U školi su nam pričali o poznatim ratovima koji su promenili tok istorije. Svi znamo za Stogodišnji rat između Francuske i Engleske, iako se završio sredinom 15. veka. Ali malo ljudi zna za još jedan vekovni sukob koji je okončan krajem novembra 2007. Djelomično zato što se to dogodilo u Sjedinjenim Državama - a ne na ratištima.

Naučne drame: nepoznati "rat struja"

Pronicljivi čitaoci su već pretpostavili da će biti reči o takozvanom „Ratu struja“ - Rat struja ili Bitka kod struja. Ovo je ime dato sukobu između Tomasa Edisona (1847-1931) i Džordža Vestinghausa (1846-1914) zbog upotrebe jednosmerne i naizmenične struje. Ne zna se tačno ko je i kada prvi upotrebio ovu definiciju; ona se ne pojavljuje u novinama s kraja 19. veka. Spor, koji su započela dva američka pronalazača i biznismena još 1880-ih, konačno je okončan krajem novembra 2007. godine, kada je New York, koji je Edison elektrificirao prije 125 godina, konačno prešao sa jednosmerne struje na naizmjeničnu struju.

Bio je to rat za tako ogromno tržište kao što su Sjedinjene Američke Države, koji su vodile dvije najveće korporacije, Edison General Electric(ranih 1890-ih postao je poznat kao General Electric) I Westinghouse Electric. U početku su SAD počele koristiti standard jednosmjerne struje. Edison je imao patent za ovu vrstu usluge, pa je branio pravo da na ovaj način prenosi električnu energiju.

Međutim, pri prijenosu istosmjerne struje, u kojoj elektroni lete u jednom smjeru, na velike udaljenosti, gubi se značajna količina električne energije. Struja iz Edisonovih elektrana, koja je proizvodila 110 volti, efektivno se prenosila samo na udaljenosti od nešto više od jednog i po kilometra. Ovaj nedostatak bi se mogao otkloniti upotrebom bakrenih žica vrlo velikog poprečnog presjeka ili izgradnjom mnogih lokalnih elektrana. Oba izgleda nisu bila baš ružičasta zbog svoje složenosti i visoke cijene.

Kada je George Westinghouse saznao za Edisonove planove, zagovarao je naizmjeničnu struju. Do tada su se već pojavili jeftini transformatori koji rade na velikim snagama. Bilo je moguće prenositi električnu energiju na velike udaljenosti uz minimalne gubitke pomoću visokonaponskih vodova. Osim toga, diplomac Više tehničke škole u Gracu i Univerziteta u Pragu, srpski emigrant Nikola Tesla, koji je godinu dana uspješno radio za kompaniju Edison, 1885. završio je u Westinghouseu - na njegovom prethodnom mjestu su nepromišljeno odbili da povećaju njegova plata. Tesla je već 1888. patentirao indukcioni motor koji radi na naizmjeničnu struju.

Činilo se da Edison nema šanse za pobjedu. Tada je preduzetnik u Edisonu prevagnuo nad pronalazačem i fizičarem. Podnio je desetak tužbi optužujući Westinghousea za plagijat, ali je Edisonova tužba odbijena u svim slučajevima. A onda je otac fonografa odlučio svom protivniku stvoriti imidž zlonamjernog pronalazača - crnim PR-om predstaviti Westinghousea kao zlokobnog gospodina Hajda, koji se krije pod maskom ljubaznog dr. Jekylla.

Jednog dana u nesreći je preminula osoba. Ubio ga je naizmjenična struja iz pokvarenog transformatora u njegovom podrumu. Incident je naširoko propraćen u štampi, što je Edisonu išlo na ruku. Osim toga, Edison je 1903. godine snimio pogubljenje slona Topsy - osuđena je na strujni udar jer je gazila tri osobe, uključujući i njenog okrutnog trenera.

Uz pomoć struje nisu samo slonovi počeli da se šalju u bolji svijet. Prvi zločinac pogubljen u električnoj stolici u Sjedinjenim Državama bio je izvjesni William Kemmler, koji je sjekirom ubio svoju ženu. Godine 1890. kroz Kemmlerovo tijelo prošla su dva snažna pražnjenja naizmjenične struje od po 1,3 hiljade volti. I već sljedećeg dana pojavio se članak s glasnim naslovom “Westinghouse je pogubio Kemmlera”. Smaknuće je izgledalo toliko odvratno da je i sam Westinghouse neveseo primijetio: "Oni bi bolje obavili posao sa sjekirom." Kao rezultat toga, odbio je isporučiti generatore naizmjenične struje za strujni udar.

Međutim, pokazalo se da je Edisonova pobjeda bila Pirova. Unatoč činjenici da se već 1892. godine na Manhattanu pojavila prva jednosmjerna elektrana u Sjedinjenim Državama i da se broj potrošača povećavao iz godine u godinu, zakoni tržišta, kao i obično, bili su neumoljivi.

Već 1893. Westinghouse i Tesla su pobijedili na tenderu za osvjetljavanje Svjetske izložbe u Čikagu, a tri godine kasnije instalirali su prvi hidraulički sistem na Nijagarinim vodopadima za snabdevanje naizmeničnom strujom drugog po veličini grada u državi Njujork, Bafala. U isto vrijeme, Edison je brzo morao spojiti svoju kompaniju sa Thomson-Huston Electric Company, koja je proizvodila proizvode za infrastrukturu naizmjenične struje.

