Маркос Санчес - Поистине светлая идея. Эдисон. Электрическое освещение

РИС. 2

РИС. 3

В 1850 году английский физик и химик Джозеф Уилсон Сван начал работать над лампой, в которой он использовал нити из обугленного хлопчатобумажного волокна, помещенные в стеклянную колбу с созданным в ней вакуумом. В 1860 году он произвел демонстрацию своего прибора и получил на него британский патент. Тем не менее ему удалось создать в своей лампе лишь частичный вакуум, к тому же в то время не существовало подходящих источников электроэнергии, поэтому его лампочка имела очень небольшой срок службы. В 1875 году Сван вновь устроил презентацию своей лампы уже с более совершенным вакуумом и с нитью из обугленного волокна. В улучшенной лампе Свана небольшое количество кислорода, остававшееся в вакуумной трубке, использовалось, чтобы зажечь волокна, что позволяло устройству светить очень ярко, практически белым светом, не вспыхивая при этом пламенем. Сван получил британский патент на свое изобретение в 1878-м, за год до Эдисона. В 1881 году Эдисон вынужден был заключить со Сваном соглашение: британец, более заинтересованный в развитии своего изобретения, чем в получении денег, удовольствовался английским рынком. Как бы то ни было, для преодоления проблем, все еще затруднявших разворачивание электрических сетей, в 1883 году на свет появилась совместная компания «Эдисон энд Сван Юнайтед Электрик Лайт». Это предприятие, более известное под названием «Эдисван», продавало усовершенствованную лампочку Свана, которую тот разработал в 1881 году, с нитью из целлюлозы. Различные варианты целлюлозной нити стали стандартом в этой области, но не для «Эдисон Компани». Эдисон продолжил использовать нити из бамбукового волокна вплоть до слияния в 1892 году крупных американских электрических компаний и основания «Дженерал Электрик», когда целлюлоза использовалась уже повсеместно.

Кроме того, в патенте описывался способ изготовления лампы, который подразумевал создание в ней нужного уровня вакуума, что было одним из фундаментальных факторов для получения необходимого результата. Прежде всего изготавливалось внутреннее устройство (см. рисунок 3). Нити придавалась форма спирали (я), ее концы покрывались смесью гудрона и сажи (с' с), защищающей место контакта с двумя платиновыми проводами (d'd). При обугливании нить и ее покрытие отвердевали, превращаясь в результате в композитный материал с прекрасным электрическим контактом. Затем надевалась колба. Платиновые провода находились внутри, закрепленные двумя зажимами (х' х), под которыми платина соединялась с двумя медными проводами (е' е), выходившими из колбы и соединявшими лампу с электрической цепью. В верхней части создавался вакуум с помощью усовершенствованного ртутного насоса, затем стекло обрезалось, и внутренность герметично запечатывалась. В первых лампах была заметна характерная маленькая «ножка» в верхней части, которая оставалась от стеклодувной трубки.

Эдисону удалось сделать свою рабочую модель лампочки, но ему еще многое нужно было прояснить для решения задачи создания системы распределения света. Без усовершенствования динамо-машин, распределительной сети, переключателей, предохранителей, контактов, розеток и других компонентов лампа накаливания оставалась технической игрушкой. Таким образом, на повестке дня встала проблема создания работающей системы электрического освещения.

С того самого момента, как у Эдисона сложилось его видение будущего мира, озаренного системой электрического освещения, и когда он начал работать над этим, в голове его возникла концепция распределительной сети. Он отталкивался от уже существующей схемы поставки газа, которым в то время освещали улицы и дома. Его система строилась вокруг центрального распределительного пункта, который снабжал улицы и дома, а также других точек распределения энергии. Как заявлял в печати Эдисон, данная система могла бы полностью обеспечить освещение нижней части Манхэттена, питаясь от одного генератора мощностью 500 л.с., с помощью подземных кабелей, которые передавали бы электричество в здания, используя для этого уже существующую газовую инфраструктуру. Первые проекты распределительных сетей включали сложные сочетания электромагнитов, переключателей, сопротивлений и рычагов, то есть элементов, оставшихся в наследство от телеграфных технологий, так хорошо знакомых Эдисону.

РИС. 4

РИС. 5

РИС. 6

Вплоть до 1878 года единственным известным способом распределения электрического тока по сети являлась последовательная схема (см. рисунок 4), где все элементы были подключены друг за другом и для электротока существовал единственный возможный путь. Сопротивление такой цепи — это арифметическая сумма сопротивлений всех ее элементов, а напряжение в ней равно сумме напряжений на всех клеммах ее компонентов. Ток в такой цепи неизменен в любой ее точке.

В последовательном контуре генератор напрямую соединяет индуктор с внешней цепью. Индуктор — это вращающаяся часть машины, где производится превращение механической энергии в электрическую путем электромагнитной индукции. Катушки данного генератора состоят из нескольких витков твердого железного провода низкого сопротивления. Это нестабильно работающая система, в которой напряжение плавает при изменении нагрузки, так что добавление или исключение из цепи ламп вызывает изменение света в остальных. Поскольку электрическое освещение имело практическое значение в местах поселения множества людей, Эдисон знал, что должно быть возможным зажигать и тушить каждую лампу независимо, не влияя на остальные компоненты цепи.

Изобретатель спроектировал параллельную цепь (см. рисунок 5), в которой конфигурация компонентов строилась таким образом, чтобы ток делился между ними. Если в последовательном контуре сила тока являлась величиной постоянной, а напряжение зависело от нагрузки, то в параллельном постоянным было напряжение, а сила тока, который подводился к каждому конкретному прибору, изменялась при подключении или выключении дополнительных элементов цепи или параллельного ответвления.