Krieg der Strömungen – Tesla vs. Edison

Die Konfrontation zwischen Nikola Tesla und Thomas Edison am Ende des 19. Jahrhunderts kann als echter Krieg bezeichnet werden, und nicht umsonst wird ihre Rivalität, deren Technologie zur Übertragung elektrischer Energie in der Welt dominieren wird, immer noch genannt der „Krieg der Strömungen“.

Die Technologie der Wechselstromleitungen von Tesla oder der Leitungen von Edison ist eine echte epochale Kontroverse, die erst Ende 2007 deutlich wurde, als die Umstellung von New York auf Wechselstromnetze zugunsten von Tesla endgültig abgeschlossen war.

Die ersten elektrischen Generatoren, die Gleichstrom erzeugten, ermöglichten einen einfachen Anschluss an das Stromnetz und damit an die Verbraucher, während Lichtmaschinen eine Synchronisierung mit dem angeschlossenen Stromnetz erforderten.

Wichtig ist, dass es ursprünglich keine für Wechselstrom ausgelegten Verbraucher gab und eine effektive Modifikation eines Induktionsmotors erfunden wurde, der direkt für die Wechselstromversorgung ausgelegt war. Nikola Tesla erst 1888, also sechs Jahre nachdem Edison das erste Gleichstromkraftwerk in London in Betrieb genommen hatte.

Nachdem Edison 1880 sein System zur Erzeugung und Verteilung von Gleichstrom, das aus drei Drähten bestand – Null, plus 110 Volt und minus 110 Volt – patentieren ließ, war der große Erfinder der Glühbirne nun zuversichtlich, dass er „elektrische Beleuchtung so billig machen würde“. dass nur die Reichen Kerzen benutzen werden. »

Wie oben erwähnt, wurde das erste Gleichstromkraftwerk von Edison im Januar 1882 in London und einige Monate später in Manhattan in Betrieb genommen, und 1887 waren in den Vereinigten Staaten mehr als hundert Edison-Gleichstromkraftwerke in Betrieb. Tesla arbeitete damals für Edison.

Trotz der scheinbar rosigen Zukunft der Gleichstromsysteme von Edison hatten sie einen ganz erheblichen Nachteil. Drähte wurden verwendet, um elektrische Energie über eine Entfernung zu übertragen, und wie Sie wissen, nimmt mit zunehmender Länge des Drahtes sein Widerstand zu und daher kommt es unvermeidlich zu Wärmeverlusten. Das Problem erforderte also eine Lösung – den Widerstand der Drähte zu verringern, sie dicker zu machen oder die Spannung zu erhöhen, um den Strom zu reduzieren.

Zu diesem Zeitpunkt gab es keine wirksamen Methoden zur Erhöhung der Gleichspannung, und die Spannung in den Leitungen überschritt noch nicht 200 Volt, so dass eine nennenswerte Leistung nur über eine Entfernung von nicht mehr als 1,5 km und wenn nicht möglich war Da zusätzlich Strom übertragen werden muss, sind teure Leitungen mit großem Querschnitt erforderlich.

So erhielten Nikola Tesla und sein Investor, der Unternehmer George Westinghouse, 1893 den Auftrag, einen Jahrmarkt in Chicago mit zweihunderttausend Glühbirnen zu beleuchten. Es war ein Sieg.Drei Jahre später wurde an den Niagarafällen das erste Wechselstrom-Wasserkraftwerk gebaut, um Strom in die nahegelegene Stadt Buffalo zu übertragen.

Mit anderen Worten: Die USA hatten bereits 1928 die Entwicklung von Gleichstromsystemen eingestellt, da sie von den Vorteilen des Wechselstroms völlig überzeugt waren. Nach weiteren 70 Jahren begann ihr Abbau, 1998 überstieg die Zahl der Gleichstromnutzer in New York nicht mehr 4.600, und 2007 gab es keine mehr, als der Chefingenieur von Consolidated Edison symbolisch das Kabel durchtrennte und der „Krieg der Strömungen“ war vorbei.

Die Umstellung auf Wechselstrom traf Edison hart und er fühlte sich besiegt und begann, wegen Verletzung seiner Patentrechte zu klagen, doch die Entscheidungen der Richter fielen nicht zu seinen Gunsten aus. Edison hörte nicht damit auf, er begann, öffentliche Demonstrationen zu organisieren, bei denen er Tiere mit Wechselstrom tötete und versuchte, jeden von den Gefahren der Verwendung von Wechselstrom und umgekehrt – von der Sicherheit seiner Gleichstromnetze – zu überzeugen.

Schließlich kam es so weit, dass Edisons Partner, der Ingenieur Harold Brown, 1887 vorschlug, Kriminelle mit tödlichem Wechselstrom hinzurichten. Westinghouse und Tesla lieferten hierfür keine Generatoren und engagierten sogar einen Anwalt für seine Frau Kemmer, die auf dem elektrischen Stuhl zum Tode verurteilt wurde. Dies rettete jedoch nicht, und 1890 wurde Kemmler durch Wechselstrom hingerichtet, und Edison sorgte dafür, dass der bestochene Journalist Westinghouse dafür in seiner Zeitung mit Schlamm bewarf.

Trotz Edisons anhaltend schlechter PR war Teslas Wechselstromsystem zum Erfolg bestimmt.Wechselspannung kann mit Transformatoren einfach und effizient hochtransformiert und über Leitungen über Entfernungen von Hunderten von Kilometern ohne große Verluste übertragen werden. Für Hochspannungsleitungen sind keine dicken Leiter erforderlich, und die Spannungssenkung in Umspannwerken hat es ermöglicht, den Verbraucher mit Niederspannung zu versorgen, um Wechselstromlasten zu versorgen.

