противостояние Томаса Эдисона и Николы Теслы – статьи

В наше время преимущества переменного тока кажутся более чем очевидными, но в 80-х годах XIX века из-за вопроса, какой ток лучше и как выгоднее передавать электрическую энергию, разразилось острое противостояние. Главными фигурантами этой нешуточной битвы стали две конкурирующие фирмы — Edison Electric Light и Westinghouse Electric Corporation. В 1878 году гениальный американский изобретатель Томас Алва Эдисон основал свою собственную компанию, которая должна была решить проблему электрического освещения в быту. Задача стояла простая: вытеснить газовый рожок, но для этого электрический свет должен был стать более дешевым, ярким и доступным для всех.

Предвосхищая свои будущие открытия, Эдисон написал: «Мы сделаем электрическое освещение настолько дешевым, что только богачи будут жечь свечи». Вначале ученый разработал план центральной электростанции, начертил схемы подводки линий электропередач к домам и фабрикам.

В то время электричество получали с помощью динамо-машин, приводящихся в движение паром. Затем Эдисон приступил к усовершенствованию электрических лампочек, стремясь продлить их действие с имевшихся тогда 12 часов. Перебрав более 6 тысяч различных образцов для нити накаливания, Эдисон наконец остановился на бамбуке. Его будущий коллега Никола Тесла иронично отметил: «Если бы Эдисону пришлось найти иголку в стоге сена, он не стал бы терять время на то, чтобы определить ее более вероятное местонахождение. Напротив, он немедленно, с лихорадочным прилежанием пчелы начал бы осматривать соломинку за соломинкой, пока не отыскал бы искомое». 27 января 1880 года Эдисон получил патент на свою лампу, срок жизни которой был поистине фантастическим — 1200 часов. Чуть позже ученый запатентовал всю систему производства и распространения электроэнергии в Нью-Йорке.

Эдисон. (Pinterest)

В тот год, когда Эдисон занялся освещением американского мегаполиса, Никола Тесла поступил на философский факультет Пражского университета, но проучился там всего один семестр — на дальнейшее обучение не хватило денег.

Затем он поступил в Высшее техническое училище в Граце, где стал изучать электротехнику и начал задумываться о несовершенстве электродвигателей постоянного тока. В 1882 году Эдисон запустил две электростанции постоянного тока — в Лондоне и Нью-Йорке, наладив производство динамо-машин, кабелей, лампочек и осветительных приборов. Спустя два года американский изобретатель создает новую корпорацию — Edison General Electric Company, куда вошли десятки компаний Эдисона, разбросанные по всей Америке и Европе.

В том же году Тесла придумал, как использовать явление вращающегося электромагнитного поля, а значит он мог попытаться сконструировать электродвигатель переменного тока. С этой идеей ученый отправился в парижское представительство Continental Edison Company, но в тот момент компания была занята выполнением крупного заказа — сооружения электростанции для железнодорожного вокзала Страсбурга, в ходе выполнения которого возникли многочисленные ошибки. Теслу отправили спасать ситуацию, и в требуемые сроки электростанция была достроена.

Сербский ученый отправился в Париж, чтобы получить обещанную премию в 25 000 долларов, однако компания отказалась выплачивать деньги. Оскорбленный Тесла решил больше не иметь ничего общего с предприятиями Эдисона. Он поначалу хотел даже отправиться в Петербург, ведь Россия славилась в то время своими научными открытиями в области электротехники, в частности изобретениями Павла Николаевича Яблочкова и Дмитрия Александровича Лачинова. Однако, один из работников Континентальной компании уговорил Теслу отправиться в США и дал ему рекомендательное письмо к Эдисону: «Было бы непростительной ошибкой дать возможность уехать в Россию подобному таланту. Я знаю двух великих людей: один из них Вы, второй — этот молодой человек».

Edison General Electric Company. (Pinterest)

Прибыв в Нью-Йорк в 1884 году, Тесла приступает к работе в компании Edison Machine Works в качестве инженера по ремонту двигателей — генераторов постоянного тока. Тесла сразу же поделился с Эдисоном своими мыслями насчет переменного тока, но американского ученого идеи сербского коллеги не вдохновили — он очень неодобрительно отозвался и посоветовал Тесле заниматься на работе сугубо профессиональными делами, а не личными изысканиями. Год спустя Эдисон предлагает Тесле конструктивно улучшить машины постоянного тока и за это обещает премию в 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. С этого момента Эдисон и Тесла стали непримиримыми врагами.

На счету Эдисона значилось 1093 патента — такого количества изобретений не было ни у кого в мире. Неутомимый экспериментатор, он однажды провел в лаборатории 45 часов, не желая прерывать опыт. Эдисон был к тому же весьма умелым предпринимателем: все его компании приносили прибыль, правда богатство как таковое его мало интересовало. Деньги были нужны для работы: «Мне не нужны успехи богачей. Мне не нужно ни лошадей, ни яхт, на все это у меня нет времени. Мне нужна мастерская!» Однако, в 1886 году у корпорации Эдисона появился очень мощный конкурент — компания Westinghouse Electric Corporation. Первую 500-вольтную электростанцию переменного тока Джордж Вестингауз запустил в 1886 году в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс.