Lični spor između dva biznismena okončan je 1896. godine, a njegov ishod je određen razmatranjem ekonomske koristi od korišćenja naizmenične struje. Sve stvari unutra General Electric Edison ga je predao profesionalnim menadžerima. Nerado je bio primoran da prizna poraz i svoju podršku jednosmernoj struji nazvao je najvećom greškom u karijeri.

Nikola Tesla je „čovek koji je stvorio 20. vek“. Ovo o njemu govore njegovi savremenici. Reč je o naučniku srpskog porekla koji je najveći deo svog rada proveo u Sjedinjenim Državama. Godine života – 1856-1943. Izumio je nekoliko verzija motora i alternatora, a cijeli njegov znanstveni život bio je usmjeren na promicanje korištenja naizmjenične struje, bežičnog i slobodnog prijenosa energije. Naučnik je također aktivno proučavao ideje o besplatnoj energiji, koje razni pseudoznanstvenici i šarlatani sada pokušavaju implementirati u svrhu profita. U ovom članku ćemo se osvrnuti na najveće izume Nikole Tesle i koji se koriste u savremenom svetu.

AC

Krajem 19. i početkom 20. vijeka postojao je period u istoriji elektrotehnike koji se često naziva „Rat struja“. Njegovo značenje je bila borba između pristalica DC i AC mreža, ili borba između Tomasa Edisona i Nikole Tesle. Tokom borbe, Tesla i njegovi saradnici bili su izloženi finansijskim i moralnim pritiscima, poput crnog PR-a i kleveta.

Patent br. 447921 je alternator, koji datira od 10. marta 1891. godine. U skladu s tim, Nikola Tesla je promovirao ideju korištenja naizmjenične struje za napajanje - bilo je ekonomski isplativije, jer je pretvaranjem vrijednosti napona pomoću transformatora bilo moguće smanjiti opterećenje dugih vodova, na primjer, između gradova. . To je omogućilo korištenje žica manjeg promjera, što je značajno smanjilo troškove razvoja infrastrukture. Ukratko, naizmjenični napon je pobijedio u ratu, ali u Sjedinjenim Državama posljednji potrošač konstantnog napona isključen je 2007. godine. Inače, prva velika elektrana izgrađena je na Nijagarinim vodopadima 1894. godine, gdje je ugrađeno 10 trofaznih generatora ukupne snage 75 MW. Bila je to zamisao tandema Tesla-Westinghouse. Tu je podignut i spomenik velikom naučniku.

Prvo što vam padne na pamet kada zvuči ime ovog pronalazača je Teslina zavojnica. Aktivno se koristi u amaterskim i demonstracijama na raznim izložbama. Spolja je to stup s nastavkom na kraju iz kojeg se izvlače električna pražnjenja ili munje.

Nikola Tesla je koristio ovaj uređaj za generiranje struje visoke frekvencije i prijenos na daljinu. Zapravo, njegov uređaj podsjeća na transformator, gdje postoje dva namotaja i visokofrekventni generator.

Ovaj dizajn je sastavljen za bežični prijenos podataka i električne energije. Međutim, ideja nije realizovana, a investitori su obustavili finansiranje kada se saznalo da je kreator uložio u ideju besplatne elektrifikacije. Konstrukcija je bila drvena kula od 47 metara sa bakrenom hemisferom na vrhu. Novac je prestao da se izdvaja već u završnoj fazi izgradnje, zbog čega je istaknuti inženjer ostao na ivici bankrota i obustavio gradnju.

Prema jednoj verziji, toranj je stvoren da postane dio svjetskog bežičnog sistema za prijenos podataka. Međutim, projekat nije mogao biti u potpunosti implementiran i praktičan. Zbog ovog otkrića, naučnik se ponekad naziva prediktorom ili ocem bežičnih mreža.

Zanimljivo! Teoretičari zavere i ljubitelji zabavnih priča povezuju pad meteorita Tunguska sa Teslinim eksperimentima bilo na tornju Wondercliffe ili sa eksperimentima sa zrakom smrti.

Radio i daljinski upravljač

Istorijski gledano, otkriće radija pripada Italijanu Guglielmu Markoniju (patent za izum - 1905., a prva veza između kontinenata - 1901.) i ruskom inženjeru Popovu. Međutim, 1897. godine Nikola Tesla je patentirao prvi radio prijemnik i predajnik. Italijanski inženjer je uzeo svoj razvoj kao osnovu i Tesli je 1904. godine oduzeto pravo na pronalazak.

Biografi to povezuju s pronalazačevim sukobom s Thomasom Edisonom i Andrewom Carnegiejem, koji nisu prepoznali njegova otkrića i ideje, pokušavajući na sve moguće načine diskreditirati izume. Zanimljivo je da je prvi zločinac pogubljen strujom pogubljen naizmeničnom strujom, pa su rivalski popularizatori jednosmerne struje Edison i Karnegi „bacili kamen u baštu“ pristalicama naizmenične struje Tesli, Vestinghausu i drugima. Do 1943. godine, američki Vrhovni sud je priznao doprinos genija razvoju radija.

