Как известно, в метрополитене мирно уживаются как постоянный, так и переменный токи. Но было время, когда они вели непримиримую битву. Не так давно даже вышел фильм об этом, где блистательный Бенедикт Камбербэтч сыграл великого учёного Томаса Эдисона.

Томас Алва Эдисон вошёл в историю как самый успешный изобретатель. На его имя зарегистрировано более тысячи патентов только в США, и что-то около трёх тысяч – в других странах мира. Правда, оригинальных изобретений в активе Эдисона не так уж много (сходу вспомним фонограф) – в основном он совершенствовал то, что уже было изобретено до него. Но благодаря сумасшедшему трудолюбию и упорству (ну, и таланту тоже!) всегда доводил до конца всё, за что брался.

Вспомним хотя бы обыкновенную лампочку накаливания. Начало её создания датируется 1840 годом. В этом же году разработку угольной нити начал российский учёный Александр Милашенко. Затем были француз Де Мюллен, американец Джон Старр, немец Генрих Гёбель, англичанин Джозеф Уилсон Суон, русские Александр Лодыгин, Василий Дидрихсон и Павел Яблочков, немец Вальтер Нерст… Все они предлагали свои варианты этого замечательного прибора. Но при всех различиях лампочка обладала весьма существенным недостатком – она была недолговечна.

И вот Эдисон вознамерился вывести электрическое освещение «в люди», сделать его дешевым и доступным. «Скоро свечами будут пользоваться только богачи», – примерно так он говорил. Для того, чтобы найти подходящий материал для тела накаливания, Эдисон проводит около 1500 испытаний различных материалов, а затем ещё около 6000 опытов по карбонизации различных растений. Чудовищная работа – это как перебирать стог сена, чтобы найти иголку. Но своего добивается – в 1879 году создает и патентует лампу с угольным волокном и сроком жизни 40 часов.

Мало, скажете? Не торопитесь. Это было только начало. Эдисон и не думал останавливаться. Лампа ведь не была самоцелью – и он практически с нуля создает систему электроосвещения – унифицированные цоколи для ламп, поворотные выключатели, клеммы, штепсельные розетки, счётчики. Не всё было изобретено им самим, но он собрал их в систему. Работала эта система на постоянном токе напряжением 100 В. Тогда же, в 1880 году, Эдисон представляет новую лампу накаливания – на этот раз со сроком службы в 1200 часов. Это уже был прорыв. В результате компания Эдисона стала продавать 75% всех лампочек в США, причём на первых порах по цене ниже себестоимости – чтобы завоевать рынок.

В конце XIX века Соединенные Штаты Америки испытывают небывалый подъём. Вторая промышленная революция – телеграф, телефон, бессемеровская технология производства стали, железные дороги, электричество… Америка становится первой экономикой мира. Уровень заработной платы в разы превышает европейский – и за американской мечтой устремляются сотни тысяч эмигрантов со всего света, помогая ещё более бурному развитию экономики. С 1865 по 1918 год в США приехало более 27 миллионов человек! Одним из таких людей был легендарный Никола Тесла.

Серб по происхождению, Никола Тесла родился и вырос в Австро-Венгрии. В Америку он приехал в 1884 году, но ещё до этого успел пожить и поработать в Париже, причём в Континентальной компании Эдисона. Там (а точнее, в Страсбурге) он помогал наладить освещение железнодорожной станции. Разумеется, посредством постоянного тока. Но сам в это время работал над созданием модели асинхронного двигателя. Этой темой Тесла заинтересовался ещё во время учебы в Грацком техническом университете. Тогда, слушая лекции, он уверился в том, что машины постоянного тока несовершенны. Однако профессор Яков Пешль перед всем курсом его высмеял, прочитав лекцию о неосуществимости использования переменного тока в электродвигателях. Что, натурально, только укрепило намерение Николы доказать обратное.

Итак, Эдисон вознамерился полностью электрифицировать мир с помощью постоянного тока. Начал он с Нью-Йорка и Лондона. Вторую (после лондонской) распределительную подстанцию Эдисон в торжественной обстановке запустил в 1882 году в Нью-Йорке. Она обслуживала Pearl Street и 59 клиентов в Манхэттене. Однако у постоянного тока, как известно, есть недостаток – при передаче энергии большая её часть уходит в нагревание проводов. По этой причине передача электричества на большие расстояния затруднена – требовались либо провода очень большого сечения, либо большое напряжение – но эффективных трансформаторов постоянного тока тогда не существовало. Чтобы осветить весь Нью-Йорк, потребовалось бы строить подстанции в каждом квартале. А городская земля ведь очень дорогая! Однако это обстоятельство упорного Эдисона не останавливало.

Стоит сказать, что Никола Тесла приехал в Америку как раз работать в компании Эдисона (по рекомендации). Он прибыл к своему новому патрону с целым ворохом предложений по использованию для электрификации переменного тока, но Эдисон их с негодованием отверг. Вместо этого он предложил Тесле усовершенствовать двигатель постоянного тока, пообещав тому в случае успеха 50 тысяч долларов. Тесла тут же принялся за работу и очень скоро предоставил 24 варианта новых машин Эдисона, а также новый коммутатор и регулятор. Эдисон работу одобрил, но деньги платить отказался, пошутив при этом, что эмигрант плохо понимает американский юмор. И действительно, Тесла юмор не оценил, сильно обиделся и компанию Эдисона покинул.