Так, монополии Эдисона пришел конец, ведь преимущества новых электростанций были очевидны. В отличие от американского изобретателя-любителя, Вестингауз основательно знал физику, поэтому прекрасно понимал слабое звено электростанций постоянного тока. Все изменилось, когда он познакомился с Теслой и его изобретениями, выдав сербу патент на счетчик переменного тока и многофазный электромотор. Это были те самые изобретения, с которыми в свое время Тесла обращался в парижскую компанию Эдисона. Теперь Вестингауз выкупил у сербского ученого в общей сложности 40 патентов и заплатил 32-летнему изобретателю 1 миллион долларов.

Электрический стул. (Pinterest)

В 1887 году в США уже работало более 100 электростанций постоянного тока, однако процветанию компаний Эдисона должен был наступить конец. Изобретатель понимал, что находится на грани финансового краха, а потому решил подать в суд на Westinghouse Electric Corporation за нарушение патентных прав. Однако, иск был отклонен, и тогда Эдисон развернул антипропагандистскую кампанию. Его главным козырем был тот факт, что переменный ток очень опасен для жизни. Вначале Эдисон занялся публичной демонстрацией убийств животных электрическими разрядами, а потом ему подвернулся очень удачный случай: губернатор Нью-Йорка захотел найти гуманный способ казни, альтернативу повешенью — Эдисон тут же заявил, что самой человечной считает смерть от переменного тока. Хотя лично он выступал за отмену смертной казни, тем не менее решить проблему удалось.

Для создания электрического стула Эдисон нанял инженера Гарольда Брауна, который приспособил для карательных целей генератор переменного тока Вестингауза. Ярый оппонент Эдисона был категорически против смертных казней и отказался продавать свое оборудование тюрьмам. Тогда Эдисон купил три генератора через подставных лиц. Вестингауз нанял приговоренным к смерти самых лучших адвокатов, одного из преступников удалось спасти: смертную казнь ему заменили пожизненным заключением. Нанятый Эдисоном журналист опубликовал огромную разоблачительную статью, обвиняя Вестингауза в тех мучениях, которые претерпел казненный.

Westinghouse Electric Corporation. (Pinterest)

«Черный пиар» Эдисона принес свои плоды: ему удалось отсрочить поражение, правда ненадолго. В 1893 году Вестингауз и Тесла выиграли заказ на освещение Чикагской ярмарки — 200 тысяч электрических лампочек работали от переменного тока, а спустя три года тандем ученых смонтировал на Ниагарском водопаде первую гидросистему для непрерывного питания переменным током города Баффало. Кстати, электростанции постоянного тока строились в Америке еще 30 лет, вплоть до 1920-х годов.

Затем их строительство было прекращено, но эксплуатация продолжалась вплоть до начала XXI века. Тесла и Вестингауз выиграли «войну токов». А Эдисон отреагировал так: «Я никогда не терпел поражений. Я просто нашел 10 000 способов, которые не работают».

Сборник: Александр Дюма

Писатель, драматург и журналист. Один из самых читаемых французских авторов, создатель легендарных «Трёх мушкетёров» и «Графа Монте-Кристо».

• Статьи
• Европа
• XIX век

Создатель «Графа Монте Кристо»

Создатель «Графа Монте Кристо»

Приключенческие романы Александра Дюма-отца сделали его одним из самых читаемых французских авторов в мире.

• Тесты
• Европа
• XIX век

Герои Дюма

Герои Дюма

На кого похож ты?

• Статьи
• Европа
• XVIII-XIX вв.

Династия Дюма

Династия Дюма

Произведения отца и сына Дюма читает весь мир. Найдётся не много людей, кто никогда не слышал об этой семье. Хотя семьи как таковой не было — оба писателя родились вне брака.

• Статьи
• Европа
• XIX век

Александр Дюма в России

Александр Дюма в России

Впечатления писателя от Санкт-Петербурга, русских и их привычек.

• Статьи
• Европа
• XIX век

Негры Александра Дюма

Негры Александра Дюма

Литературный злодей или художественный благодетель? Как работал торговый дом «Александр Дюма и Ко».

• Статьи
• Европа
• XIX век

Создатель «Графа Монте Кристо»

Приключенческие романы Александра Дюма-отца сделали его одним из самых читаемых французских авторов в мире.

• Тесты
• Европа
• XIX век

Герои Дюма

На кого похож ты?

• Статьи
• Европа
• XVIII-XIX вв.

Династия Дюма

Произведения отца и сына Дюма читает весь мир. Найдётся не много людей, кто никогда не слышал об этой семье. Хотя семьи как таковой не было — оба писателя родились вне брака.

• Статьи
• Европа
• XIX век

Александр Дюма в России

Впечатления писателя от Санкт-Петербурга, русских и их привычек.