Međutim, na izložbi elektrotehnike u Madison Square Gardenu 1898. godine, Nikola Tesla je predstavio podmornicu kojom se upravlja daljinskim upravljačem.

AC motor

Otkrića i izumi Nikole Tesle uključuju prvi asinhroni motor na izmjeničnu struju. Za razliku od asinhronih mašina koje se koriste u naše vreme, on je radio u dve faze, a ne u tri. Patent je datiran 1888. Kasnije je prava na njegovu proizvodnju otkupio jedan od sponzora naučnika, George Westinghouse.

Inženjer je planirao da izumljeni motor koristi kao alternativu motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, ali u to vreme malo ljudi je ozbiljno shvatilo pitanje zamene motora na gorivo električnim. Ipak, bilo je pokušaja da se razvije automobil zasnovan na njemu. Savremeni Tesla električni automobil nema ništa zajedničko sa velikim pronalazačem.

Ovo je najbolje posmatrati kao referencu na istoriju. Nikola Tesla je izumeo električni automobil 1931. godine. Za osnovu je uzeta Pierce Arrow iz 1931. godine. Naučnik ga je vozio po Njujorku oko nedelju dana, ali glavna misterija je bila odakle motor dobija energiju - nije bilo žica ili vidljivih velikih baterija. Postojala je samo mala crna kutija, a autor pronalaska se osvrnuo na činjenicu da automobil uzima energiju iz etra.

Posjeduje i niz drugih otkrića, izuma i patenata za elektromotore različitih dizajna, uključujući armaturu električnih strojeva.

Zanimljivo! Istraživači tvrde da beleške velikog naučnika ne govore ništa o motoru koji pokreće eter.

X-zrake

Prema službenoj verziji, Wilhelm Roentgen je 1895. otkrio radijaciju, koja je kasnije dobila njegovo ime. Ali davne 1887. godine Nikola Tesla je provodio eksperimente sa vakuumskim cijevima, tada je naučnik snimio posebne zrake koje su mogle osvijetliti predmete. Ovo je uključivalo eksperimente vezane za fotografisanje kostiju na slici ispod možete vidjeti primjer njegovih fotografija.

Besplatna energija i zraci prostora

Nikola Tesla je pretpostavio da oko nas lebdi mnogo čestica čija se energija može uhvatiti i iskoristiti u korisne svrhe. Na taj način dobijate neograničenu energiju. Dio ovih projekata uključivao je toranj Wondercliffe, Teslin kalem i druge uređaje koji su uglavnom uključivali upotrebu induktora.

Ovaj video detaljnije govori o ovom pitanju:

Naši savremenici i dalje pokušavaju da izvuku energiju iz etra, imaju tematske forume i klubove. Ipak, Afrika i dalje ima problema s vodom, a komunalne tarife samo rastu. Očigledno je da su svi moderni razvoji beskorisni i često se zasnivaju na jednostavnom hvatanju radio talasa i pretvaranju u električnu energiju.

Zaključak

U naučnom svijetu, u našem slučaju u fizici, počast se odaje naučnicima i inženjerima tako što se po njoj imenuje pojava ili količina. Tako se desilo i sa Nikolom Teslom, uprkos svim njegovim izumima, doprinosima nauci i briljantnom umu, po njemu je nazvana samo jedinica mere indukcije magnetnog polja - Tesla (T). Međutim, ovo nije potpuna lista otkrića velikog naučnika, tu spadaju različiti govori i demonstracije u kojima je Nikola Tesla palio sijalice, propuštajući kroz sebe struju ili eksperimente sa „hladnom vatrom“, koja je trebalo da zameni vodu i kupku; procedure.

Zbog ovakvih demonstracija u naše vrijeme javljaju se nagađanja i sudovi o njegovim doprinosima i otkrićima u elektricitetu, koji se ne mogu dokazati. Njegovi moderni obožavatelji samouvjereno tvrde autorov nezasluženi zaborav i bankrot. To se pripisuje pritisku obavještajnih službi, tadašnjih vladajućih klanova i tako dalje. Zbog nedostatka sredstava za pronalazača tih godina, većina otkrića je ostala izgubljena, a neki od onoga što je Tesla izumio njegovi obožavatelji su smatrali povjerljivim.

Tako smo pogledali sva najveća otkrića i izume Nikole Tesle. Na kraju, preporučujemo da pogledate video koji jasno pokazuje najvažnije kreacije izumitelja:

Materijali

Skoro čitav 19. vijek jednosmjerna struja je vladala u praktičnoj primjeni. Glavna prepreka raširenoj elektrifikaciji u to vrijeme bila je nemogućnost prijenosa električne energije na velike udaljenosti, a prelazak na naizmjeničnu struju otežavao je nedostatak efikasnih elektromotora naizmjenične struje. Rješenje je pronađeno u inovativnom radu briljantnog inženjera elektrotehnike Nikole Tesle.

Bilo je nekoliko razloga za popularnost jednosmjerne struje u to vrijeme. Prije svega, galvanske baterije su služile kao izvor struje, a svi proizvedeni generatori i motori također su bili jednosmjerni. Inženjeri su razmišljali u elektro-hidrauličkim analogijama, koje se nisu uklapale u ideju da tokovi mijenjaju svoj smjer, pa se, na primjer, Edisonova posvećenost jednosmjernim strujama činila potpuno opravdanom. U međuvremenu, nedostaci jednosmjernih uređaja postajali su sve očigledniji zbog loših performansi komutatora električnih strojeva (iskrenje i habanje), problema s rasvjetom i, što je najvažnije, nemogućnosti prijenosa električne energije na velike udaljenosti.

