Guèrra dels corrents

Thomas Edison, inventor e òme d'afars american, èra en favor del desvelopament d'un malhum electric en corrent continú.

George Westinghouse, engenhaire e òme d'afars american, balhèt son ajuda financièra al desvelopament d'un malhum electric en corrent alternatiu foncional.

Nikola Tesla, inventor, fisician, e engenhaire en electromecanica, foguèt l'artesan del desvelopament dels malhums en corrent alternatiu.

La guèrra dels corrents es una controvèrsia tecnica e industriala que se dabanèt als Estats Units d'America, a la fin de las annadas 1880. Foguèt centrada sus l'oposicion de Thomas Edison, partisan de l'utilizacion del corrent continú (DC, de l'anglés direct current) pel transpòrt e la distribucion d'electricitat, contra George Westinghouse e Nikola Tesla, promotors de l'utilizacion del corrent alternatiu (AC, de l'anglés alternating current).

Contèxte

Dins las primièras annadas après l'introduccion de la distribucion d'electricitat als EUA, lo corrent continú d'Edison èra la nòrma e Edison volgava pas pèrdre las rendas de sos brevets. Lo corrent continú èra plan adaptat a las lampas d'incandescéncia que constituissián l'essencial de la consomacion electrica de l'epòca, e als motors. Los sistèmas de corrent continú podavan èsser dirèctament ligats a de batariás d'acumulators, çò que regulava la poténcia demandada al circuit e provesissent una sèrva d'energia quand las generatriças èra arrestadas. Las generatriças de corrent continú podavan aisidament èssser connectadas en parallel, çò que permetava una expleitacion economica en utilizant de mai pichonas maquinas pendent los periòdes de fèble demanda e melhorava la fiabilitat. A l'introduccion del sistèma d'Edison, existissián pas de motor de corrent alternatiu d'usatge comòde. Edison aviá inventat un comptador permetent de facturar los clients per lor consomacion electrica, mas aqueste foncionava sonque en corrent continú. Totes aquestes elements constituissián, en 1882, d'avantatges tecnics en favor del corrent continú.

Se fondant sus sas òbras suls camps magnetics rotatius, Tesla desvelopa un sistèma per la produccion, lo transpòrt e l'utilizacion del corrent alternatiu. S'associa a George Westinghouse per comercializar aqueste sistèma. Westinghouse aviá abans crompat los drechs suls brevets del sistèma polifasat de Tesla, e d'autres brevets per de transformators de corrent alternatiu près de Lucien Gaulard e John Dixon Gibbs.

Fòrça discòrdias dissensions croan d'aquesta rivalitat. Edison èra subretot un experimentator, mai qu'un matematician. Lo corrent alternatiu pòt pas èsser corrèctament compres nimai mes en profièch sens una bona compreneson de las matematicas e de la modelizacion matematica de la fisica, compreneson que disposava Tesla.

Tesla aviá trabalhat per Edison mas se sentava sosestimat (per exemple, quand Edison entendiguèt parlar pel primièr còp de l'idèa de Tesla d'utilizar lo corrent alternatiu pel transpòrt de l'energia, la rebuta: « Las idèas de Tesla son brilhantas, mas estrictament inexpleitablas en practica »). Aquesta animositat s'èra demasiada quand Edison refusèt a Tesla lo prèmi que li aviá promés per son trabalh: A Tesla li èra promes 50 000 dollars se capitava a melhorar l'eficacitat de la mediòcra dinamo realizada per Edison. Tesla melhora de fach aquesta dinamo après gaireben un an de trabalh, mas Edison li balha pas la soma promesa. Edison li fa lo front de pretendre que sa promesa èra una craca, e dich a Tesla que compreniá pas l'umor american.

Edison regretèt mai tard d'aver pas escotat Tesla e d'aver pas utilizat lo corrent alternatiu.

