Chicagossa sijaitsevan 1893-maailman Columbian näyttelyn rakennukset, joita valaisee George Westinghousen vaihtovirta. Kenttämuseon kirjasto / Wikipedia, CC BY
Monet asiantuntijat katsovat sähköverkon olevan suurin tekninen saavutus 20 luvulla. Mutta jos Thomas Edison, keksijä ensimmäinen kaupallinen voimalaitos, oli saanut tiensä, nykyaikaista verkkoa ei olisi rakennettu. Sen sijaan Yhdysvalloissa olisi ollut voimanlähteenä lukuisia hiiltä polttavia voimalaitoksia, joiden etäisyys etäisyydelle olisi ollut etäisyydellä toisistaan ja joilla ei olisi sähköä ollenkaan maaseutualueilla.
Toinen sähkön edelläkävijä, insinööri ja keksijä George Westinghouse, oli vakuuttunut siitä, että Edisonin järjestelmä ei mittakaavassa käyttäisi nykyaikaista termiä. Kun Westinghouse kuuli tekniikasta, joka sallii sähkön lähettämisen pitkiä matkoja pienillä häviöillä, hän hyppäsi sähköntuotantoyritykseen.
"Nykyinen sota: Ohjaajan leikkaus”Kertoo heidän kilpailunsa tarinan. Elokuva ei ole täysin uskollinen historialle, mutta se osoittaa, kuinka dramaattiset teknologiset läpimurtot, jotka saattavat vaikuttaa esoteerisiltä tuolloin, voivat vaikuttaa arkipäivään.
Yhdysvaltain sähköverkossa on yli 160,000 mailia siirtojohtoja, jotka siirtävät sähköä voimalaitoksista kaupunkeihin. Vaihtovirta teki sen toteutettavissa.
Avainvaihtoehto
”Nykyinen sota” ottaa käyttöön vaihtoehdon vaihto- tai tasavirta siirtää sähköenergiaa tuotantolaitoksilta asiakkaille.
Tasavirta, tai tasavirta, virtaa tasaisesti, kuten vesi kaataa kannuista lasiin. Nykyaikaiset taskulamput toimivat tasavirtaakkuilla, jotka tuottavat tasaista virtaa - ainakin, kunnes ne tyhjenevät. Vaihtovirta tai vaihtovirta vaihtuu ajoittain suunnasta, hiipi ja virtaa samalla tavalla kuin vanhan käsipumpun veden kiire, kun kahva työnnetään ylös ja alas.
Sekä tasavirtaa että vaihtovirtaa voidaan käyttää hehkulamppujen ja laitteiden käynnissä, mutta kun kummankin tyyppinen virta siirtyy sähkökaapeleiden yli, se menettää jonkin verran johtojen resistanssia. Jännitteen tai paineen lisääminen, joka saa aikaan sähkövirran, vähentää huomattavasti häviöitä. Esimerkiksi, jos jännite kaksinkertaistetaan, tehonmenetykset vähenevät kertoimella neljä.
Kuva Harpers Weeklyltä työntekijöistä, jotka haudattiin tasavirtajohtoja Edisonin Pearl Street -generaattorilta New Yorkissa, 1882. Wikimedia
Kun Edisonin tasavirtajärjestelmä saapui 1882: n markkinoille, sen jännitteen lisääminen siirtohäviöiden vähentämiseksi oli kaukana nykyajan tekniikasta. Toisaalta vaihtojännitteen lisääminen tai pienentäminen - versio, jota Westinghouse kehitti - vaati vain edullisen kappaleen rautahaavan muutamalla lankakelalla.
Westinghouse näki tämän laitteen vallankumouksellisen potentiaalin, joka tunnetaan pian nimellä jännitemuuntaja, kun hän lukee 1885 London Inventions -näyttely. Paljon parempi yritysjohtaja kuin Edison, Westinghouse huomasi, että virta voitaisiin siirtää tehokkaasti usean mailin korkealla jännitteellä, mikä vähentää huomattavasti tarvetta rakentaa voimalaitoksia.
Hän sai muuntajan yhdysvaltalaiset patenttioikeudet ja perusti heti Westinghouse Electricin. Kesti vielä seitsemän vuotta, ja serbialaisten maahanmuuttajien nero Nikola Tesla- joka keksi sarjan kestävät, mukautuvat moottorit, jotka käyvät vaihtovirta, myi sitten patentit Westinghouselle - ennen kuin ihmiset huomasivat, että vaihtovirta tuotti energiaa paljon halvemmalla kuin tasavirta.
