Start Elkretssimulator


Elektricitetens historia




Elkraftsproduktion


Motorn

Såhär dags, under 1800-talet alltså, började det stå klart bland fysiker hur man kunde bygga en elektrisk motor eller omvänt driva runt en alternator och producera electricitet. Hur fungerar en DC motor?

Thomas Edison 1847-1931

Edison var en uppfinnare med en lång lista av uppfinningar och förbättringar av konstruktioner, bl.a. glödlampan (dec 1789) och fonografen med vars hjälp man kunde spela in ljud, men jag ska här prata om Edisons dynamo eftersom det här handlar om electricitet och elektronik snarare än mekanik.



Så, sambandet mellan electricitet och magnetism var nu någorlunda tydligt tack vare Faraday och hans efterföljare. Faraday hade visat att om man förde en magnet genom en spole så inducerades en elektrisk ström. Edison bestämde sig för att göra detta i stor skala och tjäna pengar på det.


Ovan en bild på en ångmaskinsdriven dynamo skapad av Edison. Den kan driva 1500 lampor och levererar 110 volt. Från wikipedia. Läs mer om bildrättigheter.

Edisons Pearl Street Station var den första kommersiella elektricitets -producenten i USA. I byggnaden fanns 6 stycken ångmaskinsdrivna dynamo på en yta av 15 x 30 meter. Vid starten 1882 tillhandahölls elektricitet till 400 lampor och 82 kunder. 2 år senare betjänades 508 kunder och 10164 lampor. Något ombyggda Porter-Allen -ångmaskiner drev Edisons dynamos.



Det är viktigt förstå att Edison byggt generatorer som levererade DC (likström). Detta skulle visa sig vara en återvändsgränd, när en konkurrent kom med i matchen - George Westinghouse - och en bitter fajt började utkämpas mellan DC och AC (växelström).

Edison förstod någon gång under resan att det fanns fördelar med växelström men hans patent grundade sig på likström och det var där han hade möjlighet att tjäna pengar.

Nikola Tesla 1856-1943

Nikola Tesla uppmuntrades emigrera till amerika och söka jobb hos Edison av Charles Batchelor, Edisons "chef för experiment" som under en resa i paris kort lärt känna Tesla. Han skrev ett rekommendationsbrev och Tesla gav sig av till amerika. Väl i amerika klev Tesla in hos Edison och sökte arbetet. Tesla fick såklart jobbet och sattes i arbete med att förbättra Edisons DC -anläggningar. Tesla hade ideer på en AC -generator han ruvat på under några år som han ville sälja in hos Edison.

Tesla's induction motor
Induktionsmotor ("Tesla polyphase induction motor") från Nikola Tesla Museum, Belgrad, Serbien. Licens för bild: CC BY-SA 3.0

Edison ville inte lyssna på detta öra och det skar sig mellan Tesla och Edison lika snabbt som de blivit bekanta med varandra. Edison var praktiskt lagd med begränsad utbildning medans Tesla var en renässansmänniska, intelligent och utbildad och troligtvis såg ner på sin arbetsgivare. Bokstavligen, Tesla var 188 cm lång. Tesla retade sig både på Edison's åsikter och agila sätt att arbeta, att han plöjde ner fruktansvärt mycket tid åt att rent praktiskt prova alla tänkbara helt onödiga kombinationer av en liten grej. Tesla menade att Edison kunde bespara sig en ocean av tid om han ägnade sig åt lite tänkande och teori innan han kastade sig över ett problem. Det var lätt för Tesla tycka så, med tanke på att detta var Teslas starka sida. Tesla förstod både teori och mekanik. Han kunde i princip utveckla färdigt produkten i huvudet. Edison måste upplevt Tesla som outhärdligt dryg. Givet lite tid verkar det som Edison ändå förstod behovet av att ta till sig Teslas åsikter. Några år senare när Edison knöt till sig Sprague, så hjälpte Sprague till med att just utveckla matematiska metoder åt Edisons laboratorium, vilket ökade effektiviteten väldigt mycket. Men det var lite senare.

Tesla sade upp sig och startade eget. Det var lättare i teorin än i praktiken. Tesla var ett geni när det kom till uppfinningar men usel på affärer och var som egenföretagare också motarbetad av Edison, som nu såg honom som en rival. Under 2 år jobbade Tesla med att gräva diken (bokstavligen, för att få ner kablar i marken) för 2 dollar per dag. Ibland visste han inte riktigt vad dagens måltid skulle komma ifrån.