Transpòrt de l'energia electrica

Sistèmas en concurréncia

Lo sistèma de distribucion de corrent continú d'Edison compreniá de centralas electricas que provesissián de cabres espeses de distribucion, e los aparelhs dels clients (las lampas e los motors) s'i connectavan. Lo sistèma al complet n'utilisava qu'una sola tension; per exemple, de lampas de 100 V installadas pel consomator èran connectadas a una generatritz produsent de 110 V, çò que permetava una cèrta casuda de tension dins las linhas de transpòrt entre la generatritz e l'aparelh. La tension electrica foguèt causida per comoditat per la fabricacion de las ampolas. Las ampolas de filament de carbòni podavan èsse realizada per suportar 100 V, donavan atal un esclairatge comparabla a aqueste del gas, amb un prètz competitiu. A l'epòca, una tension de 100 V èra pas percebuda coma presentant un grand risc d'electrocucion.

Per estalivar suls costs de conductors en coire, un sistèma de distribucion de tres cables foguèt introduch. Las tres linhas èran de potencials relatius de +110 V, 0 V e -110 V. Las lampas de 100 V podavan èsser connectada entre, d'un costat, l'un dels conductors de +110 vòlts o a -110 vòlts, e de l'autre costa lo conductor neutre de 0 V, que portava sonque l'intensitat resultant de l'inegalitat d'utilizacion entre la linha + e la linha -. Lo sistèma de tres linhas atal creat demandava mens de fil de coire per una quantitat donada d'energia electrica transmesa, e pasmens se contentant de tensions relativament bassas. Mas, quitament amb aqueste novelum, la casuda de tension causada per la resisténcia dels cables èran tan granda que las centralas electricas devián s'encontrar a un o dos quilomètres dels punts d'utilizacion. De tensions mai nautas podavan pas èsser utilizadas aisidament en corrent continú, que'existiá pas de tecnologia eficaça e de bon mercat que permeta de reduire la tension del corrent d'un circuit de transpòrt de nauta tension cap a una bassa tension d'utilizacion.

Dins lo sistèma de corrent alternatiu, un transformator se plaça entre lo malhum de distribucion de relativa nauta tension e los aparelhs de l'utilisaire. Las lampas e los motors picons pòdon alara èsser provesits amb una tension raisonablament fèbla. Pasmens, lo transformator permet de transportar l'electricitat a de tensions plan mai nautas, tipicament detz còp mai nautas qu'aquesta provesida a l'utilisaire. Per una quantitat donada d'energia electrica transportada, lo diamètre del cable es invèrsament proporcional a la tension utilizada. Mai, la longor acceptabla pel circuit de distribucion, essent donat lo calibre del cable e la casuda de tension admissibla, aumenta aproximativament coma lo carrat de la tension de transpòrt. Aquò significava en practica qu'un nombre mendre de grossas centralas electricas podavan provesir un sector donat. Los gros consomators, coma los motors industrials o los convertisseires alimentant los malhum de camin de fèrre, podavan se connectar al mèsme malhum de distribucion que l'esclairatge, amb de transformators donan la tension secondària que cal.

Primièrs analisis del transpòrt de l'energia electrica

Edison, en reaction a las limitacions impausadas pel corrent continú, prepausa de produire l'electricitat près de là ont èra utilizada, çò que se nomena ara la produccion decentralizada, e d'installar de fòrtas linhas de transpòrt, capablas de suportar la demanda creissanta en electricitat. Aqueste apròche se revelèt carestiosa, subretot per las regions ruralas ont i aviá pas los mejans de bastit una centrala locala ni de pagar de longors importantas de fil de coire de fòrta seccion, malcomòde e ingerible. Edison e sa companhiá, pasmens, aurián tirat un important profièch de la construccion de las innombrablas centralas qu'aurián estat necessàrias per amenar l'electricitat a l'ensemble de la populacion.