• Статьи
• Европа
• XIX век

Негры Александра Дюма

Литературный злодей или художественный благодетель? Как работал торговый дом «Александр Дюма и Ко».

Рекомендовано вам

Лучшие материалы

• Неделю
• Месяц

• Статьи
• Европа
• III век до н.э.

Сын Геракла против греков

• Статьи
• Европа
• XI-XV вв.

Преступление и наказание в средневековой Европе

• Статьи
• Европа
• I век до н.э.

10 правил Цицерона

• Статьи
• Европа
• XX век

А.Л.Ж.И.Р. Лагерь для жён «изменников родины»

• Статьи
• Европа
• XV-XVI вв.

«Карта Ада» Боттичелли

• Статьи
• Африка
• XVIII-XIX вв.

Бельгийский геноцид Конго (18+)

• Статьи
• Европа
• XIX век

Кто и как убивал Павла I

• Статьи
• Европа
• XX век

Эрнст Рём — наивный слуга Гитлера

• Статьи
• Азия
• XIV-XV вв.

Тьмы Тамерлана

• Статьи
• Европа
• XX-XXI вв.

Геля Маркизова — девочка, с которой фотографировался Сталин

• Статьи
• Европа
• XX век

Москва в руках Монгола

• Статьи
• Европа
• XIX-XX вв.

Амедео Модильяни, автор самых чувственных портретов (18+)

• ЕГЭ
• Европа
• XX век

«Морозко». Очень сложный тест

• Статьи
• Европа
• XX век

Берия и женщины

• Статьи
• Европа
• XX век

Протокол допроса адмирала Колчака

• Статьи
• Европа
• V до н. э. -XIX вв.

5 самых известных распутниц

• Статьи
• Европа
• XIX-XX вв.

Шарль де Голль: жизнь патриота Франции

• Статьи
• Европа
• XIV век

Мамай: тот, с кем бились русские на Куликовом поле

• Статьи
• Европа
• III век до н. э.

Сын Геракла против греков

• Статьи
• Европа
• XI-XV вв.

Преступление и наказание в средневековой Европе

• Неделю
• Месяц

• 📚 Статьи
• 👀 132238

Сын Геракла против греков

• 📚 Статьи
• 👀 132105

Преступление и наказание в средневековой Европе

• 📚 Статьи
• 👀 129080

10 правил Цицерона

• 📚 Статьи
• 👀 127862

А. Л.Ж.И.Р. Лагерь для жён «изменников родины»

• 📚 Статьи
• 👀 125675

«Карта Ада» Боттичелли

• 📚 Статьи
• 👀 125134

Бельгийский геноцид Конго (18+)

• 📚 Статьи
• 👀 122670

Кто и как убивал Павла I

• 📚 Статьи
• 👀 121403

Эрнст Рём — наивный слуга Гитлера

• 📚 Статьи
• 👀 121172

Тьмы Тамерлана

• 📚 Статьи
• 👀 119932

Геля Маркизова — девочка, с которой фотографировался Сталин

• 📚 Статьи
• 👀 268850

Москва в руках Монгола

• 📚 Статьи
• 👀 259721

Амедео Модильяни, автор самых чувственных портретов (18+)

• 📚 Тесты
• 👀 251984

«Морозко». Очень сложный тест

• 📚 Статьи
• 👀 217853

Берия и женщины

• 📚 Статьи
• 👀 215053

Протокол допроса адмирала Колчака

• 📚 Статьи
• 👀 198471

5 самых известных распутниц

• 📚 Статьи
• 👀 160745

Шарль де Голль: жизнь патриота Франции

• 📚 Статьи
• 👀 137768

Мамай: тот, с кем бились русские на Куликовом поле

• 📚 Статьи
• 👀 132238

Сын Геракла против греков

• 📚 Статьи
• 👀 132105

Преступление и наказание в средневековой Европе

Никола Тесла vs Томас Эдисон

Историю развития линий электропередач можно сравнить с сюжетом популярного фильма. Два героя: Никола Тесла и Томас Эдисон. Две идеи: постоянный ток и переменный ток. Физик Дмитрий Паращук рассказывает об эволюции сетей электропередач и подводит итоги войны токов.

В конце XIX века были предложены два способа передачи электричества по проводам: с помощью переменного и постоянного тока. Эти способы связаны с именами Томаса Эдисона и Николы Теслы. Эдисон отстаивал идею использования для линии электропередач постоянного тока, а идея Теслы и других исследователей заключалась в том, чтобы использовать переменный ток. На сегодня большая часть линий электропередач использует переменный ток. Главная проблема передачи электрической энергии с помощью электрических сетей — омические (резистивные) потери. Ток протекает по проводнику, а любой проводник имеет сопротивление. Согласно закону Джоуля — Ленца, потери энергии на нагрев пропорциональны квадрату тока и пропорциональны электрическому сопротивлению. Если мы хотим уменьшить электрический ток и сохранить энергию, которую передаем по линии электрической связи, нужно повысить напряжение. При этом слишком сильное напряжение уменьшит ток, а при уменьшении тока снижаются резистивные потери, потому что энергия, выделяемая на нагрев, пропорциональна квадрату электрического тока. Если в 10 раз уменьшить электрический ток, то в 100 раз уменьшатся потери на передачу.

