоянного тока, работу над которыми возглавляла компания Томаса Алва Эдисона. Ясно, что постоянный ток удобен в случае, когда нет необходимости в преобразовании, т.е. повышении или понижении напряжения, это и есть главный недостаток постоянного тока.

Несмотря на усилия Эдисона по внедрению систем передачи постоянного тока, был у таких систем и значительный минус – необходимость использования большого количества материалов и существенные потери при передаче.

Дело в том, что напряжение в первых линиях постоянного тока не превышало 200 вольт, и передавать электричество можно было на расстояние, не превышающее 1,5 км от электростанции, при этом много энергии рассеивалось при передаче (вспомните ).

Если все же требовалось передать большую мощность на большее расстояние, приходилось применять толстые тяжелые провода, а это выходило очень дорого.

В 1893 году Никола Тесла начал внедрение своих систем переменного тока, которые показали высокую эффективность благодаря самой сути переменного тока. Переменный ток можно было легко преобразовывать посредством трансформаторов, повышая напряжение, и тогда стала возможной передача электрической энергии на многие километры с минимальными потерями.

Так происходит потому, что при подаче одной и той же мощности через провода силу тока удается снизить благодаря повышению напряжения, поэтому и потери при передаче меньше, и необходимое сечение проводов, соответственно, уменьшается. Именно поэтому сети переменного тока стали внедряться по всему миру.

Переменным током питаются асинхронные двигатели в машинах и станках, индукционные печи, им также можно питать и простые лампы накаливания, и любую другую активную нагрузку. Асинхронные двигатели и трансформаторы произвели настоящую революцию в электротехнике именно благодаря переменному току.

Если же для какой-нибудь цели необходим непосредственно постоянный ток, например для зарядки аккумуляторов, то теперь его всегда можно получить из переменного при помощи выпрямителей.