حرب التيارات

توماس إديسون

جورج ويستنينجهاوس

نيكولاي تسلا

خلال السنوات الأولى من توزيع الكهرباء، كان تيار اديسون المستمر هو المعيار للولايات المتحدة ولا يريد اديسون فقدان كل عائدات براءة الاختراع. كان التيار المستمر يعمل بشكل جيد مع المصابيح المتوهجة - التي كانت الاستخدام الرئيسي آنذاك - والمحركات. وكانت نظم التيار المستمر يمكن استخدامها مباشرة مع بطاريات التخزين، لتوفير التيار والدعم أثناء انقطاع الكهرباء من المولدات. يمكن بسهولة توازي مولدات التيار المستمر، للسماح بالتشغيل الاقتصادي باستخدام الآلات الصغيرة الخفيفة خلال فترات الحمل. أثناءاستحداث نظام أديسون، لم يتوفر عمليا أى محرك للتيار المتردد. كان اديسون قد اخترع جهاز لقياس الاستهلاك للسماح للعملاء بدفع الفاتورة المتناسبة مع استهلاك الطاقة، ولكن هذا الجهاز يعمل فقط مع التيار المستمر. اعتبارا من 1882 وكانت جميع هذه المزايا التقنية للتيار المستمر فقط.

من خلال عمله مع المجالات المغناطيسية الدوارة، وضع تسلا نظام لتوليد الطاقة ونقلها، استخدام طاقة التيار المتردد. وإتحد مع جورج يستنغهاوس لتسويق هذا النظام. وقد سبق أن اشترى ويستنغهاوس حقوق نظام تسلا "النظام المتعدد الأطوار" وأيضا براءات الاختراع لمحولات التيار المتردد للوسيان جالارد وجون ديكسون جيبس.

كانت هناك العديد من العوامل الخفية في هذا التنافس.فقد كان أديسون رجل معملي وصاحب تجارب من الدرجة الأولي، ولكنه لم يكن عالم الرياضيات. ولا يمكن أن تفهم التيار المتردد فهما صحيحا، أو استغلالها من دون فهم كبير في الرياضيات والفيزياء الرياضية (انظر الشبكة الكهربائية)، والتي يمتلكها تسلا. كان تسلا يعمل لحساب أديسون ولكن بأقل تقدير (على سبيل المثال، عندما علم لأول مرة اديسون بفكرة تسلا عن نقل الطاقة التيار المتردد، فرفضها فورا قائلا: "[تسلا] الأفكار رائعة، لكنها غير عملية على الإطلاق."). انتابت تسلا المشاعر السيئة بسبب أنه قد خدع من قبل اديسون بانه وعده بالتعويض عن عمله. وسوف يندم اديسون لاحقا لأنه لم يستمع إلى تسلا ويستخدم التيار المتردد

الأنظمة المتنافسة

إن نظام اديسون للتيار المباشر يتكون من محطات توليد ومحطات توزيع ثقيلة التوصيل، لتصل إلي الزبون (الإنارة والمحركات). يعمل هذا النظام على نفس مستوى الجهد، فعلى سبيل المثال، مصابيح 100 فولت في موقع العميل يتم ربطها بمولد بقدرة 110 فولت، وذلك لتعويض الجهد الضائع في الأسلاك بين المولد والحمولة. وقد وقع الاختيار على مستوى الجهد لسهولة صنع المصباح؛ فالمصابيح الفتيلية الكربون يمكن بناؤها على تحمل 100 فولت، وتوفير الإضاءة بسعر اقتصادي منافسا للغاز. في ذلك الوقت كان يرى أن 100 فولت غير مرجح أن يعرض لخطر الصعق بالكهرباء.

ولتوفير تكلفة التوصيل والنحاس، تم استخدام ثلاثة الأسلاك في نظام التوزيع. الثلاثة أسلاك كانوا كالأتى: +110 فولت، 0 فولت -110 فولت.أما مصابيح 100 فولت يمكن أن تعمل إما بين +110 فولت -110 أما 0 فولت فتقوم فقط بنقل التيارات غير المتوازنة بين + و-. ينتج عن استخدام ثلاثة أسلاك استخدام أسلاك نحاسية أقل مقارنة لكمية الطاقة الكهربائية المرسلة، مع الاحتفاظ في الوقت نفسه (نسبيا) بتيار منخفض الفولتية. ولكن حتى مع هذا التجديد، كان انخفاض الجهد بسبب المقاومة للنظام التوصيل شديدا بحيث لا بد من وجود محطات توليد في محيط ميل واحد (1-2 كم) أو نحو ذلك من الحمل. لا يمكن استخدامها التيار المرتفع الفولتية بسهولة مع نظام التيار المباشر نظرا لعدم وجود التكنولوجيا المنخفضة التكلفة التي يمكن أن تحول من ارتفاع الجهد المرتفع إلى معدل استخدام منخفض الجهد.

أما نظام التيار المتردد، فقد استخدم محول بين التيار عالي الفولطية والأحمال المنخفضة للعميل. كالمصابيح والمحركات الصغيرة التي لا تزال تعمل بالجهد المنخفض. ومع ذلك يسمح محول الكهرباء برفع الفولتية إلى أعلى من ذلك بكثير، أي عشرة أضعاف ذلك من الأحمال. نظرا لكمية الطاقة المنقولة، وسيكون حجم سلك متناسب عكسيا مع الجهد المستخدم، أو بعبارة أخرى: الطول المسموح به من الدوائر يمكن أن يزيد ما يقرب من مربع قيمة الجهد. هذه عملية هامة لأن محطات توليد أقل عددا وأكبر حجما يمكن أن تخدم منطقة معينة.و يمكن أن تمد الحمولات الكبيرة، مثل المحركات الصناعية أو لمحولات الطاقة الكهربائية والسكك الحديدية، ويمكن أن تخدم نفسها شبكة توزيع الإضاءة الأقل جهد، وذلك باستخدام محولات مناسبة مع الجهد المنخفض.

انتهت الحرب بفوز نيكولا تيسلا وويستينجهاوس على توماس إديسون، وتم بعد هذا الانتصار اعتماد التيار الكهربائي المتناوب في كافة أنحاء العالم.

• بوابة إلكترونيات
• بوابة طاقة
• بوابة كهرباء