電流戦争 — テスラ vs. エジソン

19世紀末のニコラ・テスラとトーマス・エジソンの対立は本当の戦争と呼ぶことができ、電気エネルギーの伝送技術が世界を支配することになる彼らの対立が今でもそう呼ばれるのは当然のことです。 「電流戦争」。

テスラの交流送電線とエジソンの送電線の技術は真に画期的な論争であり、この点はテスラに有利なニューヨーク州の交流送電網への移行が最終的に完了した2007年末にのみ提起された。

直流を生成する最初の発電機は、送電線、つまり消費者への接続を容易にしましたが、オルタネーターは接続された電力システムとの同期が必要でした。

重要なのは、交流用に設計された消費者は元々存在しておらず、交流電源用に直接設計された誘導モーターの効果的な改良が発明されたことです。 ニコラ・テスラ それは 1888 年、つまりエジソンがロンドンに最初の直流発電所を建設してから 6 年後のことでした。

1880 年にエジソンが、ゼロ、プラス 110 ボルト、マイナス 110 ボルトの 3 本の電線を含む直流電力を生成および配電するシステムの特許を取得した後、電球の偉大な発明者は今や、「電気照明を非常に安くできるだろう」と確信していました。金持ちだけがろうそくを使うということ。 »

したがって、上で述べたように、最初の直流発電所は 1882 年 1 月にロンドンでエジソンによって立ち上げられ、その数か月後にはマンハッタンでも立ち上げられ、1887 年までに米国で 100 基以上のエジソン直流発電所が稼働しました。テスラは当時エジソンのために働いていました。

エジソンの DC システムには一見明るい未来があるように見えましたが、非常に重大な欠点がありました。ワイヤは、電気エネルギーを長距離に伝達するために使用されます。ご存知のとおり、ワイヤの長さが長くなると、その抵抗が増加するため、必然的に加熱損失が発生します。したがって、この問題には、ワイヤの抵抗を下げるか、ワイヤを太くするか、電圧を上げて電流を減らすかの解決策が必要でした。

当時、直流電圧を高める効果的な方法はなく、送電線の電圧はまだ 200 ボルトを超えていなかったので、大きな電力を供給できるのは 1.5 km 以内の距離だけでした。さらに電気を伝達する必要があるため、断面積の大きな高価なワイヤが使用されます。

そこで 1893 年、ニコラ テスラと彼の投資家である起業家ジョージ ウェスティングハウスは、シカゴの博覧会を 20 万個の電球で照らすという注文を受けました。勝利でした。3 年後、近隣のバッファロー市に電力を送電するため、最初の交流水力発電所がナイアガラ フォールズに建設されました。

言い換えれば、米国は交流の利点を完全に確信し、1928年までにすでに直流システムの開発を中止していた。さらに 70 年後、その解体が始まり、1998 年までにニューヨークの直流ユーザーの数は 4,600 人を超えなくなり、2007 年までに誰もいなくなりました。この時、コンソリデーテッド エジソンの主任技術者が象徴的にケーブルを切断し、「戦争」が勃発しました。カレント」終了しました。

交流への切り替えはエジソンの懐に大きな打撃を与え、敗北を感じた彼は特許権の侵害で訴訟を起こし始めたが、裁判官の判決はエジソンに有利なものではなかった。エジソンは止まらず、交流で動物を殺す公開デモンストレーションを組織し始め、交流を使用することの危険性、そしてその逆、つまり直流ネットワークの安全性を誰にでも説得しようとしました。

最終的には、1887 年にエジソンのパートナーでエンジニアのハロルド ブラウンが致死性の交流電流で犯罪者を処刑することを提案するまでになりました。ウェスチングハウスとテスラはこのための発電機を供給せず、電気椅子で死刑を宣告された妻ケマーのために弁護士さえ雇った。しかしこれでも救われず、1890年にケムラーは交流で処刑され、エジソンは賄賂を受け取ったジャーナリストが新聞でウェスチングハウスに泥を投げるように配慮した。

エジソンの悪いPRが続いたにもかかわらず、テスラのACシステムは成功する運命にあった。AC電圧は変圧器を使用して簡単かつ効率的に昇圧でき、大きな損失なく数百キロメートルの距離にわたって電線を介して伝送できます。高圧線には太い導体を使用する必要がなく、変電所の電圧が低下したことにより、消費者に交流負荷を供給するために低電圧を供給することが可能になりました。