Перед войной токов

Во второй половине XIX века для решения этой проблемы придумали использовать высокое напряжение для передачи электрической энергии по проводам. Высокое напряжение легко получить с помощью трансформатора, который состоит из двух обмоток. Если во второй обмотке намного больше витков, чем в первой, и эти обмотки имеют совместный сердечник, то за счет явления электромагнитной индукции электрический ток начнет наводить магнитное поле в сердечнике. Это магнитное поле наводит электрический ток во вторичной обмотке, а затем повышается напряжение. В итоге коэффициент повышения напряжения равен отношению числа витков во вторичной и первичной обмотке. Это простой способ повышать электрическое напряжение, но он требует переменного тока, поэтому Тесла предложил получать высокое напряжение с помощью трансформатора.

Универсального решения нет, потому что в линиях электропередач на переменном токе есть проблема. Если у нас есть индуктивная нагрузка, где есть индуктивность или емкость, то фаза напряжения тока нарушается, поэтому напряжение изменяется не в фазе, и появляется сдвиг фаз. Например, если напряжение изменяется по синусоидальному закону, то на конденсаторе или катушке индуктивности ток и напряжение сдвинуты по фазе. Один показатель меняется по синусу, другой — по косинусу. Важно, что энергия, которую передают, требует, чтобы токи были в фазе, поэтому при работе на переменном токе всегда есть емкость и индуктивность, так что ток и напряжение сдвинуты по фазе. Например, если есть линия электропередачи и в конце нее стоит емкостная нагрузка в виде конденсатора, в который энергия не передается, но электрический ток идет в одну и другую сторону по линии электропередачи, то энергия тратится также на нагрев проводов. В этом смысле электрические сети, основанные на переменном токе, имеют недостаток, поэтому нужно компенсировать разность фаз, которые возникают из-за емкости и индуктивности, находящихся в линии электропередачи.

Преимущество электрических сетей, основанных на переменном токе, в том, что в них легко повышать и понижать напряжение. В линиях на постоянном токе получение высокого постоянного напряжения — сложный процесс. Для этого надо преобразовывать переменное напряжение, повышая его с помощью трансформатора, а потом, используя специальные преобразователи, выпрямлять электрический ток, преобразовывать переменный в постоянный. Преобразователь — это сложное и дорогое устройство, поэтому линий электропередач на постоянном токе немного. Их используют, когда нужно передать много энергии на очень большие расстояния. С такими сетями нет проблем, связанных с реактивными компонентами нагрузки, поэтому расходы на концевые станции, преобразующие постоянный ток в переменный, могут быть экономически оправданны. Передавать переменный ток проще, поэтому огромное количество линий электропередач работает на переменном токе высокого напряжения, но, когда речь идет о больших расстояниях и мощностях, имеет смысл работать на постоянном токе.

Война токов

Война токов началась в конце XIX века. Разработка многофазных генераторов и электродвигателей связана с именем русского инженера Михаила Доливо-Добровольского, который предложил конструкцию электродвигателя, работающего на переменном токе, — асинхронный двигатель, где ротор выполнен из замкнутых стержней, поэтому похож на беличью клетку. В таких двигателях есть контуры, в которых наводится ток, поэтому они работают как электрические машины как в режиме генерации энергии, так и в режиме потребления для разных электродвигателей. После изобретения таких многофазных электрических машин во второй половине XIX века появились линии электропередач. Изначально они были на однофазном токе, потом на трехфазном. С этого момента началось бурное развитие и внедрение электрической энергии во все сферы жизни — электрификация. Считается, что уровень электрификации территории во многом определяет уровень ее развития.

Первые продвинутые сети в Европе, работающие на переменном токе, появились в России перед Первой мировой войной, когда государство стало закупать оборудование, разработанное немецкими компаниями, в том числе AEG, которое работало на переменном токе. Затем, примерно сто лет назад, после революции, советская власть поняла, что электрификация — важное дело в развитии страны. Известный многим государственный деятель говорил, что коммунизм — это советская власть плюс электрификация всей страны. В это время приняли план ГОЭЛРО (государство, электрификация, Россия). За 10 лет исполнения плана удалось электрифицировать большую часть европейской территории нашей страны.

