En gravyr visar uppfinnaren Nikola Tesla som höll ett föredrag för French Physical Society och The International Society of Electricians på 1880 -talet. Kean Collection/Getty Images När du vrider en strömbrytare och en lampa badar rummet i ljus, du tänker nog inte mycket på hur det fungerar - eller på de människor som gjorde allt möjligt. Om du tvingades erkänna genialiteten bakom lampan, du kanske heter Thomas Alva Edison, uppfinnaren av glödlampan. Men lika inflytelserik - kanske mer så - var en visionär vid namn Nikola Tesla.
Tesla anlände till USA 1884, vid 28 års ålder, och 1887 hade begärt en rad patent som beskrev allt som var nödvändigt för att producera el med hjälp av växelström , eller AC. För att förstå betydelsen av dessa uppfinningar, du måste förstå hur området elproduktion var i slutet av 1800 -talet. Det var ett krig av strömmar - med Tesla som en general och Edison som den motsatta generalen.
Edison presenterade sin elektriska glödlampa för allmänheten i januari 1880. Strax därefter hans nyutvecklade kraftsystem installerades i First District i New York City. När Edison slog omkopplaren under en offentlig demonstration av systemet 1881, elektriska lampor blinkade-och släppte lös en oöverträffad efterfrågan på denna helt nya teknik. Även om Edisons tidiga installationer krävde underjordiska ledningar, efterfrågan var så stor att delar av staden fick sin elektricitet på exponerade trådar som hängdes i träbjälkar. År 1885, att undvika elektriska risker hade blivit en vardaglig del av stadslivet, så mycket att Brooklyn namngav sitt basebollag Dodgers eftersom dess invånare vanligtvis undvek chocker från elektriskt drivna vagnbanor [källa:PBS].
Elihu Thomson demonstrerar en elektrisk svetsare på New York State Fair som drivs av en Thomson/Houston dynamo. Hulton Archive/Getty Images Edison -systemet som används likström , eller DC. Likström flyter alltid i en riktning och skapas av likströmsgeneratorer. Edison var en stark anhängare av DC, men det hade begränsningar. Det största var det faktum att DC var svårt att överföra ekonomiskt över långa sträckor. Edison visste att växelström inte hade denna begränsning, men han tyckte inte att AC var en genomförbar lösning för kommersiella kraftsystem. Elihu Thomson, en av rektorerna i Thomson-Houston och en konkurrent till Edison, trodde annars. År 1885, Thomson skisserade ett grundläggande AC-system som förlitade sig på högspänningsöverföringsledningar för att bära kraft långt från där det genererades. Thomsons skiss indikerade också behovet av en teknik för att minska spänningen vid användningspunkten. Känd som en transformator , denna teknik skulle inte utvecklas fullt ut för kommersiellt bruk förrän Westinghouse Electric Company gjorde det 1886.
Även med utvecklingen av transformatorn och flera framgångsrika tester av växelströmssystem, det saknades en viktig länk. Den länken var växelströmsmotorn. På nästa sida, vi ska titta på hur Tesla gjorde anslutningen.
Innehåll
Generatorer inuti Hoover Dam producerar växelström för Arizona, Nevada och Kalifornien. David McNew/Getty Images Medan Edison slet med att kommersialisera sin elektriska lampa, Tesla arbetade med ett problem som hade fascinerat honom sedan han var elev vid Joanneum Polytechnic School i Graz, Österrike. Medan en student där, Tesla såg en demonstration av en Gramme dynamo . En dynamo är en generator som använder en kommutator - kontakter monterade på maskinens axel- för att producera likström istället för växelström. Tesla nämnde för sin instruktör att det kan vara möjligt att göra slut på kommutatorn, vilket utlöste fruktansvärt när dynamon körde. Detta förslag förlöjligade hans lärare, men det fångade Teslas fantasi.
År 1881, Tesla hade en inspirerad idé:Tänk om man skulle ändra magnetfältet i en dynamos stator istället för att ändra rotorns magnetpoler? Detta var ett revolutionärt koncept som vände konventionen på huvudet. I en traditionell dynamo, den stationära statorn ger ett konstant magnetfält, medan en uppsättning roterande lindningar - rotorn - svänger inom det fältet. Tesla såg att om detta arrangemang skulle vända, kommutatorn kunde elimineras.
Självklart, att förverkliga denna idé skulle ta år av arbete. Tesla började 1882 medan han var anställd på Continental Edison Company i Paris. Under dagen, han skulle installera glödbelysningssystem baserade på Edisons likströmssystem. På hans fritid, han skulle experimentera med AC -motordesign. Detta pågick i två år, tills Tesla överfördes till Edison Machine Works i New York City. Av vissa konton, Tesla beskrev sina idéer om AC för den berömda amerikanska uppfinnaren, men Edison visade inget intresse. Istället, han lät Tesla göra förbättringar av befintliga DC -generationsanläggningar. Tesla gjorde det, bara för att bli besviken när Edison inte betalade honom ordentligt. Tesla slutade, och de två männens vägar skiljde sig permanent.
Efter att ha grävt dikar och fastnat i en dålig affär, Tesla fick äntligen ekonomiskt stöd från Charles Peck, en advokat, och Alfred S. Brown, en föreståndare på Western Union. Peck och Brown hjälpte Tesla att etablera ett laboratorium bara några kvarter från Edisons labb på Manhattan, och uppmuntrade den unge ingenjören att perfekta sin växelströmsmotor. Tesla gjorde just det, bygga det som skulle bli känt som a polyfasinduktionsmotor . Termen polyfas avser en motor baserad på flera växelströmmar, inte bara en. Uttrycket induktion avser processen där de roterande statormagneterna inducerar strömflöde i rotorn. Teslas originalmotor var en tvåfasversion som innehöll en stator med två par magneter, ett par för var och en av två faser av AC.