Nòva York pendent lo blisard de 1888; se vei lo fatràs dels fils penjats al dessús de las carrièras

A l'epòca, la tension continua podent pas èsser aisidament modificada, de linhas electricas separadas devián èsser installadas per alimentar d'aparelhs de tensions difrentas. Caliá donc plaça e entretenir mai de fils, çò qu'èra costós e inutilament dangierós. Pendent lo grand blisard de 1888, a Nòva York, fòrça mòrts foguèron atribuits a la casuda de cables aerians.

Lo corrent alternatiu podava èsser portat sus de grandas distàncias de nauta tension, e donc de mai fèbla intensitat, permetent de pèrdas mai fèblas e una mai granda eficacitat dins la transmission, puèi menar de tensions comòdas per l'utilizacion domestica e industriala. Quand Tesla presenta son sistèma de generatriças, de transformators, de motors, de cables e de luminaris utilizant lo corrent alternatiu, en novembre e décembre 1887, èra vengut clar que lo corrent alternatiu representava lo futur del transpòrt de l'electricitat. La distribucion en corrent continú contunhèt dins de centres vilas pendent encara de decenniás.

Lo corrent alternatiu de bassa frequéncia (50–60 Hz) es potencialament mai dangierós que lo corrent continú de poténcia comparabla, que las fluctuacions alternativas pòdon perturbar lo ritme cardiac, e provocar la fibrillacion ventriculària, mortala s'es pas sul còp tractada. Pasmens, tot sistèma foncional de distribucion electrica deu utilizar de tensions sufisentas per provocar d'electrocucions, que siá en corrent continú o en corrent alternatiu. Coma las precaucions contra las electrocucions son similària per ambesos tipes de corrent, los avantatges del corrent alternatiu an largament contrapesats aqueste risc teoric, e venguè l'esstandard dins lo mond entièr.

Brevet US 390721 de Tesla per una maquina dinamoelectrica.

Pèrdas en linha

L'avantatge del corrrent alternatiu pel transpòrt de l'energia sus una granda distància ven de la facilitat de ne modificar la tension al mejan d'un transformator. La poténcia utilisabla es lo produch de l'intensitat de corrent per la tension a las bòrnas de l'aparelh. A poténcia egala, una fèbla tension impausa una intensitat mai granda, e una nauta tension demanda una intensitat mai fèbla. Los fils electrics en metal avent per sola tòca practica una resisténcia electrica fixada, una cèrta poténcia serà avalida jos forma de calor dins las linhas. Aqueste avaliment es calculat per la lei de Joule e es proporcionala al carrat de l'intensitat. Alara, se la poténcia transmesa es incambiada, e essent donadas las grossors de conductors utilisables en practica, una distribucion de nauta intensitat jos fèbla tension provòca una fòrça mai granda pèrda qu'una distribucion de fèbla intensitat jos nauta tension. Aquò tan plan en corrent alternatiu qu'en corrent continú.

Convertir la tension continua demandava a l'epòca d'utilizar de grossas maquinas electricas rotativas, çò qu'èra dificil, costose, pauc eficaç, exigissent en mantenéncia, alara qu'en corrent alternatiu, la tension pòt èsser cambiada amb de transformators simples e eficaces sens pèças en movements e demandant fòrça pauc de mantenéncia. Es çò que faguè lo succès del sistèma de corrent alternatiu. Los malhum de distribucion modèrnas utilizan de biais corrent de tensions anant fins a 765 000 V. Los aparelhs d'electronica de poténcia coma las diòdas de vapor de mercuri e los tiristors faguèron possible lo transpòrt de nauta tension per alimentar d'utilizacions en corrent continú, en melhorant la fiabilitat e l'eficacitat de la conversion del corrent alternatiu en corrent continú.

Las linhas de transpòrt en corrent alternatiu presentan de pèrdas que tòcan pas lo corrent continú. En rason de l'efièch de pèl, un conductor ofrís una resisténcia mai granda al corrent alternatiu qu'al corrent continú. Aqueste efièch es mesurable, e pren son importància per de gros cables transportant de milièrs d'ampèrs. L'aument de resisténcia deguda a l'efièch de pèl pòt èsser evitat remplaçant un gros cable pet un fais de cables pichons. Pasmens, las pèrdas totalas dins d'installacions qu'utilizan un transpòrt de nauta tension e de transformaors son fin finala fòrça mai fèbles que se se transportava del corrent continú a la tension d'utilizacion.