И тут на сцену вступает Джордж Вестингауз, Он нам известен, прежде всего тем, что изобрёл в 1869 году первый воздушный железнодорожный тормоз. Но, кроме того, он ещё изобрел электродвигатель для трамвая, усовершенствовал электротрансформатор и, наконец, основал в 1886 году компанию Westinghouse Electric Corporation, которая занималась разработками в области переменного тока. В том же году Вестингауз запустил первую 500-вольтную электростанцию переменного тока в Грейт-Баррингтоне (штат Массачусетс). Заметим, что Эдисон использовал постоянный ток напряжением 100 вольт. Что же делает Вестингауз затем? Он покупает у Теслы 40 патентов на изобретения, которые Никола предлагал Эдисону и от которых тот гордо отказался. Заплатив за них в общей сложности миллион долларов. И Тесла начинает работать уже на Вестингауза. Вдвоем они стали активно внедрять системы переменного тока.

Томас Эдисон сразу понял, что переход на переменный ток сильно ударит его как по престижу, так и по карману. И начал подавать иски в суд с обвинением, что его патентные права нарушены, что Тесла и Вестингауз используют его идеи в своих разработках. Однако решения судей оказались не в его пользу. Тогда он перешёл на, как бы сейчас сказали, «черный пиар». Основной его задачей было доказать, что переменный ток опасен. Эдисон стал устраивать публичные демонстрации, где убивал переменным током животных. В течение года он умертвил два десятка собак. А затем подвернулся удобный случай, чтобы на всю страну доказать убийственность переменного тока.

В 1887 году должны были казнить некоего Кеммлера, который топором убил свою жену (или любовницу). А к тому времени в штате был принят закон о совершении смертной казни с помощью электрического стула, как более гуманного (по сравнению с повешеньем) способа. Партнер Эдисона инженер Гарольд Браун предложил заняться техническим обеспечением этого процесса. Джордж Вестингауз был противником смертной казни и не только отказался поставлять тюрьмам генераторы переменного тока, но и нанял преступнику адвоката. Однако это не помогло, и в 1890 году Кеммлер был казнён. Причем, по некоторым утверждениям, генератор добыл именно Эдисон какими-то окольными путями. Кстати говоря, что-то во время казни пошло не так, и смерть преступника оказалась не вполне безболезненной. «Топором у них получилось бы лучше» – так прокомментировал это событие Вестингауз. Но в газете появилась статья (говорят, профинансированная Эдисоном) с заголовком «Вестингауз убил Кеммлера».

И всё равно победоносное наступление переменного тока остановить не удалось. Никола Тесла изобрёл асинхронный двигатель ещё в 1882 году, к 1888-му он его доработал и получил патент. Тогда же появился и счётчик переменного тока. Правда, двигатель Теслы был двухфазным – чуть позже Доливо-Добровольский разработал трёхфазный двигатель, который практически без изменений используется до сих пор. Можно сказать, что именно изобретение русского учёного стало переломным в войне токов. Но первая победа произошла в 1893 году, когда Тесла с Вестингаузом получили заказ на освещение ярмарки в Чикаго двумя сотнями тысяч электрических лампочек. В этом же году они выиграли тендер на постройку электростанции на Ниагарском водопаде. Тесла считал, что энергии этой ГЭС хватит на все Соединенные Штаты Америки. Правда, чтобы хоть как-то примирить враждующие стороны, Ниагарская Энергетическая Компания строительство линии электропередачи от ГЭС до города Буффало поручила компании Эдисона.

К этому моменту и Эдисон понял, что проигрывает, и купил компанию «Томсон-Хьюстон», производящую машины переменного тока. В результате принадлежащая Эдисону компания General Electric сама начала их производство. При этом, что характерно, дискредитацию переменного тока он не прекратил – например, растиражировал по газетам снимки убийства переменным током слонихи Топси, которая в нью-йоркском Луна-парке затоптала трех цирковых работников. Но впоследствии Эдисон вынужден был признать, что он недооценил возможности переменного тока.

В преимуществах этого тока, напряжение которого можно легко повышать и понижать с помощью трансформаторов, и который можно передавать без особых потерь на сотни километров, в США полностью убедились примерно к 1928 году. Именно тогда перестали развивать системы тока постоянного. Это в США, а скандинавские страны, например, продержались дольше. Но окончательная точка была поставлена только в 2007 году, когда главный инженер «Консолидейтед Эдисон» (символично, не правда ли?) перерезал кабель, питающий постоянным током последнего потребителя Нью-Йорка.

Итак, в войне токов победил переменный. Значит ли это, что постоянный ток не нужен? Отнюдь. Он нашёл широкое применение в первую очередь на транспорте, потому что двигатели постоянного тока развивают большой крутящий момент при небольшом числе оборотов в минуту, и это число оборотов можно легко регулировать, просто меняя постоянное напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения двигателя, или посредством реостата. Кроме того, электродвигатели постоянного тока способны почти мгновенно менять направление своего вращения при смене полярности питания на обмотке возбуждения. Постоянный ток используется для питания медицинского оборудования, для электролиза и гальванопластики, для зарядки аккумуляторных батарей и т.д. И самое главное – теперь постоянный ток легко можно получить из переменного с помощью выпрямителей.

Все изображения взяты из открытых источников.