Электроэнергия вырабатывалась в них относительно небольшими генераторами и поступала к потребителю по медному кабелю, проложенному под землей. Но не вся эта энергия доходила до конца линии электропередачи, так как из-за сопротивления кабеля терялась в виде бесполезного тепла.
Величина электроэнергии определяется двумя составляющими: это ток, или направленное движение заряженных частиц, и напряжение, или сила, заставляющая эти частицы двигаться. Падение напряжения из-за сопротивления происходило независимо от значения напряжения. Напряжение при токе в один ампер падает из-за сопротивления на одну и ту же величину при напряжении и в 100, и в 1000, и в 100000 вольт. Если же сила тока не меняется, то количество передаваемой по проводу энергии зависит от значения напряжения. Так, скажем, при напряжении в 100000 вольт и токе в один ампер энергии по проводу передается в 100000 раз больше, чем при токе в один ампер и напряжении в один вольт.
Если сила проходящего по проводу тока удваивается, то потери на тепло возрастают в четыре раза; если она утраивается, то потери возрастают в девять раз; а если сила тока увеличивается в четыре раза, потери возрастают в шестнадцать раз. Это накладывает определенные ограничения на силу тока в кабеле.
Кроме того, в кабеле происходит и падение напряжения. При средних значениях тока в кабеле принятого тогда сечения протяженностью в полмили (* 800 м.) эти потери составляли около 30 вольт. Чтобы до некоторой степени компенсировать эти потери, генераторы вырабатывали 120, а не 110 вольт, на которые были рассчитаны лампы. Рядом с электростанцией потребители получали повышенное напряжение, а на расстоянии в полмили от нее оно опускалось до 90 вольт. Первые угольные лампы Эдисона давали не очень-то яркий свет и от 110 вольт, а уж при 90 вольтах светили совсем слабо.
Все это позволяло вырабатывать и распределять постоянный ток лишь на крайне ограниченной территории. Электростанция Эдисона могла обслуживать площадь диаметром менее полутора километра. А для электрификации большого города, чтобы получать достаточное напряжение в каждом районе, пришлось бы иметь по электростанции на каждые полтора квадратных километра и даже меньше. За пределами же больших городов ситуация осложнялась еще больше. И это служило серьезным пре пятствием для полномасштабной электрификации страны.
Энергетическая система Теслы, которую Эдисон столь категорично отверг, когда она была ему предложена, выводила электричество из узких рамок местного применения. Тесла дал не только двигатели переменного тока, которые были проще и гибче машин постоянного тока, но и высокоэффективный способ применения трансформаторов, состоящих из двух катушек провода на металлическом сердечнике, повышающих напряжение при одновременном и пропорциональном снижении тока и наоборот. Объем же электроэнергии при этом практически не менялся.
Медный кабель обходится весьма не дешево, когда покупается на целые километры, а его сечение накладывает ограничения на силу тока в нем. Эдисоновская система постоянного тока не позволяла найти практичный способ передачи электроэнергии. Изменить напряжение было нельзя, и когда значение тока поднималось до предельной проводимости кабеля, то тянуть дальше эту линию передачи было уже невозможно.
В системе же Теслы кабель может нести несравненно больше энергии, что достигается повышением напряжения, в результате чего сила тока не превышает допустимой нагрузки на линию электропередачи. Совсем тонкий провод в его многофазной системе переменного тока может передавать в тысячу, а то и больше раз энергии, чем в системе постоянного тока Эдисона.
Система Теслы давала возможность экономично нести ток на огромные расстояния от электростанции. При желании можно было получать электроэнергию, сжигая уголь прямо в шахте, и без больших затрат передавать ее в далекие города; или преобразуя в электричество силу воды и точно так же передавая его на большие расстояния.
Тесла освободил гиганта электроэнергии из оков электростанции и дал ему географическую свободу, возможность осваивать все новые просторы и творить на них свои чудеса. Он заложил основание нашей нынешней могучей энергосистемы. Достижение такого масштаба должно было нести в себе огромный заряд, и стоило поднести к нему огонек, и действие не заставило бы себя ждать.
ПЯТЬ
Впечатляющая лекция с наглядной демонстрацией, прочитанная Теслой перед Американским институтом инженеров-электриков в Нью-Йорке, привлекла к его работе внимание сообщества электротехников всего мира. У большинства из них не было сомнений в том, что открытия Теслы - это начало новой эпохи в электротехнической индустрии. Но что с ними делать? Лишь немногие производители могли воспользоваться ими. Эти открытия можно было сравнить с пятикилограммовым алмазом: никто не сомневается в ценности камня, но кто может приобрести его или как-то использовать?
Сам Тесла в это время не особенно задумывался об извлечении коммерческой выгоды из своих открытий. Полным ходом шла работа над программой экспериментов, которая была далека от завершения и до окончания которой он больше ничем не хотел заниматься. Он предполагал, то ему не останется ничего иного, как основать собственную компанию и заняться производством своих генераторов, двигателей и трансформаторов, но это не позволило бы ему вести эксперименты, которые очень увлекали его и которых он не хотел прерывать. Поэтому извлечение прибыли из своих изобретений представлялось ему проблемой, решение которой можно было и отложить, насколько это зависело от него, по крайней мере пока финансируется его текущая работа.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114