Будущее сетей электропередач

Война токов продолжается постоянно, потому что у каждого способа передачи есть преимущества и недостатки, хотя принципы электротехники, электрических машин и передачи токов сформулированы давно и вряд ли изменятся. Усовершенствование устройств идет по линии развития новых материалов, которые будут эффективнее, дешевле и позволят строить лучшие сети передачи энергии. Современные сети электропередач выглядят как интернет, есть сложная сетевая структура, в которую закачиваются не только крупные поставщики электроэнергии, как электростанции, но с развитием альтернативной энергетики, ветроэнергетики и солнечных батарей сеть распределяется по большим территориям. В нее закачивается энергия и потребляется во многих ее местах. Есть мощные узлы, как электростанции, и слабые узлы, где проходит потребление энергии, например в домашних хозяйствах. Это выглядит как классическая сетевая структура, которая развивается по своим законам.

Гибкая электроника

Управление умными сетями — это сложный процесс: нужно организовать передачу энергии так, чтобы были минимальные потери, чтобы энергия, которая вырабатывалась, использовалась эффективно. Для управления используют современные технологии с привлечением оптимизационных схем и компьютерных расчетов. Главная проблема электрических сетей — омические потери. Для ее решения можно использовать современные сверхпроводники, но работают они только при низких температурах. Существуют линии электропередач, основанные на сверхпроводниках, но они экспериментальные. Запустили такие сети больше двух лет назад, но они очень дорогие. При их использовании нет электрических потерь, но эксплуатация и содержание трудно оправдать экономически. Если в будущем удастся получить сверхпроводящие материалы, стабильно работающие при азотных температурах, то это будет существенный шаг в сторону внедрения этой технологии. Возможность иметь дешевые сверхпроводники при комнатной температуре станет очередной революцией.

Источник: ПостНаука

PBS: Тесла — Повелитель молний: Война токов

	Война Токов
	В ноябре и декабре 1887 года Тесла подал заявку на семь патентов США в области многофазных двигателей переменного тока и передачи энергии. Они включали в себя полную систему генераторов, трансформаторов, линий электропередачи, двигателей и освещения. Идеи были настолько оригинальными, что они были выпущены без успешного оспаривания и оказались самыми ценными патентами со времен телефона. Предприимчивый промышленник из Питтсбурга по имени Джордж Вестингауз, изобретатель железнодорожных пневматических тормозов, услышал об изобретении Теслы и подумал, что оно может быть недостающим звеном в передаче электроэнергии на большие расстояния. Он пришел в лабораторию Теслы и сделал предложение о покупке патентов за 60 000 долларов, включая 5 000 долларов наличными и 150 акций корпорации Westinghouse. Он также согласился выплатить роялти в размере 2,50 доллара за проданную лошадиную силу электроэнергии. Думая о новых изобретениях, Тесла быстро потратил половину своего вновь обретенного состояния на новую лабораторию. С прорывом, обеспеченным патентами Теслы, разразилась полномасштабная промышленная война. По сути, на карту было поставлено будущее промышленного развития в Соединенных Штатах, а также выбор технологии переменного тока Вестингауза или постоянного тока Эдисона. Именно в это время Эдисон начал пропагандистскую войну против переменного тока. Вестингауз отозвал: Я помню, как Том [Эдисон] говорил им, что постоянный ток подобен реке, мирно текущей в море, а переменный ток подобен бурному потоку, мчащемуся над пропастью. Представь это! Почему у них даже был профессор по имени Гарольд Браун, который разговаривал со зрителями… и убивал электрическим током собак и старых лошадей прямо на сцене, чтобы показать, насколько опасен переменный ток. Тем временем убийцу собирались казнить на первом электрическом стуле в государственной тюрьме Нью-Йорка Оберн. Профессору Брауну удалось незаконно купить бывший в употреблении генератор Вестингауза, чтобы раз и навсегда продемонстрировать крайнюю опасность переменного тока. Подопытным кроликом был Уильям Кеммлер, осужденный за убийство с топором, который умер ужасной смертью 6 августа 1890 года в «ужасном зрелище, гораздо худшем, чем повешение». Позже эту технику назвали «Вестингаузинг». Несмотря на плохие отзывы в прессе, у Westinghouse и Tesla случались хорошие дела. Корпорация Westinghouse выиграла тендер на освещение Всемирной выставки в Чикаго, первой в истории ярмарки, посвященной полностью электричеству. Ярмарка также называлась Колумбийской выставкой в ​​честь 400-летия открытия Америки Колумбом. В отличие от недавно созданной General Electric Company (компания, которая поглотила компанию Edison), Westinghouse вдвое снизила миллионную заявку GE. Большая часть предлагаемых расходов GE была связана с количеством медных проводов, необходимых для использования постоянного тока. Победившая заявка Westinghouse предлагала более эффективную и экономичную систему переменного тока. Колумбийская выставка открылась 1 мая 1893 года. В тот вечер президент Гровер Кливленд нажал кнопку, и сотни тысяч ламп накаливания осветили неоклассические здания ярмарочной площади. Этот «Город Света» был работой Теслы, Вестингауза и двенадцати новых блоков генерации переменного тока мощностью в тысячу лошадиных сил, расположенных в Машинном зале. В Большом зале электричества с гордостью демонстрировалась многофазная система Теслы для производства и передачи электроэнергии переменного тока. Для двадцати семи миллионов человек, присутствовавших на ярмарке, было совершенно ясно, что сила будущего — это переменный ток. С этого момента более 80 процентов всех электрических устройств, заказываемых в Соединенных Штатах, предназначались для переменного тока. Следующая Страница | Life and Legacy Индекс		Двухфазный асинхронный двигатель Джордж Вестингауз, 1906 г. Ранний асинхронный двигатель Tesla «Суд чести» на Колумбийской выставке в Чикаго, 1893 г. Посмотреть патенты на двигатели переменного тока 381,968, 390,414, 417,794 и 555,190. Узнайте больше о различиях между AC и DC. Исследуйте компоненты двигателя переменного тока Теслы.