Guèrra dels corrents

Campanha de publicitat d'Edison

Edison mena una campanha visant a dissuadir lo public d'utilizar lo corrent alternatiu, entre autres propagant d'informacions erronèas sus d'accidents mortals implicant lo corrent alternatiu, tuant d'animals en public, e fasent pression suls Estats per qu'interdigan l'utilizacion del corrent alternatiu. Edison donèt l'òrdre a sos tecnicians, coma Arthur Kennelly e Harold P. Brown, de supervisar d'electrocucions per corrent alternatiu d'animals, subretot de cans e cats vagants, mas tanben de bestal e de cavals reformats.

Seguissent aquestas consignas, èran censadas donar a la premsa la demonstracion que lo corrent alternatiu èra mai dangierós que lo sistèma de corrent continú d'Edison.

Ensagèt tanben de popularizar l'usatge del tèrme Westinghoused (per se far westingouzar...) coma sinonima de electrocutat. En 1902, alara que lo corrent continú aviá perdut la batalha dels corrents depuèi ja d'annadas, son equipa de filmèt l'electrocucion per corrent alternatiu de naute tension, supervisada per d'emplegats d'Edison, de l'elephant Topsy, un elefant del circ de Coney Island qu'aviá tuat tres personas.

Edison èra opausat a la pena capitala, mas son desir de discreditar lo sistèma de corrent alternatiu lo buta inventar la cadièra electrica. Harold P. Brown, pagat a l'amagat per Edison, fabrica la primièra cadièra electrica per l'estat de Nòva York per popularizar l'idèa que lo corrent alternatiu èra mai mortal que le corrent continú.

Pendent la primièra utilizacion de la cadièra, lo 6 d'agost de 1890, los tecnicians avián sosestimat la tension necessària per tuar lo condamnat, William Kemmler. La primièra descarga, insufisenta a lo tuar, se contenta de lo ferrir grevament. Se deguèt tornar far la procedura, e un jornalista present descriguèt la scèna coma un « afrós espectacle, plan pièger qu'un penjament ». George Westinghouse declara al subljècte: « Auriá estat melhor qu'ajan utilizat un destral ».

Cataractas del Niagarà

En 1890, la Niagara Falls Power Company (NFPC) e sa filiala, la Cataract Company constituiguèron la comission internacionala del Niagara, compausada d'expèrts, per analizar las proposicions visant a expleitar las las cataractas del Niagarà per produire d'electricitat. La comission èra presidida per Sir William Thomson (mai tard conegut coma Lord Kelvin) amb lo Francés Éleuthère Mascart, l'Anglés William Unwin, l'American Coleman Sellers, e lo Soís Théodore Turrettini. Èra sostenguda per d'entreprenaires e financièrs coma J. P. Morgan, Lord Rothschild, e John Jacob Astor IV. Dins lors detz e nòus proposicions, envisatgèron quitament brèvament d'utilizar l'aire comprimit coma mejan de transportar l'energia, mas preferisson fin finala l'electricitat. Pasemens, capitavan pas a decidir quin metòde donariá globalament los melhors resultats.

En 1893, George Forbes capitèt fin finala a convéncer la NFPC de donar lo contrate a Westinghouse, e de rebutar la proposicion de General Electric e d'Edison. Las òbras del projècte de centrala electrica de Niagara comencron en 1893; l'electricitat serà producha e portada jos forma de corrent alternatiu jos una frequéncia de 25 Hz per minimizar las pèrdas per impedéncia dins lo transpòrt (la frequéncia foguèt cambiada a 60 Hz dins las annadas 1950).