Han fick år 1887 flera patent på en växelströmsmotor och transformatorer för växelspänning. Då han var i behov av pengar sålde han uppfinningen till Westinghouse för 60.000 dollar och löfte om framtida royalties. Detta blev grunden för Westinghouse's AC som senare skulle vinna striden över Edison's DC. Från att först jobbat åt Edison och försökt få honom att gå över till AC, så jobbade Tesla istället några år senare åt Westinghouse med att utveckla AC -tekniken. Edison erkände mot slutet av livet att hans största misstag var att inte förstå fördelarna med AC.

Tesla låg bakom en hel del andra uppfinningar och ideer och demonstrerade blanda annat hur trådlös kommunikation skulle kunna ske, dvs radio (1893). Han producerade också en del knasiga ideer vilket du kommer finna om du läser vidare om honom samt en del dryga kommenterar om Edison efter Edisons död. Tesla gick ur tiden ensam och kanske lite förvirrad efter att hans största kärlek, en duva i parken, gått bort.

”I loved that pigeon as a man loves a woman, and she loved me. As long as I had her, there was a purpose to my life.”

Youtube: Film som visar hur en induktionsmotor av den typ Tesla uppfann fungerar.

George Westinghouse 1846-1914

2 år efter att Edison dragit igång Pearl Street Station, 1884, började Westinghouse konstruera sin egen DC -teknik, i stort en kopia av vad Edison gjorde. Men han intresserade sig samtidigt för AC -teknik och köpte en ide' med AC -transformatorer han hade fått demonstrerat för sig i europa av Gaulard of France and John Dixon Gibbs. Westinghouse anställe William Stanley Jr. som sedan utvecklade den första praktiskt väl fungerande transformatorn, baserad på Gibbs och Gaulard's ide'.




1886 grundades Westinghouse Electric Company. Till skillnad från Edison insåg alltså Westinghouse relativt tidigt att DC -tekniken var behäftad med en rad begränsningar, så när möjligheten vidare dök upp att köpa Tesla's AC -patent så föll alla pusselbitar på plats.

Samtidigt som Edison byggde och kommersialiserade sina likströmsgeneratorer i New York, så byggde nu George Westinghouse sina växelströmsgenerator med hjälp av Tesla - som Edison lättvindigt lämnat ifrån sig några år tidigare.



Så nu fanns alltså 2 stycken konkurrerande system; AC och DC. Det finns fördelar och nackdelar med båda dessa system. Fördelen med DC är att det är enkelt och harmlöst. Fördelarna med AC är dock fler. AC går enkelt att transformera upp och ner. Detta spelar stor roll om man vill transportera elektricitet en lång väg. Då vill man transformera upp till hög spänning för att på så vis minimera förlusterna. Detta är enkelt gjort med AC men ganska komplicerat att göra med DC. AC är dock farligare och i det krig som uppstod mellan AC och DC målades hemska bilder upp vad AC kunde användas till, för att skrämma människor välja Edison's DC före Westinghouse's AC.



Nedan, Anti-AC aktivisten Harold Brown demonstrerar den dödliga AC s-pänningen genom att ge en häst en elektrisk stöt med AC -spänning från en alternator. (Illustration från "Experiments on Death by Electricity", Scientific American 59 - December 22, 1888)



Det var förstås helt riktigt. AC är väldigt farligt och många dödsolyckor hände med AC när man byggde ut dessa elektriska nät. Men fördelarna är helt enkelt alltför många med AC och nackdelarna med DC är för stora. Segraren i detta krig känner vi ju till. Vi har nämligen AC i våra vägguttag. Precis som nämndes i propagandan är AC farligt om det är högre än 50 volt AC.



Ovan en bild på arbetare 1891 som poserar tillsammans med en 100 hästkrafters synkron alternator vid Ames kraftverk nära Ophir Colorado. Vid tidpunkten den största generator Westinghouse hade byggt, som drevs av vattenkraft - ett stort skovelhjul vid floden San Miguel. Den producerade 3000 volt, 133 Hz.

Mänskligheten hade nu elektrictet




Ovan, alternatorer byggda i Budapest 1909, Ungern. Bild från vattenkraftverk i Iolotan (östra Turkmenistan) vid Murghab Floden.



Intressanta texter skrivna av Nikola Tesla
Kriget mellans AC och DC
Tesla Biography
Teslauniverse