Električno osvjetljenje počelo se koristiti nakon pojave lučnih svjetiljki, među kojima je najjednostavnija bila svijeća Yablochkov u obliku dvije okomito smještene ugljične elektrode, odvojene slojem izolacijskog materijala. Ubrzo je postalo jasno da elektrode različitog polariteta neravnomjerno sagorevaju na istosmjernoj struji, pa je Yablochkov predložio napajanje svjećica naizmjeničnom strujom, za koju je, zajedno sa poznatom francuskom tvornicom Gramma, razvio poseban generator naizmjenične struje, čiji se dizajn pokazao biti toliko uspješan da je njegova proizvodnja dostigla 1000 komada godišnje. Još jedan važan izum Jabločkova je krug za „svjetlo drobljenje“ koji koristi indukcijsku zavojnicu (prototip modernog transformatora) za paralelno napajanje bilo kojeg broja svijeća iz jednog generatora, slično plinskom osvjetljenju.

Međutim, rad je otkrio ozbiljne nedostatke lučne rasvjete, posebno u svakodnevnom životu: potrebu za zamjenom svijeća svaka dva sata, buku, treperenje i visoku cijenu u poređenju čak i s plinom. Dakle, već od početka 1890-ih. električne svijeće su gotovo univerzalno zamijenjene Edisonovim žaruljama i korištene su samo u reflektorima ili za velike prostore. Ipak, Jabločkovu dugujemo uvođenje naizmjeničnih struja u praktičnu elektrotehniku, što je u konačnici dovelo do rješenja akutnog problema prijenosa električne energije na velike udaljenosti, tada nazvanog problemom "distribucije svjetla".

Rasvjeta po Edisonovom sistemu imala je niski napon, 110 V, tako da je svaki region trebao izgraditi svoju elektranu. Na primjer, u Sankt Peterburgu, zbog visoke cijene zemljišta, takve su elektrane postavljene na barže stacionirane u rijekama Moika i Fontanka. Bilo je jasno da je isplativije graditi velike proizvodne stanice u blizini rijeka i rudnika uglja, daleko od gradova. Ali tada je za prijenos na velike udaljenosti potrebno ili povećati poprečni presjek dovodnih žica ili povećati napon. Da bi testirao prvi pristup u praksi, ruski pronalazač Fjodor Apolonovič Pirotski je predložio korišćenje železničkih šina. Drugi način (povećanje napona) pokušao je francuski inženjer, kasnije akademik Marcel Deprez, koji je izgradio nekoliko vodova jednosmerne struje napona do 6 kV. Prvi od njih, napona od 2 kV, imao je dužinu od 57 km i pokretao je jednosmerni motor sa pumpom za veštački vodopad na Minhenskoj elektrotehničkoj izložbi 1882. Međutim, tako visok napon nije bio pogodan za sisteme osvetljenja.

Jednostavnije rešenje - prelazak na jednofaznu naizmeničnu struju sa pojačanim i opadajućim transformatorima - predložila je poznata kompanija "Ganz & Co" iz Budimpešte za osvetljenje operskih kuća u Budimpešti, Beču i Odesi. Talentovani inženjeri ove kompanije, Miksa Dèri, Otto Blathy i Karoly Zipernowsky, kreirali su najnaprednije dizajne transformatora 1884. godine (i skovali su sam termin). Otto Blathy je također izumio prvi brojilo električne energije i postao poznat kao izvanredan šahista.

Međutim, razvoj industrije zahtijevao je moćne pogone koji se nisu mogli stvoriti na bazi elektromotora naizmjenične struje napajanih jednofaznom rasvjetnom mrežom. Ovaj problem je formuliran kao "električni prijenos mehaničke energije" ili "prijenos sile". Jedno od njegovih prvih rješenja predložio je Depres 1879. godine u obliku daljinskog prijenosa kretanja klipova parne mašine na eksperimentalni automobil (slika 1).

Imao je senzor u obliku komutatora sa četkicom (1) i prijemnika (2) koji je sadržavao rotor (3) sa dva međusobno okomita namotaja, koji je zauzvrat bio spojen na komutator (4) i nalazio se u polju magnet (5). Uređaj je radio pri brzinama do 3000 o/min i sa obrtnim momentom do 5 Nm. Ova ideja je kasnije razvijena u obliku sinhronih zupčanika i koračnih motora, ali je bila pogodna samo za upotrebu u instrumentalnim sistemima.

Rješenje ovog problema u cjelini došlo je iz inozemstva, gdje se pojavila aktivna osoba koja je intuitivno shvatila predstojeći prijelaz na naizmjeničnu struju. Bio je to George Westinghouse (sl. 2) - istaknuti američki industrijalac u oblasti željezničke opreme, osnivač kompanije Westinghouse, koji je također odlučio da uđe u posao elektrotehnike.