それは、1885年にテスラがエジソンを退職し、ウェスチングハウスとともにいくつかのゴラー・ギブズ変圧器とシーメンス＆ハルスケ製の交流発電機を入手し、ウェスチングハウスの支援を受けて独自の実験を開始したという事実から始まります。その結果、実験開始から 1 年後、最初の 500 ボルト発電所がマサチューセッツ州グレート バリントンで運転を開始しました。

当時、効率的な交流電力に適したモータは存在せず、すでに 1882 年にテスラは多相電気モータを発明し、最初の交流メーターが登場したのと同じ年である 1888 年にその特許を取得しました。三相システムは 1891 年にフランクフルト・アム・マインの展示会で導入され、1893 年にウェスチングハウスがナイアガラ フォールズに発電所を建設する入札を勝ち取りました。テスラは、この水力発電所のエネルギーが米国全土に十分であると信じていました。

テスラとエジソンを和解させるため、ナイアガラ電力会社はエジソンにナイアガラフォールズ駅からバッファロー市までの送電線の建設を依頼した。その結果、エジソンが所有するゼネラル・エレクトリック社は、交流機を製造していたトムソン・ヒューストン社を買収し、自社で製造を始めました。

そこでエジソンは再び資金を手に入れたが、反ACの宣伝は止まらず、1903年にニューヨークのルナパークでゾウがトプシーによって処刑されたトプシーの写真を新聞に掲載し、配布した。

直流と交流 – 長所と短所

歴史的に、輸送において直列励起電気モーターに電力を供給するために直流が広く使用されてきました。このようなモータは、毎分低い回転数で高トルクを発生するという点で優れており、この回転数は、モータ界磁巻線または加減抵抗器に供給される DC 電圧を変更するだけで簡単に調整できます。

DC モータは、界磁巻線への電源の極性が変わると、ほぼ瞬時に回転方向を変えることができます。そのため、DC モーターは、ディーゼル機関車、電気機関車、路面電車、トロリーバス、さまざまなエレベーターやクレーンで今でも広く使用されています。

直流は、白熱灯、さまざまな工業用電解装置、電気メッキ、溶接に問題なく電力を供給するために使用できます。また、複雑な医療機器への電力供給にも使用されています。

もちろん、直流は電気工学に役立ちます。対応する回路は計算が簡単で、制御も簡単です。1887 年までに米国に 100 を超える直流発電所があったのも当然です。トーマス・アルバ・エジソンの会社によって率いられました。明らかに、DC は変換が必要ない場合に便利です。電圧の増減、これが直流の主な欠点です。

エジソンは直流送電システムを導入しようと努力しましたが、このようなシステムには大量の材料を使用する必要があることと、送電損失が大きいという重大な欠点もありました。

実際のところ、最初の DC 線の電圧は 200 ボルトを超えず、電力は発電所から 1.5 km 以内の距離で送電できますが、送電中に多くのエネルギーが消費されます (覚えておいてください) ジュール・レンツの法則).

それでもより多くの電力をより長距離に伝送する必要がある場合は、太い太いワイヤを使用する必要があり、これは非常に高価であることが判明しました。

1893 年、ニコラ テスラは交流システムの導入を開始しました。交流システムは交流の性質そのものにより高い効率を示しました。交流は変圧器を使って簡単に変換でき、電圧を高めることで、最小限の損失で電気エネルギーを長距離にわたって伝送することが可能になりました。

これは、電線に同じ電力を供給した場合、電圧の上昇により電流を減らすことができるため、送電損失が少なくなり、必要な電線断面積が小さくなるからです。これが、交流送電網が世界中で導入され始めた理由です。

機械や金属切断機、誘導炉の非同期モーターには交流が供給されます。また、単純な白熱灯やその他のアクティブな負荷に電力を供給することもできます。非同期モーターと変圧器は、まさに交流のおかげで電気工学に革命をもたらしました。

バッテリーの充電など、何らかの目的で直流が必要な場合は、整流器を利用すれば交流からいつでも直流を得ることができます。