Unes avián de dobtes que lo sistèma produiriá pro d'electricitat per alimentar las industrias situadas a Buffalo. Tesla èra convencut que son sistèma foncionariá, afirmant que las caractas del Niagara poiriá provesir en electricitat l'Èst dels EUA al complet. Pas cap de projècte de demonstracion de transpòrt d'electricitat per corrent alternatiu multifasat realisat fins alara èran d'una escala comparabla a aquesta de Niagara :

• la demonstracion de Lauffen-Neckar en 1891 èra la primièra experiéncia en grandor reala de transpòrt d'electricitat en corrent alternatiu;
• Westinghouse aviá utilizat lo sistèma de Tesla per la Ames Hydroelectric Generating Plant en 1891, primièra utilizacion industriala d'aqueste sistèma;
• l'exposicion universala de 1893 de Chicago presentava un malhum complet de produccion e transpòrt d'electricitat polifasat installat per Westinghouse;
• Almirian Decker concebèt un sistèma trifasat per la centrala idroelectric de Mill Creek en Califòrnia en 1893.

Lo 16 de novembre de 1896, l'electricitat producha per las generatriças de la Edward Dean Adams Station situada sus las cataractas del Niagara atenguèron las usinas de Buffalo. Las generatriças avián estat fabricadas per Westinghouse seguent los brevets de Tesla. Las placas signaleticas sus las generatriças mencionavan lo nom de Tesla. Per apasimar lo conflicte amb General Electric, se li atribuiguèt lo contrate de construccion de las linhas de transpòrt fins a Buffalo, en utilizant jos licéncia los brevets de Tesla.

Eissida de la rivalitat

Lo succès de las installacions de las cataractas del Niagara constituiguèt una data clau dins l'acceptacion del corrent alternatiu pel public. Lo corrent alternatiu remplaça lo corrent continú per la produccion e lo transpòrt de l'electricitat, permetent de n'espandre fòrça la portada, e tanben la seguretat e lo rendiment. Lo sistèma de distribucion de corrent continu e bassa tension d'Edison foguèt remplaçat per d'aparelhs de corrents alternetiu concebut per d'autres: d'en primièrs, los sistèmas polifasats de Tesla, mas tanben d'autres contributors coma Charles Proteus Steinmetz, que trabalha a Pittsburg per Westinghouse en 1888. Mai tars, la General Electric, formada per la fusion de las companhiás d'Edison amb la rivala Thomson-Houston trabalhan en corrent alternatiu, e comencèron a realizar de maquinas de corrent alternatiu. La produccion centralizada d'electricitat quand venguèt possible qu'èra clar que de linhas de corrent alternatiu podavan transportar l'energia amb bas cost sus de grandas distàncias en modulant la tension lo long del trajècte amb de transformators. L'electricitat es producha jos una tension tipica d'unes quilovòlts, puèi sa tension es aumentada a des disenas, veire des centenas de quilovòlts, per un transpòrt primari eficaç, seguit de transformacions en cascada per arribar a una tension nominala de 120 V en America del Nòrd, 230 V en Euròpa.

Los malhums de transpòrt actuals compòrtan de trajècte redondants per menar l'electricitat de quina que siá centrala a quin que siá centre de consommation, seguent l'interés economic del trajècte, lo cost de l'energia, e l'importància que pòt i aver de servar de consomators alimentats sens interrupcion. Las centralas electricas (per exemple de sites idroelectrics) pòdon èsser fòrça alunahts dels consomators.

Sistèmas de corrent continú encara existents

De vilas contunhan a utilizar lo corrent continú après la fin del sègle XIX. Per exemple, lo centre d'Helsinki consèrva un malhum de corrent continú fins a la fin de las annadas 1940, e Estocòlme acabèt amb lo sèu, decrepit, dins las annadas 1970. Un pòste de redreçament de diòdes de vapor de mercuri pòt convertir lo corrent alternatiu en corrent continú ont es encora utilizat. De quartièrs de Boston, lo long de Beacon Street e de Commonwealth Avenue èran encara alimentats en 110 volts continú dins las annadas 1960, çò que provoquèt la destruccion de fòrça pichons aparelhs electrics (de secapels e de viradiscs, subretot) que los estudiants de la Boston University connectavan malgrat los avertiments al subjècte de l'alimentacion electrica inabituala.