Da bi sa svojim proizvodima ušao na tržište, bili su mu potrebni novi patenti, budući da su glavni patenti u ovoj oblasti pripadali Edisonu, Verner Siemens-u i drugim konkurentima. Pretvaranje rasvjete u naizmjeničnu struju bilo je relativno jednostavno, a Westinghouse je lako ušao na ovo tržište kupovinom evropskih generatora i transformatora i patentiranjem niza svojih žarulja sa žarnom niti. Godine 1893. dobio je veliki ugovor za elektrifikaciju Svjetske izložbe u Čikagu, gdje je ugradio 180 hiljada žarulja sa žarnom niti i hiljade lučnih lampi, međutim, električne mašine su bile sasvim druga stvar, pa je za njihov razvoj pronašao nepoznatog pronalazača Nikolu Tesla preko patentnog biroa, koji je držao desetine patenata za sisteme naizmenične struje. Na sastanku u New Yorku 1888. Westinghouse je ponudio Tesli da mu ustupi sve postojeće i buduće patente u zamjenu za milion dolara, mjesto tehničkog direktora fabrike u Pittsburghu i jedan dolar za svaki litar. With. motori i generatori po Teslinom sistemu instalirani u Sjedinjenim Državama u narednih 15 godina. Treći uslov sporazuma igrao je važnu ulogu u budućnosti. Tesla je prihvatio sve ove uslove i tako je započela njegova plodna saradnja sa Westinghouseom.
Budući veliki inženjer elektrotehnike Nikola Tesla (sl. 3) rođen je u porodici srpskog sveštenika koji je živeo u Hrvatskoj. Studirao je na Gradskoj politehnici i Univerzitetu u Pragu, ali ne završivši ih, otišao je da radi u ogranku kompanije Edison u Parizu, odakle se preselio u SAD sa pismom preporuke direktora katedre samom Edisonu. .

U pismu je pisalo: „Poznajem dva velika čovjeka: jedan od njih si ti, a drugi je mladić koga ti preporučujem. Naravno, Tesla je odmah primljen, a njemu su povereni najvažniji poslovi sa elektroopremom, uključujući i otklanjanje havarija.

Međutim, rad u ovoj kompaniji nije dugo trajao. Razlog za razdvajanje je navodno bilo Edisonovo odbijanje da isplati obećani bonus od 50 hiljada dolara za unapređenje generatora jednosmerne struje. Kada je Tesla podsetio svog šefa na ovo, rekao je: „Mladiću, ti ne razumeš američki humor. Ipak, najvjerovatnije je razlog Teslinog odlaska bilo Edisonovo tvrdoglavo oklevanje da mladom Srbinu dozvoli razvoj elektromotora naizmjenične struje bez četkica, sa kojim je Tesla stigao iz Evrope. Tako je, naravno, Tesla rado prihvatio ponudu Westinghousea, što mu je pružilo odlične mogućnosti da radi na svojoj ideji.

Još u maju 1888. Tesla je dobio sedam američkih patenata za sisteme naizmjenične struje i motore bez četkica. Glavna stvar u njima bio je inovativni prijedlog da se cijeli lanac proizvodnje, prijenosa, distribucije i korištenja električne energije izgradi kao polifazni sistem naizmjenične struje, uključujući generator, dalekovod i motor naizmjenične struje, nazvan „indukcija“ kod Tesle. Primjer takvog sistema prikazan je na sl. 4.

Ovde: 1 - sinhroni generator sa pobudom od trajnih magneta i sa dve međusobno okomite faze namotaja rotora (2), povezane kliznim prstenovima (3) i dalekovodom (4) sa dvofaznim asinhronim motorom (5) sa namotaj statora (6) i rotor (7) u obliku čeličnog cilindra sa isečenim segmentima. Djelovanje takvog motora, sada nazvanog asinkronim, objašnjeno je formiranjem "pokretnog", au modernoj terminologiji, rotacionog magnetnog polja. Za dalekovod je predloženo uključivanje dvofaznih pojačanih i opadajućih transformatora. U maju iste godine, Tesla je održao veliki govor o polifaznim sistemima na seminaru Američkog instituta elektroinženjera AIEE (prethodnik IEEE). Nastavljajući svoja istraživanja, ubrzo je realizovao i druge ideje: dvofazni i trofazni asinhroni motor sa zvezdastim namotom, trofazni generator sa i bez neutralnog, tro- i četvorožilni dalekovod, itd. Tesla je imao 41 patent na višefazne sisteme.

Bez sumnje, Tesla posjeduje patent, a Westinghouse industrijski prioritet za višefazne sisteme naizmjenične struje, jer su odmah pokrenuli masovnu proizvodnju motora, generatora i druge opreme za takve sisteme. Vrhunac ove energične aktivnosti bila je izgradnja 1895. godine najveće u to vrijeme Nijagarine elektrane na američkoj obali Nijagarinih vodopada, čija je visina iznosila 48 metara. Brana je instalirala 10 dvofaznih generatora od 3,7 MW svaki, a također je instalirala 40 km dug 11 kV dalekovod u Buffalo, gdje je stvorena industrijska zona sa brojnim potrošačima naizmjenične struje.