Как работает кондиционер в Tesla?

Замена ДВС на электродвигатель и аккумулятор решило многие проблемы. Тем не менее, Тесле потребовалось перепроектировать климат-контроль. Проще говоря, Tesla использует другой подход к кондиционированию воздуха, чем обычные автомобили.

В традиционном автомобиле обогрев и охлаждение салона обеспечивается охлаждающей жидкостью двигателя. Тем не менее, Тесла делает все по-другому, потому что у него нет двигателя. В этой статье мы рассмотрим, как Tesla решает проблему климат-контроля.

Содержание

Итак, как работает кондиционер в Tesla?

Инженеры Tesla размещают компрессор кондиционера в передней части автомобиля. Это позволяет сети переменного тока получать энергию от системы накопления энергии (или ESS). ESS находится сзади.

Компрессор использует 400 вольт и направляет хладагент в блок охлаждения. Затем он подает холодный воздух через вентиляционные отверстия в автомобиль.

Этот процесс очень похож на автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Система отопления немного сложнее. Автомобили с двигателем внутреннего сгорания потребляют тепло от охлаждающей жидкости двигателя. Около 30 % тепла, выделяемого при сгорании, передается теплоносителю.

Отличный источник тепла. Поступающий воздух проходит через радиатор, который содержит охлаждающую жидкость двигателя.

В электромобилях этой системы нет.

Вместо этого Tesla заменила обогреватель независимым электрическим обогревателем. Единственная проблема заключается в том, что электрические обогреватели потребляют слишком много энергии. Тесла должен был убедиться, что нагреватель не высасывает лишнюю энергию из батареи.

Однако так же, как кондиционеры влияют на обычные автомобили, производительность автомобилей Tesla также снижается. Эта проблема производительности является важным вопросом для производителей электромобилей.

Само собой разумеется, что использование переменного тока снизит радиус действия вашей Tesla.

Как работает кондиционер в Tesla

Читать Что такое режим кемпинга в Tesla?

Что происходит, когда вы включаете HVAC в Tesla?

Когда вы включите кондиционер в Tesla, произойдет несколько вещей. Электрический ток, идущий к двигателю от аккумулятора, разделяется на две части.

Вот почему вы заметите, что ваш автомобиль дергается, когда вы его заводите. В случае автомобиля с двигателем внутреннего сгорания вы бы услышали небольшой рев оборотов.

Электрический ток активирует компрессор. После включения компрессора он пропускает хладагент, хранящийся в змеевиках. Это повысит общее давление хладагента. Сжатый хладагент охлаждает воздух, нагнетаемый на него вентилятором Tesla.

Затем холодный воздух подается в салон автомобиля через дефлекторы.

Важность компрессора

Кондиционер в Tesla не может работать без компрессора. Это верно независимо от того, питается ли автомобиль от аккумулятора или двигателя внутреннего сгорания.

Компрессор играет центральную роль в климат-контроле и ОВКВ. Он выполняет две основные задачи, которые имеют решающее значение для регулирования температуры воздуха.

Первый заключается в повышении давления хладагента. Температура хладагента станет выше температуры окружающего воздуха. Без этого не происходило бы теплообмена.

Во-вторых, компрессор создает низкое давление воздуха в испарителе. Это низкое давление позволяет хладагенту кипеть и испаряться.

Благодаря этому большое количество тепла в салоне поглощается хладагентом. Компрессор смешивает масло компрессора и хладагент, циркулируя через кондиционер.

Если компрессор не выполняет эти задачи, он не будет охлаждать Теслу. Это, очевидно, повлияет на климат-контроль и эффективность охлаждения электромобиля.

Компрессоры соединены двумя линиями, которые используются для циркуляции хладагента. Входная линия отвечает за всасывание газа из испарителя. Этот газ имеет низкую температуру и низкое давление. По выпускной линии хладагент поступает в конденсатор. Хладагент имеет высокое давление и температуру.

Наконечник Pro : Вход всегда будет иметь больший диаметр, чем выход.

Кондиционеры Tesla оснащены датчиками климат-контроля. Эти датчики сообщают компрессору о снижении мощности при достижении необходимой температуры. Это предотвратит потребление компрессором большего количества энергии, чем необходимо.

Читать Сколько электроэнергии потребляет электромобиль Tesla?

