“當前的戰爭:導演減員”節目展示了電力系統如何發展

“當前的戰爭:導演減員”節目展示了電力系統如何發展 喬治·威斯汀豪斯(George Westinghouse)的交流電照亮的芝加哥1893世界哥倫比亞博覽會上的建築物。 菲爾德博物館圖書館/維基百科, CC BY

許多專家將電網視為 最大的工程成就 20世紀。 但是如果 托馬斯·愛迪生,發明人 第一商業電廠,如果按照自己的方式行事,就不會建立現代網格。 取而代之的是,美國將由相距一英里左右的眾多燃煤發電廠供電,而農村地區根本沒有電。

另一位電力先驅,工程師和發明家 喬治·威斯汀豪斯,確信使用現代術語,愛迪生的系統無法擴展。 當Westinghouse聽說有一種技術可以使電力以很小的損失長距離傳輸時,他跳入了電力行業。

當前的戰爭:導演剪輯講述他們競爭的故事。 儘管這部電影並不完全忠實於歷史,但它說明了當時似乎深奧的技術突破會如何影響日常生活。

美國電網有超過160,000英里的傳輸線,可將電力從發電廠轉移到城鎮。 交流電使其可行。

一個關鍵的選擇

“當前的戰爭”開啟了 交流電或直流電 將電力從發電站轉移到客戶。

直流電或直流電穩定地流動,就像水從投手倒入玻璃杯一樣。 現代手電筒使用直流電池供電,至少可以穩定供電,直到耗盡為止。 交流電(或交流電)會周期性地反轉方向,退潮和流動,就像向上和向下推動手柄時從老式手動泵中衝出的水一樣。

直流電和交流電都可以用於運行燈泡和設備,但是當任何一種電流流過電纜時,都會因電線的電阻而損失一些功率。 增加使電流流動的電壓或壓力會大大降低損耗。 例如,如果電壓加倍,則功率損耗減少四倍。

“當前的戰爭:導演減員”節目展示了電力系統如何發展 圖片來自《哈珀斯周刊》的圖片,工人在紐約州1882的愛迪生的珍珠街發電站掩埋直流電源線。 維基媒體

當愛迪生(Edison)的直流系統進入1882市場時,增加其電壓以減少傳輸損耗遠遠超出了當今的技術範圍。 另一方面,增加或減少交流電壓(西屋公司正在開發的版本)僅需要一塊便宜的鐵芯,並纏繞幾圈電線即可。

西屋(Westinghouse)看到了這種設備的革命性潛力,不久將被稱為 電壓互感器,當他閱讀顯示在 1885倫敦發明展。 很多 比愛迪生更好的業務主管,西屋(Westinghouse)意識到,高壓可以有效地將電力傳輸多英里,從而大大減少了建造發電廠的需求。

他獲得了該變壓器的美國專利權,並立即組建了Westinghouse Electric。 又過了七年,塞爾維亞移民才華橫溢 尼古拉特斯拉–誰發明了一系列 耐用,適應性強的交流電動機,然後將專利出售給西屋公司(Westinghouse)–在人們意識到交流電提供的能源比直流電便宜得多之前。

創造故事

“當前的戰爭:導演減員”節目展示了電力系統如何發展 由William Stanley為1886中的Westinghouse設計的第一台商用變壓器,使增加或減少交流電流的電壓變得容易。 國家高磁場實驗室, CC BY-ND

Like 史蒂夫·喬布斯 在蘋果,愛迪生 創造神話 在他創造未來的過程中。 “當前的戰爭”重複了一次愛迪生(Edison)嘲笑的話題,派遣了數十名員工前往地球搜索正確的燈絲,以使其燈泡燃燒超過10分鐘。

在1870後期,愛迪生和英國化學家約瑟夫·斯旺生產了燈泡,這些燈泡使用塗有碳的棉細絲作為發光元件。 愛迪生的主要進步是完善設備 從燈泡中吸出空氣並密封,通過從燈泡內部除去氧氣來防止燈絲燒毀。 抽空的燈泡中的燈絲持續了13小時,但愛迪生誇張的用頭盔式探險家尋找材料的故事持續了一個多世紀。

“當前戰爭”犯下了兩個更嚴重的錯誤。 首先,它顯示 富蘭克林·波普,西屋公司的首席工程師,他在努力完善匹茲堡的交流發電機時將自己電死。 實際上,教皇在1860後期為愛迪生工作,項目包括 發明股票行情,然後成為西屋公司的客戶專利律師。 他死於對高壓設備進行故障排除 在馬薩諸塞州的地下室 在1895中,這是電影重要事件發生後的幾年。

其次,電影的結論定於 1893芝加哥世界博覽會,由 西屋的交流電。 場景在紐約市被判有罪的兇手坐在交流電源的電動椅子上被處決。 愛迪生曾向紐約州官員吹捧電椅,希望通過使交流電在公眾心目中與因觸電致死同義而聲名狼藉。 但是儘管 執行不力 死刑男子花了四分鐘死了,愛迪生的秘訣失敗了。 它在1890舉行,距展覽會已經三年了。

現代直流與交流

如今,電力電子技術的進步使得使用比用於交流電的設備小得多的設備來轉換直流電壓變得既實用又經濟,從而可以更廣泛地使用直流電。 直流具有一些重要的好處:這是我們的數字設備和新型LED燈所使用的,因此避免了交流到直流的轉換損耗。

電動汽車電池使用直流電。

高壓直流輸電線路 現在將電力從加拿大的水力發電站帶到波士頓。 太陽能電池板產生直流電,有遠見者正在想像建築物 完全為直流接線,為LED照明供電並為電動汽車的DC電池充電。 直流微電網 本地發電和存儲的電力可以增強抵禦自然災害或蓄意襲擊的能力。

美國電力系統最終可以與愛迪生和西屋的願景相結合。 但是由於交流技術無處不在,這種過渡可能需要數十年的時間。

為了更準確地說明“當前戰爭”,我推薦歷史學家吉爾·喬納斯(Jill Jonnes)的精彩著作, 光之帝國:愛迪生,特斯拉,西屋,以及他們為世界通電的競賽。 但是“當前的戰爭:導演剪輯”有兩個關鍵點。 首先,在美國的大部分歷史中,創造技術一直是推動民族偉大發展的動力。 其次,可以在市場上實現的發明才是真正可以改變世界的發明。

關於作者

Jay Apt,Tepper商業,工程和公共政策學院教授,Carnegie Mellon電力工業中心聯合主任, 卡內基 - 梅隆大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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