Es beginnt mit der Tatsache, dass Tesla sich 1885 von Edison zurückzog und zusammen mit Westinghouse mehrere Golar-Gibbs-Transformatoren und einen von Siemens & Halske hergestellten Generator erwarb und dann mit der Unterstützung von Westinghouse seine eigenen Experimente begann. Infolgedessen nahm ein Jahr nach Beginn der Experimente das erste 500-Volt-Kraftwerk in Great Barrington, Massachusetts, den Betrieb auf.

Damals gab es keine Motoren, die für eine effiziente Wechselstromversorgung geeignet waren, und bereits 1882 erfand Tesla einen mehrphasigen Elektromotor, für den er 1888 ein Patent erhielt, im selben Jahr, in dem der erste Wechselstromzähler erschien. Das Drehstromsystem wurde 1891 auf einer Ausstellung in Frankfurt am Main vorgestellt und 1893 gewann Westinghouse eine Ausschreibung zum Bau eines Kraftwerks in Niagara Falls. Tesla glaubte, dass die Energie dieses Wasserkraftwerks für die gesamten Vereinigten Staaten ausreichen würde.

Um Tesla und Edison zu versöhnen, beauftragte die Niagara Power Company Edison mit dem Bau einer Stromleitung vom Bahnhof Niagara Falls zur Stadt Buffalo. Infolgedessen kaufte General Electric, im Besitz von Edison, die Firma Thomson-Houston, die Wechselstrommaschinen herstellte, und begann, diese selbst herzustellen.

Also bekam Edison das Geld wieder, aber die Anti-AC-Werbung hörte nicht auf – er veröffentlichte und verbreitete in Zeitungen Bilder von der Hinrichtung von Topsy, dem Elefanten, der 1903 drei Zirkusangestellte im New Yorker Luna Park niedertrampelte.

Gleich- und Wechselstrom – Vor- und Nachteile

In der Vergangenheit wurde Gleichstrom häufig zum Antrieb von in Reihe erregten Elektromotoren im Transportwesen eingesetzt. Der Vorteil solcher Motoren besteht darin, dass sie bei einer geringen Drehzahl pro Minute ein hohes Drehmoment entwickeln und diese Drehzahl einfach durch Variation der an die Feldwicklung des Motors angelegten Gleichspannung oder über einen Rheostat angepasst werden kann.

Gleichstrommotoren können ihre Drehrichtung fast augenblicklich ändern, wenn sich die Polarität der Versorgung der Feldwicklung ändert. Daher werden Gleichstrommotoren immer noch häufig in Diesellokomotiven, Elektrolokomotiven, Straßenbahnen, Oberleitungsbussen, verschiedenen Aufzügen und Kränen eingesetzt.

Gleichstrom kann problemlos zur Stromversorgung von Glühlampen, verschiedenen industriellen Elektrolysegeräten, zum Galvanisieren und Schweißen verwendet werden. Es wird auch erfolgreich zur Stromversorgung komplexer medizinischer Geräte eingesetzt.

Natürlich ist Gleichstrom in der Elektrotechnik nützlich, da die entsprechenden Schaltkreise leicht zu berechnen und einfach zu steuern sind. Nicht umsonst gab es 1887 in den USA mehr als hundert Gleichstromkraftwerke, an denen gearbeitet wurde wurde von der Firma Thomas Alva Edison geleitet. Offensichtlich ist Gleichstrom praktisch, wenn keine Umwandlung erforderlich ist, d. h. Anstieg oder Abfall der Spannung, das ist der Hauptnachteil des Gleichstroms.

Trotz Edisons Bemühungen, Gleichstromübertragungssysteme einzuführen, hatten solche Systeme auch einen erheblichen Nachteil: den Bedarf an großem Materialaufwand und erhebliche Übertragungsverluste.

Tatsache ist, dass die Spannung in den ersten Gleichstromleitungen 200 Volt nicht überschreitet und Strom in einer Entfernung von nicht mehr als 1,5 km vom Kraftwerk übertragen werden kann, während bei der Übertragung viel Energie verloren geht (denken Sie daran). Das Joule-Lenz-Gesetz).

Wenn dennoch mehr Leistung über eine größere Entfernung übertragen werden musste, musste man dicke, schwere Drähte verwenden, was sich als sehr kostspielig herausstellte.

Im Jahr 1893 begann Nikola Tesla mit der Einführung seiner Wechselstromsysteme, die aufgrund der Natur des Wechselstroms einen hohen Wirkungsgrad aufwiesen. Wechselstrom lässt sich einfach mit Transformatoren umwandeln, wodurch die Spannung erhöht wird, und es ist dann möglich, elektrische Energie über viele Kilometer mit minimalen Verlusten zu übertragen.

Denn wenn die gleiche Leistung über die Leitungen zugeführt wird, kann der Strom aufgrund der Spannungserhöhung reduziert werden, wodurch die Übertragungsverluste geringer sind und sich der erforderliche Leitungsquerschnitt entsprechend verringert. Aus diesem Grund wird weltweit mit der Einführung von Wechselstromnetzen begonnen.

Asynchronmotoren in Maschinen und Zerspanungsmaschinen, Induktionsöfen werden mit Wechselstrom versorgt; Sie können auch einfache Glühlampen und jede andere aktive Last mit Strom versorgen. Asynchronmotoren und Transformatoren revolutionierten die Elektrotechnik gerade durch den Wechselstrom.

Wird für einen bestimmten Zweck Gleichstrom benötigt, zum Beispiel zum Laden von Batterien, kann dieser heute mit Hilfe von Gleichrichtern immer aus Wechselstrom gewonnen werden.