Как работает датчик температуры в Tesla

Кондиционер в Tesla использует два датчика температуры. Один для внутреннего воздуха, другой для наружного воздуха.

Он также может использовать инфракрасные лучи для обнаружения тепла пассажиров. В некоторых системах используются термисторы с двумя проводами для определения температуры и соответствующей регулировки.

Оснащены аспирационной трубкой для прокачки воздуха через датчики с помощью нагнетателя.

Интересно, что технология переменного тока в Tesla также совместима с традиционными автомобилями. Это означает, что использование этой технологии может уменьшить воздействие традиционных автомобилей на окружающую среду. Это также может улучшить производительность их блоков HVAC.

Кроме того, блок переменного тока Tesla в Мичигане не требует топлива. Это сэкономит деньги владельцев автомобилей в долгосрочной перспективе и предотвратит загрязнение воздуха.

Читать Как работает обогреватель электромобиля Tesla?

Какой хладагент используется в кондиционерах Tesla?

Хотя Tesla стремится уменьшить воздействие традиционных автомобилей на окружающую среду, есть проблема. В некоторых моделях Tesla для своих блоков переменного тока используется соединение парниковых газов под названием HFC 134a. По словам активистов, этот хладагент вреден для окружающей среды. Это потому, что он задерживает в 1400 раз больше тепла, чем CO2, за 100 лет.

Это горькая пилюля для сторонников электромобилей. Тесла, которые поддерживаются как решение проблемы изменения климата, несут мощный хладагент.

Для автомобилей Tesla имеет смысл использовать альтернативы для уменьшения воздействия глобального потепления. Однако очень немногие электромобили используют экологически безопасные альтернативы.

Tesla не хочет использовать альтернативу из-за проблем с затратами и цепочкой поставок.

Активисты обеспокоены тем, что хладагенты медленно просачиваются в воздух в течение многих лет. Это часто проблема с автомобилями, которые выбрасываются на свалках.

Климатически безопасным вариантом HFC 134a является HFO 1234yf (краткая форма YF). На этот гидрофторолефин приходится 0,3% воздействия на климат HFC 134a. Серьезная проблема с хладагентом заключается в том, что ему требуется больше энергии. Эксперты считают, что для этого требуется на 10% больше энергии.

Это проблема Теслы, где кондиционеры потребляют слишком много энергии. Последний гвоздь в крышку гроба YF заключается в том, что он недоступен. Не все автомагазины будут продавать YF для обслуживания электромобилей.

До недавнего времени HFC 134a был лучшей альтернативой для защиты климата. Но до идеального решения еще далеко.

Читать Почему люди ненавидят электромобили Tesla?

Сколько энергии потребляют кондиционеры в Tesla?

Электрический автомобиль Tesla переменного тока потребляет от 1 до 2 кВт мощности. Кондиционер становится более энергоэффективным, если уменьшается разница между окружающим воздухом и кабиной. Тесла будет использовать 2 кВт для охлаждения кабины до 70 ° F. Это верно только в том случае, если температура окружающей среды составляет 110 ° F.

Но что произойдет, если вы хотите, чтобы температура в салоне была 85°F? При той же температуре окружающей среды вы потребляете всего 0,2 кВт мощности.

Давайте посмотрим на эту связь с таблицей ниже.

Ambient Temp (°F)	Target Internal Temperature (°F)	Difference in Temperature (°F)	Power Usage
110	70	40	2kW
110	80	30	1KW
110	85	25	0,5KW

.

В целом, электромобили Tesla лучше других автомобилей на дороге. Это связано с тем, что в системе используются нагреватели с положительным температурным коэффициентом (PTC). Они соответствуют золотому стандарту энергоэффективности.

По понятным причинам использование переменного тока уменьшит радиус действия. Эффект более драматичен в сильную жару и холод. Например, сильная жара может уменьшить радиус действия до 41%.

Это связано с тем, что кондиционеру нужно больше работать, чтобы охладить кабину. Вот несколько вещей, которые вы можете сделать, чтобы увеличить запас хода Tesla:

• Выключите переменный ток : Это значительно увеличит ваш запас хода. Имеет смысл выключить кондиционер, если вы совершаете короткую поездку.
• Уменьшить скорость : Повторное использование скорости сбережет энергию, чтобы вы могли проехать больше миль.
• Привод с полностью заряженным аккумулятором : Используйте любую возможность, чтобы зарядить аккумуляторную батарею вашего Tesla.

Как работает кондиционер в Tesla

Читать Какой цвет электромобиля Tesla мне нужен?

Но как охлаждать аккумуляторы?

Основным недостатком автомобилей Tesla является нагрузка на аккумуляторную батарею. По мере увеличения использования переменного тока увеличивается и нагрузка на батарею. Становится все труднее поддерживать оптимальную температуру батареи.

Для обеспечения оптимальной температуры и производительности Tesla оснастила ESS собственной системой охлаждения. Это обеспечивает более равномерное распределение тепла внутри аккумуляторной батареи. Это также гарантирует минимальные колебания температуры между ячейками.