Međutim, Tesla je bio opterećen proizvodnim aktivnostima, te je napustio Westinghouse u želji da dalje razvija ideju o dalekom prijenosu električne energije, ali bez žica. To je ono što je sa strašću počeo raditi u vlastitoj laboratoriji. Njegova prva misao bila je da, koristeći visokonaponski i visokofrekventni emiter, stvori snažno električno polje koje djeluje na značajnim udaljenostima, iz kojeg bi potrošač mogao crpiti električnu energiju. Tesla izume prvi elektromehanički mikrotalasni generator, kasnije korišćen u prvim radio stanicama i za indukciono grejanje, predajne i prijemne antene, kao i rezonantno kolo prijemnika za izolovanje određene frekvencije. Svi su bili zadivljeni Teslinim iskustvom kada je, kada je uključio generator bez ikakvih žica, u njegovim rukama upalila električna lampa, kao što je prikazano na sl. 5.

Tesla je bio na korak od izuma radija, ali nije krenuo ovim putem jer ga je zanimao prijenos struje, a ne informacija. Međutim, on je imao prioritet u stvaranju telemehanike, implementirane 1898. godine u obliku daljinski upravljanog vodenog čamca.

U međuvremenu, brojni eksperimenti su pokazali da se električna lampa može zapaliti samo na udaljenosti ne većoj od nekoliko stotina metara. Tesla je pokušao implementirati još jednu metodu prijenosa električne energije: ne kroz atmosferu, već direktno kroz Zemlju uzbudivši površinske stajaće valove u globusu, poput ogromnog kondenzatora, na čijim se antičvorovima energija mogla prikupiti u bilo kojoj tački na površini Zemlje. . Da bi to učinio, izgradio je ogromnu antenu u gradu Wardenclyffe u blizini New Yorka s moćnim nadzemnim i podzemnim uzbuđivačima povezanim na zasebnu elektranu, kao što je prikazano na sl. 6. Eksperimenti sa ovim tornjem o bežičnom prenosu električne energije u periodu od 1899. do 1905. godine, po svemu sudeći, nisu dali željeni efekat, pošto ih je Tesla neočekivano napustio bez objavljivanja rezultata. A naučnici se i dalje raspravljaju o tome šta je Tesla postigao u ovom eksperimentu, jer je radio bez pomoćnika i nije ostavljao beleške.

Problem bežičnog prijenosa energije još nije riješen. Nedavna dostignuća koriste visoko ciljano mikrovalno ili lasersko zračenje za daljinsko napajanje svemirskih letjelica sa satelita na solarni pogon ili iz kontroliranih dronova. Eksperimentalno je dokazana mogućnost prijenosa oko deset kilovata na udaljenosti od kilometara. Drugi smjer razvoja je lasersko oružje, čiji je preteča bio poznati "Inženjer Garin Hyperboloid".
Ipak, Tesline zasluge su prepoznate širom svijeta. U njegovu čast, SI jedinica indukcije magnetnog polja nazvana je "tesla", a izabran je za člana i počasnog doktora nauka mnogih akademija i univerziteta. Jedna od najprestižnijih nagrada IEEE, Tesla medalja, dodjeljuje se svake godine za izuzetna dostignuća u oblasti proizvodnje i korišćenja električne energije. Tesla posjeduje oko 800 patenata, a za razliku od Edisonovih patenata, smatraju se inovativnijim. Postoji nekoliko spomenika Tesli i njemu posvećeni muzeji, među kojima je najupečatljiviji u Beogradu, izdate su novčanice sa njegovim portretom (sl. 7).

Međutim, Teslin lični život je bio neuspešan. Krajem 19. vijeka. Ekonomska kriza je izbila u Sjedinjenim Državama, dovodeći kompaniju Westinghouse na rub propasti. Saznavši za to, Tesla je došao u sjedište svog bivšeg pokrovitelja i javno prekršio njihov prvobitni dogovor, izgubivši zbog njega oko 10 miliona dolara u skladu sa trećom klauzulom ovog ugovora. Bukvalno dvije sedmice nakon ovog velikodušnog gesta, njegova veličanstvena laboratorija je izgorjela do temelja, a on je ostao bez sredstava. Za razliku od Edisona, on nije bio biznismen i uložio je sve što je imao u ovu laboratoriju. Nakon toga, Tesla je bio prisiljen provoditi svoja dalja istraživanja koristeći razne grantove i donacije, a posebno je toranj Wardenclyffe izgrađen novcem američkog finansijera Morgana.

Teslin biograf Velimir Abramovič napisao je: „Pokušavajući da zamislim Teslu, ne vidim ga nasmejanog, već naprotiv, tužnog...“. Tesla nije pio vino, nikada nije poznavao ženu, nije imao porodicu i umro je sam i siromašan u hotelu New Yorker.

Potreba za prijenosom električne energije na velike udaljenosti javila se krajem 19. stoljeća, prvenstveno u vezi sa raširenim uvođenjem rasvjetnih sistema.

• Takav prijenos jednosmjerne struje bio je tehnički izvodljiv samo pri visokim naponima i praktično neprihvatljiv za niskonaponsku rasvjetu.

• AC dalekovodi sa transformatorima zadovoljavali su potrebe rasvjete, ali su industriji bili potrebni snažni elektromotori, čiji su svi poznati dizajni bili jednosmjerni.

• Rješenje za ovaj složeni problem predložili su pronalazač Tesla i poduzetnik Westinghouse, koji su kreirali polifazne sisteme naizmjenične struje sa sinhronim generatorima, dalekovodima i asinhronim motorima.

