И постоянный и переменный. Электричеесий ТОК, разумется.
Я совсем не ЭЛЕКТРИК. Даже наоборот: я инженер-механик, т.е. классический ДИЭЛЕКТРИК.
Но меня почему-то давно мучает вопрос: почему передача электроэнергии переменным током
(в частности - трёхфазным) обходится дешевле, чем постоянным?
Хотя и ежу понятно, что уразуметь, и тем более – создать, переменный ток сложнее, чем постоянный.
Ответа на этот мой диэлектрический вопрос я нигде не нашёл. Возможно – плохо искал.
Пришлось придумать свое, механическое объяснение. Вот оно:
Электроэнергию передают на большие расстояния, в основном, для того, чтобы вращать электродвигатели.
Без них представить себе современную технику невозможно.
Проще всего передать непрерывное вращение на большое расстояние длинным кольцевым ремнём.
Правда, для того, чтобы повернуть ведомый вал на полный оборот, придётся протащить ремень
на 2 длины а между источником и приёмником. Это потребует затрат (а, значит, - и потерь) энергии.
Зато передающий и приёмный механизмы предельно просты: это 2 шкива.
Если же передавать вращение пульсациями, картина заменяется на прямо противоположную.
Потребная длина ремня резко сокращается, зато усложняется передающий и приёмный механизмы.
Раз я ещё до Авиационного института, после 7 класса закончил тепловозный техникум, где мы учили и паровозы,
принципиальная схема этих механизмов мне понятна.
Это должно быть что-то на манер кривошипно-шатунного механизма паровоза. Отработано веками.
Возникает вопрос: «Почему абсолютное большинство современных электродвигателей работают от переменного, да ешё и трёхфазного тока,
хотя создать трёхфазный ток намного сложнее, чем постоянный?»
«Войной токов» называют борьбу конца XIX века за электрификацию и освещение городов.
В противостоянии приняли участие изобретатели Томас Эдисон и Никола Тесла, ставшие знаменитостями еще при жизни, а со сменой эпох превратившиеся в персонажей почти мистических.
1880 год. У Эдисона за спиной уже немало важных изобретений, в их числе — аппарат,
способный записывать и воспроизводить человеческий голос.
Новая игрушка поражает воображение американцев и делает его звездой,
— благодаря фонографу Эдисон получает аудиенцию президента США.
Эту встречу он использует для продвижения новой задумки — он хочет дать электрический свет
в дома целого района в Нью-Йорке, а затем — и во всей Америке.
Однако конкуренты не сидят сложа руки: Джордж Вестингауз, глава компании «Вестингауз Электрик»,
обнаруживает несовершенство в системе освещения Эдисона
— тот использует цепи постоянного тока с низким напряжением, из-за чего система не работает на больших расстояниях.
Вестингауз предлагает передавать электроэнергию с минимальными потерями при помощи переменного тока.
Сотрудничать с Вестингаузом Эдисон напрочь отказывается и развязывает с ним противостояние,
вошедшее в историю как «Война токов».
Изобретатель игнорирует настойчивое предложение своего сотрудника Николы Теслы создать двигатель для переменного тока, и активно борется за рынок.
«Он ищет иголки в стогах сена. Он настолько сильно хочет найти иголку первым, что готов перебирать стога по соломинке.
А на деньги ему глубоко наплевать», — объясняет Вестингауз мотивы Эдисона его приятель Фрэнк Поуп.
Деньги для Эдисона не главное, куда важнее обогнать конкурентов. Впрочем, одно от другого неотделимо
— в эпоху «патентной лихорадки» скорость разработки новых технологий уже стала фактором, определяющим прибыльность.
Для Эдисона, переход на переменный ток означал бы финансовый крах.
1891 год. На сцену в лекционном зале Колумбийского университета в Нью-Йорке выходит симпатичный высокий темноволосый мужчина.
Он берет в каждую руку по медному шарику и касается клемм высоковольтного высокочастотного трансформатора.
По поверхности его тела пробегают 250 000 вольт. Как выразился один журналист,экспериментатор предстал
перед зрителями «в лучезарной славе мириада языков электрического пламени».
Этого отчаянного смельчака звали Никола Тесла. Он изобрел двигатель переменного тока и продемонстрировал его безопасность на себе.
Последние несколько лет Эдисон вел кампанию против Теслы и его изобретений, стремясь удержать свою долю на рынке.
Шел конец 1880-х, электричество было неизведанной территорией вроде Дикого Запада, и никто не знал, какая система в итоге победит.
Тесла и Эдисон воевали за будущее электропередач.
Несмотря на то, что через несколько лет Эдисон проиграл «битву токов», компании Эдисона остались на плаву.
В 1889 году они объединились в концерн Edison General Electric, который позднее сменил название на просто General Electric.
Восход переменного тока
На этой гравюре изображена одна из центральных электростанций Нью-Йорка, построенных компанией Эдисона в 1882 году.
Любой, кому удастся выйти на этот стремительно расширяющийся рынок, стократно обогатился бы!
Осознав это, Джордж Вестингауз решил спроектировать систему освещения, работающую от переменного тока.
Он полагал, что можно сократить расходы,если поднять напряжение в сети (допустим, до 1000 вольт).
Джордж Вестингауз родился в Нью-Йорке в 1846 году.
Всю свою жизнь он занимался модернизациями железнодорожного транспорта и энергетической промышленности.
До своей смерти в 1914 году он зарегистрировал более 360 патентов.
В новой системе Вестингауза, работавшей от переменного тока, напряжение в линиях электропередач колебалось от +1000 до -1000 вольт.
Но поскольку системы переменного тока были куда дешевле для передачи электроэнергии на большие расстояния,
все затраты на решение новых технических задач были вполне обоснованными.
Итак, в 1887 году переменный ток подавал большие надежды.
Но при таких раскладах стоимость электростанции и электросети составляла сотни тысяч долларов.
Чтобы покрыть такую инвестицию, электростанция должна подавать электричество круглосуточно семь дней в неделю.
Значит, что-то должно потреблять энергию в течение дня – двигатель в транспорте, на заводах, в лифтах и бытовых приборах.
И соратник Вестингауза, блистательный изобретатель Никола Тесла, такой двигатель создал.
Осталось придумать, как соединить города проводами, желательно – с минимальными потерями.
Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче её на дальние расстояния напряжение многократно повышают
(во столько же раз уменьшая силу тока) с помощью трансформатора, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери.
На О-образный стальной сердечник наматывают две обмотки с разным числом витков, и – вуаля! Задача решена.
Так были заложены основы того, что мы сегодня называем ЛЭП (ЛинияЭлектроПередачи).
Самая известная в СССР «ЛЭП 500» напряжением 500 кВ и длиной в тысячи км.
Она даже была увековечена в песне:
Седина в проводах от инея…
ЛЭП-500 — не простая линия,
И ведём мы её с ребятами
По таёжным дебрям глухим.
(А.Пахмутова, Н.Добронравов)
Вот и всё, что я, ДИЭЛЕКТРИК, знаю по этому поводу. И пусть истинные ЭЛЕКТРИКИ меня поправят.
= = В.Давидович, Израиль, 2.06.2021 = =