21 май 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Сблъсък на крале: променлив срещу постоянен

Двама велики изобретатели – Никола Тесла и Томас Едисон – са били заклети врагове. А целият свят сега ползва откритията им!

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 02 септември 2015 в 15:11178001

Радиолокацията и кинокамерата, диктофонът и електрогенераторите, телефонът и фонографът, радиоуправляемите механизми, ВЧ техниката, парните турбини и магнитният способ за сепарация на желязна руда – двама изобретатели са работили над всичко това.

Главната им заслуга обаче е, че те са заложили основите на електрификацията, от електростанцията до тока за битово потребление, от генератора до различните цокли, патрони, предпазители и електромера.

Обаче именно електрическите устройства станали поле за битка на двамата гении.

Свръхчовекът

Роден през 1856 г. в с. Смилян (на територията на дн. Хърватия), Никола Тесла отрано бил обладан от различни фантастични мечти. Той с упоение четял и героите в книгите будели у него желание да стане свръхчовек. Още на десетгодишна възраст изработил свой собствен "идеален план за денонощието", в който за сън били отделени не повече от четири часа. Тесла се занимавал сериозно с учебна литература, но не само технически науки, а и с музика, езикознание, философия, свободно общувал на няколко езика. Наречен от Ръдърфорд "пророк на електричеството", на 24 г. той представил на професора от Пражкия университет Якоб Пешл своята идея за генератор на променлив ток. Пешл пренебрежително вдигнал рамене и точно тогава за младия Тесла авторитетите престанали да съществуват. Разпродавайки цялото си имущество, той заминал в САЩ, при "краля на изобретателите" Томас Едисон.

"Вълшебникът от Менлоу парк"

Статия в българско списание от 1931 г., посветена на Томас Едисон

Бидейки по-голям от Тесла с девет години, Едисон вече гърмял по целия свят. Той бил самоук. След като веднъж негов учител нарекъл Томас "пълен глупак", възмутената му майка го прибрала от училището, и бъдещият изобретател продължил образованието си самостоятелно. Едисон също така четял много и, тъй като нямал много пари за разни чудни играчки (подобно на връстниците си), започнал сам да си ги конструира, доработвайки и усъвършенствайки различни механизми. През целия си живот той съхранил този принцип на работа: намирал основата на вече съществуващи принципи и изобретения, а после ги подобрявал. Само десетина от патентите му са за големи проекти. Много други не са единствени по рода си, но Едисон показва единствени по рода си умения за спечелване на патента и победа над опоненти чрез влиянието си и по-добрия маркетинг. Така например, Попов и Маркони са признати за изобретатели на радиото, също както Бел е изобретател на телефона, братя Люмиер – на кинопрожекционния апарат, но търговската изгода от всички тези (а и не само тези) изобретения получил Томас Едисон. И то като ги направил по-удобни, популярни и продаваеми.

Такъв е и случаят с крушката с нажежаема жичка. По-ранни изобретатели, като Джоузеф Суон, Хенри Удуърд, Джеймс Бауман Линдзи, Уилям Сойер и Хайнрих Гьобел разработват няколко проекта, но те се оказали неуспешни поради краткия живот на жичката. Едисон разучил характерните им черти и дал на своите служители задачата да произведат крушка, която да работи по-дълго.

В такива случаи той е мениджър, а не изобретател.

Реклама на "най-голямото чудо на Едисон – витаскопът" (филмпроектор) от 1896 г.

Едисон усъвършенствал класическия телеграф в "мимеограф" - самопишещо електрическо перо. Специална игла нанасяла на хартиен лист едва забележими дупчици, а типографски валяк отпечатвал по тях необходимото число копия от телеграмата. В наши дни този механизъм се използва в машините за татуиране, а по времето на Едисон мимеографът ("дядото на копирната машина") бил изключително популярен всред средите на бизнесмените.

Тази дейност позволила на младия изобретател не амо да застане на собствените си крака, но и да организира собствена лаборатория в Менлоу парк, в кратък срок я превърнал в истинска "фабрика за изобретения", в която се трудили десетки учени и техници. Патентите за въгленовия микрофон (по-късно идеята е обогатена от Вернер фон Сименс), динамомашина и други изобретения се сипели като от рог на изобилието.