• Teslino istraživanje bežičnog prenosa električne energije još nije dobilo praktičan završetak.

Sukob Nikole Tesle i Tomasa Edisona s kraja 19. veka mogao bi se nazvati pravim ratom. Njihovo rivalstvo oko toga čija će tehnologija prenosa električne energije postati dominantna u svetu, još uvek se naziva „Ratom za svet; Struje.”

Tehnologija Teslinih vodova naizmjenične struje ili Edisonovih vodova jednosmjerne struje je zaista epohalni spor, čiji je kraj postignut tek krajem 2007. godine, konačnim završetkom njujorškog prelaska na mreže naizmjenične struje, u korist Tesle.

Prvi elektrogeneratori koji proizvode jednosmernu struju omogućavali su jednostavno povezivanje na vod, a samim tim i na potrošače, dok su generatori naizmenične struje zahtevali sinhronizaciju sa priključenim elektroenergetskim sistemom.

Važno je da potrošači dizajnirani za naizmjeničnu struju u početku nisu postojali, a efikasna modifikacija asinhronog motora dizajniranog direktno za napajanje izmjeničnom strujom izumljena je tek 1888. godine, odnosno šest godina nakon što je Edison lansirao prvu jednosmjernu elektranu u Londonu. .

Nakon što je Edison 1880. patentirao svoj sistem za proizvodnju i distribuciju električne energije jednosmjerne struje, uključujući tri žice - nula, plus 110 volti i minus 110 volti, veliki izumitelj sijalice već je bio uvjeren da će „napraviti električnu rasvjetu toliko jeftino da će samo bogati koristiti svijeće.”

Dakle, kao što je gore spomenuto, prvu elektranu na jednosmjernu struju Edison je pokrenuo u januaru 1882. u Londonu, nekoliko mjeseci kasnije na Manhattanu, a do 1887. više od stotinu Edisonovih jednosmjernih elektrana je radilo u Sjedinjenim Državama. U to vrijeme Tesla je radio za Edisona.

Uprkos naizgled blistavoj budućnosti Edisonovih DC sistema, oni su imali veoma značajan nedostatak. Žice su korišćene za prenos električne energije na daljinu, a kako se dužina žice povećava, kao što je poznato, raste njen otpor, a samim tim nastaju neizbežni gubici u grejanju. Dakle, problem je zahtijevao rješenje - smanjiti otpor žica, čineći ih debljima, ili povećati napon kako bi se smanjila struja.

U to vrijeme nije bilo efikasnih metoda za povećanje istosmjernog napona, a napon u vodovima još uvijek nije prelazio 200 volti, tako da je bilo moguće prenijeti bilo kakvu značajniju snagu samo na udaljenosti od najviše 1,5 km, a ako je potrebno za dalji prenos električne energije, veoma su skupe žice velikog poprečnog preseka.

I tako su 1893. godine Nikola Tesla i njegov investitor, preduzetnik Džordž Vestinghaus, dobili nalog da sa dve stotine hiljada električnih sijalica osvetle sajam u Čikagu. Bila je to pobjeda. Tri godine kasnije, prva hidroelektrana na izmjeničnu struju izgrađena je na Nijagarinim vodopadima za prijenos električne energije u obližnji grad Buffalo.

Međutim, do 1928. Sjedinjene Države su već prestale razvijati sisteme jednosmjerne struje, nakon što su se u potpunosti uvjerile u prednosti naizmjenične struje. Nakon još 70 godina počelo je njihovo rasklapanje, do 1998. godine u New Yorku broj jednosmjernih potrošača nije prešao 4.600, a do 2007. više ih nije bilo, kada je glavni inženjer Consolidated Edison simbolično presekao kabl, a „Rat struja ” je završeno.

Prelazak na naizmjeničnu struju teško je pogodio Edisona i, osjećajući se poraženim, počeo je tužiti zbog kršenja njegovih patentnih prava, ali odluke sudija nisu mu išle u prilog. Edison nije stao, počeo je organizirati javne demonstracije na kojima je ubijao životinje naizmjeničnom strujom, pokušavajući uvjeriti sve i svakoga u opasnosti korištenja naizmjenične struje, i obrnuto - u sigurnost svojih jednosmjernih mreža.

Na kraju je došlo do toga da je 1887. Edisonov partner, inženjer Harold Brown, predložio pogubljenje kriminalaca koristeći smrtonosnu naizmjeničnu struju. Westinghouse i Tesla nisu isporučili generatore za ovo, pa su čak angažovali advokata za Kemmlera, ubicu njegove žene osuđene na smrt u električnoj stolici. Ali to nije spasilo, i 1890. Kemmler je pogubljen naizmjeničnom strujom, a Edison se pobrinuo da potplaćeni novinar za to u svojim novinama baci blato na Westinghouse.

Uprkos Edisonovom kontinuiranom crnom PR-u, Teslin sistem naizmenične struje bio je osuđen na uspeh. Izmjenični napon mogao bi se lako i efikasno povećati preko transformatora i prenijeti preko žica na udaljenosti od stotina kilometara bez većih gubitaka. Visokonaponski vodovi nisu zahtijevali korištenje debelih žica, a snižavanje napona na transformatorskim stanicama omogućilo je napajanje potrošača niskim naponom za napajanje naizmjeničnom strujom.