År 1887, Tesla ansökte om sju amerikanska patent som beskriver ett komplett AC -system baserat på hans induktionsmotor och inklusive generatorer, transformatorer, överföringslinjer och belysning. Några månader senare, Tesla höll en föreläsning om sitt revolutionerande nya system för American Institute of Electrical Engineers. Föreläsningen orsakade en sensation och trots en kampanj mot AC som initierades av Edison, övertygade många experter om att ett växelströmssystem var mer än bara genomförbart - det var mycket bättre än DC.
För att få en bra idé till marknaden, det krävs en aning. I detta fall, inflytandet kom från en uppfinnare som tjänade en förmögenhet i järnvägsindustrin. Läs mer om hans stöd för Teslas arbete på nästa sida.
Thomas A. Edison står bredvid sin ursprungliga elektriska dynamo. U.S. Library of Congress/Science Faction/Getty Images George Westinghouse, vars eget elföretag kämpade med att ta reda på detaljerna i ett framgångsrikt växelströmssystem, hörde talas om Teslas föreläsning 1888 och blev genast fascinerad. När Peck och Brown kontaktade Westinghouse om kommersialisering av Teslas uppfinningar, entreprenören som är ansvarig för järnvägens luftbroms gjorde ett generöst erbjudande. Han gick med på att betala $ 25, 000 i kontanter, samt $ 50, 000 i sedlar och en liten royalty för varje hästkrafter el som härrör från motorn.
Westinghouse förde Teslas uppfinningar tillbaka till Pittsburgh, Penn., där han hoppades kunna använda tekniken för att driva stadens spårvagnar. Tesla följde, och som anställd i Westinghouse Electric Company, rådfrågat om genomförandet. Projektet gick inte smidigt, och Tesla kämpade ofta med Westinghouse -ingenjörer. Så småningom, dock, alla tog sig samman för att hitta den rätta formeln:ett AC-system baserat på trefas, 60-cykelström. I dag, nästan alla kraftföretag i USA och Kanada levererar ström med 60 cykler, vilket innebär att växelströmmen slutför 60 riktningsändringar på en sekund. Detta kallas systemets frekvens.
I början av 1890 -talet Edison och anhängarna av DC kände sig verkligen hotade. De fortsatte att göra anspråk på att AC var farligt och pekade på ett katastrofalt försök till elektrisk stöt 1890 som bevis. Men de fick ett hårt slag 1893, när Westinghouse vann budet att belysa världsmässan i Chicago. Hans tävling var General Electric (GE), företaget som bildades genom fusionen mellan Edison General Electric och Thomson-Houston. GE var den ledande ficklampan för DC-baserad effekt. Westinghouse vann budet på kostnad, men när president Grover Cleveland slog omkopplaren till ljus 100, 000 glödlampor över mässområdet, mycket få tvivlade på överlägsenhet av växelström.
Westinghouse mollifierade många återstående tvivlare 1895 genom att designa en vattenkraftverk vid Niagara Falls som inkluderade alla framsteg som gjorts i AC. I början, anläggningen levererade bara ström till Buffalo, New York. Men det dröjde inte länge innan strömmen överfördes till New York, hjälper till att cementera Broadway som den stora vita vägen i allmänhetens fantasi.
Vid denna tid, Tesla hade dragit sig tillbaka från de dagliga detaljerna om kraftverk och praktiska implementeringar av AC. Han hade flyttat tillbaka till New York City, där han öppnade ett nytt labb där han kunde utforska andra idéer, maskiner och anordningar. Många av dessa uppfinningar var inte relaterade till elproduktion eller el. Men hans inverkan på området elektroteknik var enorm. Faktiskt, man kan säga att Teslas växelströmsmotor och polyfas växelströmsystem vann stridskriget eftersom de utgör grunden för all modern kraftproduktion och distribution. Dock, likström - Edisons bebis - försvann inte helt. Det driver fortfarande elektriska bilsystem, lok och vissa typer av motorer.
För mer information om el och andra upplysande idéer, besök länkarna på nästa sida.
När jag var liten, "Schoolhouse Rock" sjöng sina lektioner från tv:n varje lördagsmorgon. Kommer du ihåg den om Mother Necessity? Den om Amerikas stora uppfinnare:Eli Whitney, Samuel Morse, Alexander Graham Bell och, självklart, Thomas Edison. Roligt att Nikola Tesla inte framträdde. Sedan igen, en sak som slår dig när du läser om Tesla och de stora elkrigen i slutet av 1800 -talet är hur hänsynslösa de stora aktörerna kan vara. Trots allt, det stod mycket på spel, som vem som skulle bli rik av att ansluta hela nationen. Edison kan ha varit en stor uppfinnare, men han var inte alltid trevlig, och han spelade inte alltid rättvist. På många sätt, han försökte muskeln Tesla ur vägen för att se till att hans modell för likströmskraft - och hans rykte - förblev fast i allmänhetens sinne.
Det andra som slog mig när jag skrev om den här tiden i amerikansk historia var inte det kommande ljuset, men mörkret. Innan ingenjörer kopplade till New York City och glödlampor flammade från alla hörn, gatorna måste ha varit mörka, mörka platser, även med gaslampor. En sen kvällspromenad vid sekelskiftet skulle ha medfört en touch av rädsla för även de modigaste själarna. Och först när lamporna äntligen tändes kunde den stora Gotham bli vad den alltid strävade efter att bli - Staden som aldrig sover.