Променлив vs. постоянен

Точно по времето, когато Тесла се отправил към него на борда на презатлантически лайнер, Едисон, вече патентовал крушката с нажежаема жичка и генератора на постоянен ток, усъвършенствал своя система на градска електрификация, опитният образец на която вече успешно действал в деловата част на Манхатън. Изучил в подробности проекта на Тесла за генератор на променлив ток, Едисон решил да го остави без внимание, а в същото време предложил на младия изобретател да поработи над неговата система за генератор на постоянен ток. Никола се съгласил, а в същото време тайно продължил работата над своя собствен проект и след около година получил за него патент на свое име. Но ревнивият началник разпалил против идеята на Тесла страхотен вой, и Тесла се принудил да напусне "вълшебника от Менлоу парк".

Генератор на променлив ток (1888), разработка на Никола Тесла

Кошмарните пари

За щастие, известният индустриалец и изобретател Джордж Уестингхаус бил доста пресметлив човек. Присъствайки на един от докладите на Тесла, той веднага оценил неговите идеи и за половин милион долара откупил от него патента за променливотоковия генератор, електродвигатели, трансформатори и други устройства. Ако трябва да сме точин, той решил, че това е липсващото звено в електропредаването на дълги разстояния. След съвсем малко време електроцентралата на Уестингхаус "Ниагара" започнала да произвежда променлив ток. Бихме казали – успех, само че Едисон решил да не остави успехът да огрее упорития "ученик".

Вестникарска реклама за променливотоковия генератор, закупен от "Уестингхаус"

Той се опитал да започне обществена кампания за икономическата нецелесъобразност от използването на променлив ток, но претърпял фиаско. Тогава Едисон се обърнал към други "аргументи" – за смъртната опасност, на която се излага всеки, който работи с уреди и механизми, ползващи променлив ток. Според него въпросът за "оборването" на променливия ток въобще не бил шеговит – особено от финансовата страна.

Аргументи с... котки и кучета

Точно тогава в парламента на щата Ню Йорк била създадена специална комисия за избор на "най-хуманния способ за изпълняване на смъртни присъди". Едисон устроил демонстрация. Няколко кучета и котки били поставени на метална плоскост, намираща се под напрежение 1000 волта. Печатът подробно описал смъртта на нещастните животни.

В борбата се включили и "пилетата от гнездото на Едисон" – бившите и настоящи служители от лабораторията в Менлоу парк. Инженерите Браун и Питърсън поставили едно куче под напрежение 1000 волта. При постоянен ток кучето се измъчвало, но не умряло, а променливият ток, дори само при напрежение 330 волта го убил мигновено! Уестингхаус използвал цялото си влияние, опитвайки се да обори тези "показни зрелища". В "Ню Йорк Таймс" бизнесменът пубрликувал открито писмо до инж. Браун, в което го обвинявал, че действа "в интересите и със средствата" на Едисоновата компания. Но вече било късно. Уилям Кемлър станал първият в историята престъпник, качен на електрическия стол, а според слуховете Едисон лично конструирал първото устройство, работещо от генераторите на "убийствения" променлив ток на компанията "Уестингхаус". На 6 август 1890 г. присъдата била изпълнена. "С брадва да бяха го съсекли, по-добре би им се получило" - иронично заключил Джордж Уестингхаус.

Човекът-мълния

Но неуморимият Никола Тесла подготвял ответен ход. "Уестингхаус" спечелили търга за осветяването на Всемирното изложение в Чикаго (1893) , първият електрически осветяван панаир в историята. Там Никола Тесла предизвикал сензация. С напълно спокоен вид той пропускал през себе си променлив ток с напрежение милиони волтове – мълнии се мятали по кожата му, но самият той оставал невредим. А когато обгърнатият в електрически разряди безумец взимал в ръце невключени никъде крушки, те сами светвали, когато ги докоснел! Тайната на тези "фокуси" знаел само Тесла и ние също ще ви я разкрием.

Скоро след това на Едисон се наложило да се помири с Тесла: основаната от Едисон компания "Дженеръл електрик" била принудена да сключи лицензно споразумение за производство на електрическо оборудване, разработено в лабораториите на "Уестингхаус".

