“当前的战争:导演减员”节目展示了电力系统如何发展

“当前的战争:导演减员”节目展示了电力系统如何发展 乔治·威斯汀豪斯(George Westinghouse)的交流电照亮的芝加哥1893世界哥伦比亚博览会上的建筑物。 菲尔德博物馆图书馆/维基百科, CC BY

许多专家将电网视为 最大的工程成就 20世纪。 但是如果 托马斯·爱迪生,发明人 第一商业电厂,如果按照自己的方式行事,就不会建立现代网格。 取而代之的是,美国将由相距一英里左右的众多燃煤发电厂供电,而农村地区根本没有电。

另一位电力先驱,工程师和发明家 乔治·威斯汀豪斯,确信使用现代术语,爱迪生的系统无法扩展。 当Westinghouse听说有一种技术可以使电力以很小的损失长距离传输时,他跳入了电力行业。

当前的战争:导演剪辑讲述他们竞争的故事。 尽管这部电影并不完全忠实于历史,但它说明了当时似乎深奥的技术突破会如何影响日常生活。

美国电网有超过160,000英里的传输线,可将电力从发电厂转移到城镇。 交流电使其可行。

一个关键的选择

“当前的战争”开启了 交流电或直流电 将电力从发电站转移到客户。

直流电或直流电稳定地流动,就像水从投手倒入玻璃杯一样。 现代手电筒使用直流电池供电,至少可以稳定供电,直到耗尽为止。 交流电(或交流电)会周期性地反转方向,退潮和流动,就像向上和向下推动手柄时从老式手动泵中冲出的水一样。

直流电和交流电都可以用于运行灯泡和设备,但是当任何一种电流流过电缆时,都会因电线的电阻而损失一些功率。 增加使电流流动的电压或压力会大大降低损耗。 例如,如果电压加倍,则功率损耗减少四倍。

“当前的战争:导演减员”节目展示了电力系统如何发展 图片来自《哈珀斯周刊》的图片,工人在纽约州1882的爱迪生的珍珠街发电站掩埋直流电源线。 维基媒体

当爱迪生(Edison)的直流系统进入1882市场时,增加其电压以减少传输损耗远远超出了当今的技术范围。 另一方面,增加或减少交流电压(西屋公司正在开发的版本)仅需要一块便宜的铁芯,并缠绕几圈电线即可。

西屋(Westinghouse)看到了这种设备的革命性潜力,不久将被称为 电压互感器,当他阅读显示在 1885伦敦发明展。 很多 比爱迪生更好的业务主管,西屋(Westinghouse)意识到,高压可以有效地将电力传输多英里,从而大大减少了建造发电厂的需求。

他获得了该变压器的美国专利权,并立即组建了Westinghouse Electric。 又过了七年,塞尔维亚移民才华横溢 尼古拉·特斯拉–谁发明了一系列 耐用,适应性强的交流电动机,然后将专利出售给西屋公司(Westinghouse)–在人们意识到交流电提供的能源比直流电便宜得多之前。

创造故事

“当前的战争:导演减员”节目展示了电力系统如何发展 由William Stanley为1886中的Westinghouse设计的第一台商用变压器,使增加或减少交流电流的电压变得容易。 国家高磁场实验室, CC BY-ND

喜欢 史蒂夫·乔布斯 在苹果,爱迪生 创造神话 在他创造未来的过程中。 “当前的战争”重复了一次爱迪生(Edison)嘲笑的话题,派遣了数十名员工前往地球搜索正确的灯丝,以使其灯泡燃烧超过10分钟。

在1870后期,爱迪生和英国化学家约瑟夫·斯旺生产了灯泡,这些灯泡使用涂有碳的棉细丝作为发光元件。 爱迪生的主要进步是完善设备 从灯泡中吸出空气并密封,通过从灯泡内部除去氧气来防止灯丝烧毁。 抽空的灯泡中的灯丝持续了13小时,但爱迪生夸张的用头盔式探险家寻找材料的故事持续了一个多世纪。

“当前战争”犯下了两个更严重的错误。 首先,它显示 富兰克林·波普,西屋公司的首席工程师,在努力完善匹兹堡的交流发电机时对自己进行电死。 实际上,教皇在1860后期为爱迪生工作,项目包括 发明股票行情,然后成为西屋公司的客户专利律师。 他死于对高压设备进行故障排除 在马萨诸塞州的地下室 在1895中,这是电影重要事件发生后的几年。

其次,电影的结论定于 1893芝加哥世界博览会,由 西屋的交流电。 场景在纽约市被判有罪的凶手坐在交流电源电动椅子上被处决。 爱迪生曾向纽约州官员吹捧电椅,希望通过使交流电在公众心目中与因触电致死同义而声名狼藉。 但是尽管 执行不力 死刑男子花了四分钟死了,爱迪生的秘诀失败了。 它在1890举行,距展览会已经三年了。

现代直流与交流

如今,电力电子技术的进步使得用比用于交流电的设备小得多的设备来转换直流电压变得既实用又经济,从而可以更广泛地使用直流电。 直流具有一些重要的好处:这是我们的数字设备和新型LED灯所使用的,因此避免了交流到直流的转换损耗。

电动汽车电池使用直流电供电。

高压直流输电线路 现在将电力从加拿大的水力发电站带到波士顿。 太阳能电池板产生直流电,有远见者正在想象建筑物 完全为直流接线,为LED照明供电并为电动汽车的DC电池充电。 直流微电网 本地发电和存储的电力可以增强抵御自然灾害或蓄意袭击的能力。

美国电力系统最终可以与爱迪生和西屋的愿景相结合。 但是由于交流技术无处不在,这种过渡可能需要数十年的时间。

为了更准确地说明“当前战争”,我推荐历史学家吉尔·乔纳斯(Jill Jonnes)的精彩著作, 光之帝国:爱迪生,特斯拉,西屋,以及他们为世界通电的竞赛。 但是“当前的战争:导演剪辑”有两个关键点。 首先,在美国的大部分历史中,创造技术一直是推动民族伟大发展的动力。 其次,可以在市场上实现的发明才是真正可以改变世界的发明。

关于作者

Jay Apt,泰伯商学院工程与公共政策学院教授,​​卡内基梅隆电力工业中心联合主任, 卡内基 - 梅隆大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

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