Počelo je kada je Tesla napustio Edison 1885. i zajedno sa Westinghouseom kupio nekoliko transformatora od kompanije Golar-Gibbs i generator naizmjenične struje proizvođača Siemens & Halske, nakon čega je, uz podršku Westinghousea, započeo vlastite eksperimente. Kao rezultat toga, godinu dana nakon početka eksperimenata, prva hidroelektrana naizmjenične struje od 500 volti počela je raditi u Great Barringtonu, Massachusetts.

U to vrijeme nije bilo motora pogodnih za efikasno napajanje naizmjeničnom strujom, ali već 1882. Tesla je izumio višefazni elektromotor, za koji je 1888. godine dobio patent, a pojavio se i prvi mjerač naizmjenične struje. Trofazni sistem je predstavljen na izložbi u Frankfurtu na Majni 1891. godine, a 1893. godine Westinghouse je dobio ponudu za izgradnju elektrane na Nijagarinim vodopadima. Tesla je vjerovao da će energija iz ove hidroelektrane biti dovoljna za napajanje čitavih Sjedinjenih Država.

Kako bi pomirio Teslu i Edisona, Niagara Power Company je naručila od Edisona da izgradi dalekovod od stanice Niagara Falls do grada Buffala. Kao rezultat toga, General Electric, u vlasništvu Edisona, kupio je kompaniju Thomson-Houston, koja je proizvodila mašine naizmjenične struje, i počela ih sama proizvoditi.

Tako se Edison ponovo obogatio, ali nije zaustavio crni PR protiv naizmjenične struje – objavio je i u novinama kružio fotografije pogubljenja naizmjeničnom strujom slona Topsyja, koji je zgazio trojicu radnika njujorškog cirkusa Luna Park u 1903.

Jednosmjerna i naizmjenična struja - prednosti i nedostaci

Jednosmjerna struja, kako se to historijski događa, našla je široku primjenu za napajanje elektromotora sa serijskim pobudama u transportu. Takvi motori su dobri jer razvijaju veliki obrtni moment pri malom broju obrtaja u minuti, a ovaj broj obrtaja se može lako podesiti jednostavnom promenom istosmernog napona koji se dovodi na namotaj polja motora, ili pomoću reostata.

DC elektromotori su sposobni gotovo trenutno promijeniti smjer svoje rotacije pri promjeni polariteta napajanja namotaja polja. Tako se istosmjerni motori i danas u velikoj mjeri koriste na dizel lokomotivama, električnim lokomotivama, tramvajima, trolejbusima, te na raznim liftovima i dizalicama.

Jednosmjernom strujom se lako mogu napajati žarulje sa žarnom niti, razne uređaje za industrijsku elektrolizu, galvanizaciju, zavarivanje, a uspješno se koristi i za napajanje složene medicinske opreme.

Naravno, jednosmjerna struja je korisna u elektrotehnici, jer se odgovarajući krugovi lako izračunavaju i jednostavno kontroliraju, nije uzalud da je do 1887. u Sjedinjenim Državama postojalo više od stotinu elektrana na istosmjernu struju, na kojima se radilo; od strane kompanije Thomasa Alve Edisona. Jasno je da je jednosmjerna struja zgodna kada nema potrebe za konverzijom, tj. povećanje ili smanjenje napona, to je glavni nedostatak jednosmjerne struje.

Uprkos Edisonovim naporima da uvede prenosne sisteme jednosmerne struje, takvi sistemi su imali i značajan nedostatak – potrebu za korišćenjem velike količine materijala i značajne gubitke u prenosu.

Činjenica je da napon u prvim vodovima jednosmjerne struje nije prelazio 200 volti, a električna energija se mogla prenositi na udaljenosti ne većoj od 1,5 km od elektrane, dok se tokom prijenosa trošilo mnogo energije (podsjetimo).

Ako je i dalje bilo potrebno prenijeti više snage na veću udaljenost, bilo je potrebno koristiti debele, teške žice, a to je bilo vrlo skupo.

Godine 1893. Nikola Tesla je počeo da uvodi svoje sisteme naizmenične struje, koji su pokazali visoku efikasnost zbog same suštine naizmenične struje. Naizmjenična struja se lako mogla pretvoriti kroz transformatore, povećavajući napon, a onda je postalo moguće prenositi električnu energiju na mnogo kilometara uz minimalne gubitke.

To se događa zato što kada se ista snaga dovodi kroz žice, struja se može smanjiti povećanjem napona, stoga su gubici u prijenosu manji, a odgovarajući poprečni presjek žica se smanjuje. Zbog toga su AC mreže počele da se implementiraju širom sveta.

Naizmjenična struja pokreće asinhrone motore u strojevima i alatnim strojevima, indukcijskim pećima može napajati i jednostavne žarulje sa žarnom niti i bilo koje drugo aktivno opterećenje. Asinhroni motori i transformatori napravili su pravu revoluciju u elektrotehnici zahvaljujući naizmjeničnoj struji.

Ako je istosmjerna struja potrebna za neku svrhu, na primjer, za punjenje baterija, sada se uvijek može dobiti iz naizmjenične struje pomoću ispravljača.