Безумният гений

Ако през годините за Едисон все повече се залепвал етикетът "изобретателят-предприемач", то Тесла придобивал славата на безумния гений. Той можел часове да се разхожда из парка, рецитирайки "Фауст", влизал в ресторант само ако номерът на улицата, на който той се намирал, бил кратен на три, а от микроби панически се боял. Повечето от своите изобретения Тесла изработвал в главата си. Веднъж той заявил пред репортер на "Ню Йорк Хералд Трибюн": "Когато ми хрумва идея, аз започвам да я разработвам в своето въображение: променям конструкцията, усъвършенствам и добавям елементи, докато устройството не "заживее" в моето съзнание. Напълно ми е все едно дали тестът на устройството ще се проведе в ума ми или на живо". Но на практика не всичко произтичало така гладко. Веднъж в хода на някакъв експеримент в лабораторията му в Ню Йорк стените в радиус от няколко километра започнали да треперят. Разтревожени хора, разхождащи се близо до лабораторията на Тесла, се свързали с полицията и на изобретателя било забранено да продължава опита си. Тогава Тесла казал: "Аз мога да разруша Бруклинския мост за един час". Но повечето съвременници му прощавали всякакви такива "трикове", защото наистина той отишъл много по-напред, отколкото кой да е от колегите му в тогавашната наука.

Лабораторията на Никола Тесла в "Уестингхаус"

През 1915 г. "Ню Йорк Таймс" съобщил, че Тесла и Едисон са двамата най-изявени кандидати за Нобелова награда по физика. Но нито един от двамата не я получил, тъй като те не можели да се простят миналите обиди.

Електропредаване

А защо променливият ток в крайна сметка спечелил "битката"? Много просто – заради централизираното електроснабдяване. Да се предава ток по жица е изгодно само при много високи напрежения. Според закона на Ом мощността на електрическите топлинни загуби "по пътя" към потребителя на енергията е обратно пропорционална на квадрата на напрежението. Поради това, щом се увеличи напрежението 10 пъти, ще се постигне понижение в загубите по линията 100 пъти (а типичното напрежение за съвременните електропроводни линии е 110-750 кВ). Да се повиши напрежението на променливия ток е лесно с помощта на трансформатор. А за предаване на постоянен ток се налага да се добавят множество допълнителни звена. След повишаване на променливото напрежение на електростанцията то трябва да бъде прекарано през токоизправител, а на другия край на линията ще е необходимо постоянният ток да се превърне в променлив с помощта на инвертор. След това, ще е нужно да се прекарвайки отново през трансформатор, за да се понижи напрежението му на "битово равнище". Ето защо, при тези високи разходи, малко след 1893 г. "Дженеръл електрик" решили, како споменахме по-горе, да използват патентованата от "Уестингхаус" технология за токопренос.

Всъщност, независимо от сложността и високата си стойност, такава схема понякога се прилага. На места дори постоянният ток взима реванш – при ниски напрежение е по-лесно той да бъде "запазен" (примерно в акумулатори) и да се прилага на място – напр. в автомобилите.

Електрогенератор на Тесла от електроцентралата "Ниагара"

Кой е по-опасният?

Обикновено електротехниците, отговаряйки на въпроса "Защо променливият ток е по-опасен от постоянния" се шегуват: "Защото постоянният те удря само веднъж, а променливият – 50 пъти (50 херца) в секунда". За човека е опасен както постоянният, така и променливият ток, но последният от 3 до 5 пъти по-опасен. Горната пределна граница на безопасния ток при постоянния ток е 50 мА, а при променливия – само 10. Поради това опасността от двата вида ток зависи от напрежението: смята се, че при напрежение до 400 В по-опасен е променливият ток (с честота 50 Хц), при 500 В и двата вида представляват опасност за човека, а при U > 500 В постоянният ток е по-опасен.

Разлика между постоянен и променлив ток

Въздействието на електрическия ток върху организма включва много фактори – вътрешни и външни. Съпротивлението на човешкото тяло се мени даже според настроението в момента на удар, а е важно не само това вътрешно съпротивление, но и вътрешното съпротивление на генератора, определящ силата на тока. Съпротивлението на тока зависи и от честотата: токът с промишлена честота (50 Хц) е най-опасен, тъй като може да причини нарушение на сърцебиенето. Обаче при повишение на честотата (от 1000 хц) опасността се понижава, а при честоти над 70 кХц, а при такава над това число токът се смята за безопасен поради т.н. "скин ефект" (токът протича само по повърхността на човешкото тяло). Именно такъв ток е използвал Тесла на Чикагското изложение, за да смае публиката – описахме ефекта по-горе. Токът е бил създаден от високоволтов, но и високочестотен генератор – собствена конструкция.

Страница на статията : 0102

Препоръчани материали
Поп Дръвчо 04.09 2015 в 00:23 1
+ 5
- 5
Иронията на съдбата е че постоянният ток постепенно се завръща. С напредването на силовата електроника, фотоволтаичните системи, мощните батерии, инверторните ел. мотори в най-различни машини (битови и промишлени) "правият" ток печели точки пред "кривия" и превзема все по-мощни инсталации.
 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.