Поистине светлая идея. Эдисон. Электрическое освещение - Маркос Хаен Санчес

Однако создателю новой лампочки накаливания предстояло справиться с последним препятствием. Как только все технические подробности этого устройства стали общественным достоянием, американский изобретатель Уильям Сойер (1850-1883) подал жалобу в федеральное патентное бюро, утверждая свое первенство в использовании обугленного хлопкового волокна в качестве элемента накаливания. Эдисону пришлось искать новый материал, который в результате оказался гораздо лучше.

Он открыл, что нити из бамбука — древесного материала с почти параллельными геометрически волокнами и без сердцевины — имеют время свечения, достигающее 1200 часов, что намного больше, чем у всех известных на тот момент нитей накаливания. Со свойственной ему склонностью к рекламе Эдисон в 1884 году на свои средства отправил группу экспертов в Японию, Китай, Индокитай, а также в Центральную и Южную Америку. Приключение, широко освещаемое прессой, оказалось невероятно дорогим предприятием и не привело к находке лучшего растительного волокна, но позволило завязать в Японии контакты с одним из производителей бамбука и договориться о широкомасштабных поставках.

В патенте от 27 января 1880 года Эдисон лаконично объяснял, что его изобретение состоит в применении светящегося тела в виде угольной нити, скрученной или иным способом расположенной для того, чтобы оказывать большое сопротивление проходящему через нее току и в то же время иметь меньшую поверхность для излучения как можно меньшего количества тепла. Отсутствие воздуха в содержащей нить стеклянной колбе позволяло предотвратить ее окисление. Ток проводился внутрь колбы с вакуумом через изолированные провода (см. рисунок 2).

РИС. 2

РИС. 3

ЛАМПОЧКА СВАНА

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.

РАБОТА НАД ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СЕТЯМИ

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.