La companhiá de distribucion electrica de Nòva York, la Consolidated Edison, contunha de provesir de corrent continú als clients que l'aviá adoptat al començament del sègle XX, subretot pels ascensors. Lo New Yorker Hotel, pastit en 1929, dispausava d'una grossa centrala electrica de corrent continú e passèt totalament en corrent alternatiu sonque dins las annadas 1960. En genièr de 1998, Consolidated Edison commencèt a se desfar del servici en corrent continú, qu'alimentava alara 4 600 clients. En 2006, èran pas pus que 60, e lo 14 de novembre de 2007, Con Edison acabèt amb lo servici. De redreçaires convertissent lo corrent alternatiu en corrent continú foguèron installats pels clients que l'utilizavan encara.

Los camins de fèrre electrics alimentats per un tresen ralh utilizan mai sovent de corrent continú, entre 500 e 750 V. Los malhum ferrats de catenaris utilizan fòrça sistèmas diferents, que pòdon èsser en corrent alternatiu de nauta tension, o en corrent continú de nauta intensitat.

Las linhas nauta tension de corrent continú

A causa de las pèrdas provocadas pel corrent alternatiu sus de grandas distàncias e mercé als progrèsses realizats dins l’electronica de poténcia, tornèt interessant d'utilizar lo corrent continú per transportar d’energia electrica. Los sistèmas HVDC (corrent continú de nauta tension) son utilizats pel transpòrt de quantitats importantas d'energia dempuèi de centralas electricas alunhadas o per l'interconnexion de malhums de corrents alternatius separats. Aquestes sistèmas fan usatge de compausants d'electronic de poténcia coma de diòdes de vapor de mercuri, de tiristors o d'IGBT qu'existissián pas del temps de la guèrra dels corrents. L'electricitat es encore convertida de AC en DC o l'invèrs, a cada tèrme del ligam HVDC modèrne.

D'entre los avantatges de l'HVDC suls sistèmas de corrent alternatiu pel transpòrt de fòrça grandas poténcias, i a la possibilitat de far transitar una mai granda poténcia per una linha donada (çò qu'es important, que d'installar de novèlas linhas, e tanben remandar las existentas, es plan carestiós), un melhor contraròtle de la circulacion de la poténcia, en particular dins las condicions transitòrias e dins las situacions d'urgéncia, que pòdon sovent menar a de panas generalizadas de corrent. Fòrça centralas modèrnas utilizan ara l'HVDC puslèu que lo corrent alternatiu pel transpòrt de fòrtas poténcias sus de grandas distàncias, subretot dins los païses en desvelopament coma la China, l'Índia e lo Brasil.

Autras utilizacions del corrent continú

Lo corrent continú demora tanbe plan utilizat quand las distàncias de percorrir son cortas e subretot quand de batariás o de pilas de combustible son implicadas dins lo dispositiu. D'entres aquestas utilizacions, se nòta:

• los aparelhs electronics, e tanben los circuits integrats, los emetirs radio, los ordinators;
• l'aviada e l'esclairatge (coma los diferents accessòris electrics) de las automobilas;
• la propulsion de las automobilas ibridas e electricas;
• los centrals telefonics;
• les ondulaires amb alimentacion de secors per ordinator;
• estocatge d'energia distribuida;
• Installacions eolianas o fotovoltaïcas.

Dins aquesta utilizacions, lo corrent continú pòt èssr utilizat en dirècte o convertit en corrent alternatiu per de compausants d'electronica de poténcia. Dins lo futur, aquò permetriá de provesir d'energia a un malhum a partir de fonts escampilhadas.

Articles connexes

• Corrent continú
• Corrent alternatiu
• Corrent trifasat
• The Current War, film american sortit en 2017 sus la guèrra dels corrents