Keksiä keksintöjä
Ensimmäinen kaupallinen muuntaja, jonka William Stanley suunnitteli Westinghouselle 1886: ssä, teki helpoksi vaihtovirtavirtauksen jännitteen nostamisen ja vähentämisen. Kansallinen magneettikenttälaboratorio, CC BY-ND
Pitää Steve Jobs Applessa, Edison loi myyttejä kun hän loi tulevaisuutta. ”Nykyinen sota” toistaa äänen, jonka Edison kehräsi lähettämällä joukko työntekijöitä etsimään Maasta juuri oikeaa hehkulankaa saadakseen lampunsa palamaan yli 10 minuutin.
Myöhäisissä 1870-sarjoissa Edison ja englantilainen kemisti Joseph Swan tuottivat hehkulamppuja, joissa käytettiin valoa säteileviä elementtejä hiilellä päällystettyjä puuvillafilamentteja. Edisonin tärkein edistysaskel oli laitteiden parantaminen imeä ilma polttimosta ja sulje se, joka esti hehkulangan palamisen poistamalla happea polttimon sisäosista. Evakuoidussa polttimossa oleva filamentti kesti yli 13 tuntia, mutta Edisonin liioiteltu tarina materiaalien etsinnästä pith-helmeted tutkijoista kesti yli vuosisadan.
”Nykyinen sota” tekee kaksi vakavaa virhettä. Ensinnäkin se näyttää Franklin paavi, Westinghousen pääinsinööri, sähköiskuu itselleen työskennellessään täydentääkseen vaihtovirtageneraattoria Pittsburghissa. Itse asiassa paavi työskenteli Edisonille myöhäisissä 1860-projektissa hankkeissa, joihin sisältyi keksimällä osakemerkki, ja hänestä tuli sitten patenttiasiamies Westingshouse'n kanssa asiakkaana. Hän kuoli vikaantuneena korkeajännitelaitteisiin hänen Massachusetts-kellarissaan vuonna 1895, vuotta elokuvan keskeisten tapahtumien jälkeen.
Toiseksi, elokuvan päätelmä asetetaan 1893 Chicagon maailmanmessut, jonka valaisti Westinghousen vaihtovirta. Kohtaus edestakaisin tuomitun murhaajan teloitukseen New Yorkissa vaihtovirtalaitteisella sähkötuolilla. Edison oli ilmoittanut sähkötuolista New Yorkin osavaltion virkamiehille toivoensa vääristää vaihtovirtaa tekemällä siitä synonyymin yleisön mielessä kuoleman kanssa sähköiskuilla. Mutta vaikka teloitus botched ja tuomitun ihmisen kuoleminen kesti neljä minuuttia, Edisonin gambit epäonnistui. Ja se tapahtui 1890: ssä, kolme vuotta ennen messuja.
Moderni tasavirta vs. vaihtovirta
Nykyään tehoelektroniikan edistyminen on tehnyt käytännöllisestä ja taloudellisesta muuntaa tasajännitteen jännitteen paljon pienemmillä laitteilla kuin vaihtovirtalaitteissa, mikä mahdollistaa tasavirran laajemman käytön. DC tarjoaa joitain tärkeitä etuja: Se on mitä digitaaliset laitteet ja uudet LED-lamput käyttävät, joten vältetään muuntohäviöt vaihtovirta DC: stä.
Sähköajoneuvojen akut käyvät tasavirralla.
Korkeajännitteiset tasavirtajohdot tuo nyt voimaa Kanadan vesivoiman patoilta Bostoniin. Aurinkopaneelit tuottavat tasavirtaa, ja visionäärit kuvittelevat rakennuksia johdotettu kokonaan tasavirtaan, syöttää LED-valaistusta ja lataa tasavirtaakkuja sähköajoneuvoissa. Tasavirtaiset mikroverkot jotka tuottavat ja varastoivat sähköä paikallisesti, voivat lisätä kestävyyttä luonnonkatastrofeihin tai tahallisiin hyökkäyksiin.
Yhdysvaltain energiajärjestelmä voisi lopulta mennä naimisiin Edisonin ja Westinghousen visioiden kanssa. Mutta koska vaihtovirtatekniikka on levinnyttä, tämä siirtyminen voi viedä vuosikymmeniä.
Suosittelen historian tarkempaa tietoa nykyisestä sodasta historioitsija Jill Jonnesin upeaa kirjaa, Valon imperiumit: Edison, Tesla, Westinghouse ja heidän kilpailu maailman sähköistämiseen. Mutta ”Nykyinen sota: Ohjaajan leikkaus” saa kaksi avainkysymystä oikein. Ensinnäkin tekniikan luominen on edistänyt kansallista suuruutta suuren osan Amerikan historiasta. Toiseksi keksinnöt, jotka voivat tehdä siitä markkinoilla, ovat niitä, jotka todella voivat muuttaa maailmaa.
Author
Jay Apt, professori, Tepperin kauppakorkeakoulu, yhteiskuntapolitiikka ja Carnegie Mellonin sähköteollisuuskeskuksen johtaja, Carnegie Mellon University
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
books_technology
.jpg){kind=link}