Как работает тепловой насос в Tesla в Мичигане

Важно поддерживать оптимальную температуру аккумуляторной батареи. В противном случае это сказалось бы на производительности электромобиля Tesla. Вот почему Тесла использует изобретательный тепловой насос.

Тепловой насос работает, пропуская смесь антифриза через EES. Это обеспечивает EES собственной системой охлаждения.

Использование тепловых насосов имеет два основных преимущества:

i) Они могут работать в обоих направлениях

ii) Они могут передавать больше тепла, чем энергии, необходимой для их питания.

Отношение отдаваемого тепла к подводимой мощности известно как COP. COP или Коэффициент полезного действия, равный 1, не может отдать больше тепла, чем подведенная к нему энергия.

Большинство тепловых насосов могут работать в ограниченном диапазоне температур. Это проблема, потому что он перестанет обеспечивать тепло в сильные морозы. Кроме того, COP уменьшается, когда разница между горячими и холодными температурами увеличивается.

Хотите ли вы охладить или обогреть кабину, тепловому насосу потребуется энергия. Требуемая энергия пропорциональна объему воздуха и разности температур. Большинство Tesla имеют небольшие объемы по сравнению с домами и не требуют больших мощностей для охлаждения/обогрева.

Единственная проблема заключается в том, что большинство автомобилей имеют плохую изоляцию для предотвращения теплообмена. Что еще хуже, стекло и металл на Теслах затрудняют работу систем ОВКВ.

Читать Сколько стоит зарядить электромобиль Tesla?

Как тепловые насосы увеличивают радиус действия?

Тепловой насос, потребляющий 1 кВт, будет генерировать тепло, эквивалентное 2–3 кВт.

Тепловые насосы полезны, потому что они сокращают использование батареи для питания HVAC. Энергия, которая сохраняется, используется для питания автомобиля на дополнительные мили.

Дальность действия становится серьезной проблемой в экстремальных климатических условиях. Во-первых, движение по холодному воздуху на улице приводит к большему сопротивлению. Тогда энергия теряется из-за нагрева батареи. Также энергия используется для обогрева салона.

Здесь на помощь приходят тепловые насосы.

Тепловые насосы могут генерировать в 3 раза больше тепловой энергии из электричества. Это КПД 300%. Кроме того, тепловой насос потребляет меньше энергии для обогрева салона. Это приводит к более высокому общему диапазону.

Какие Tesla используют тепловой насос?

Модель Y была первой Tesla, в которой использовались тепловые насосы. Во всех предшествующих моделях использовалась обычная система электрического нагрева сопротивления. Tesla начала оснащать все свои новые автомобили тепловыми насосами.

Илон зашел так далеко, что восхвалял технологию в Твиттере.

Читать Как мыть электромобиль Tesla

Новое изобретение? Сиденья Tesla на основе хладагента

В 2019 году Tesla подала патент на сиденья на основе хладагента. Компания планирует выпустить сиденья, в которых используются охлаждающие жидкости, чтобы повысить комфорт пассажиров. Предполагается, что эта система будет более эффективной по сравнению с существующей технологией охлаждения.

Новые сиденья будут более эффективными, чем электрические обогреватели сидений. Они также обеспечат лучшее охлаждение, чем просто подача охлажденного воздуха через вентилируемые сиденья.

В случае электромобилей традиционные системы обогрева сидений занимают слишком много места. Более того, им требуется тепло для прохождения через несколько слоев ткани и материала.

Однако новая жидкость будет эффективно передавать тепло при циркуляции жидкости. Патент включает в себя несколько слоев внутри сиденья. Слой нагревающей/охлаждающей жидкости будет занимать самый внешний слой сиденья. Эта жидкость будет циркулировать под слоем, чтобы обеспечить нагрев/охлаждение всех частей.

Подведение итогов

Итак, у вас есть подробная информация о кондиционерах автомобилей Tesla в Мичигане. Автопроизводитель всегда на шаг впереди с гениальными изобретениями. Была ли эта статья на тему « как работает кондиционер в Tesla » информативной? Дайте нам знать в разделе комментариев!

Вам могут понравиться следующие статьи об электромобилях Tesla:

• Как купить акции Tesla?
• Электромобиль Tesla Model X против Model Y
• Как проверить исправность аккумулятора электромобиля Tesla
• Почему шины для электромобилей Tesla дороже шин для обычных автомобилей?
• Сколько батарей в электромобиле Tesla?
• Как очистить сенсорный ЖК-экран электромобиля Tesla

Мэтью

Меня зовут Мэтью, я живу в Сиэтле, штат Вашингтон. Электромобили (электромобили и электровелосипеды) привлекли мое внимание в течение последних нескольких лет, и моя любовь к электромобилям и велосипедам неизменна. Я провожу много выходных, путешествуя по разным местам в разных городах на своем электромобиле (электронный велосипед и электромобиль).