В феврале 1881 года Эдисон приобрел роскошную виллу в четырех остановках от Пятой Авеню (одного из самых престижных районов Нью-Йорка), собираясь устроить там свою штаб-квартиру и выставочный зал для презентаций своих новых изобретений. Электрическая система освещения этого здания в дальнейшем стала образцом тех, которые устанавливались в жилых помещениях, начиная с резиденций самых могущественных семейств Вандербильтов и Морганов.
ЭФФЕКТ ЭДИСОНА
В 1883 году Эдисон совершил открытие физического эффекта, который считается его единственным собственно научным достижением. Несколькими годами ранее он заметил, что внутренняя поверхность стеклянной колбы лампочки накаливания чернеет и что это явно происходит из-за осаждения на ней угольных частиц нити накаливания. Поскольку срок службы и яркость свечения лампочек под воздействием данного явления снижались, изобретатель попытался найти объяснение такому перемещению частиц с нити накаливания на внутреннюю поверхность колбы. Обнаружив, что частицы улетают только с части нити, подсоединенной к отрицательному полюсу лампы, Эдисон в 1882 году разработал лампу со встроенным в нее электродом, который должен был притягивать летящие частицы. Модель очень напоминала вакуумные трубки с двумя электродами (диоды), появившиеся значительно позже. В 1883 году Эдисон открыл, что электричество стабильно течет через вакуум внутри лампы, и отметил: интенсивность движения тока пропорциональна температуре раскаленного проводника, или, иными словами, световой отдаче лампы. Воспользовавшись данным явлением, изобретатель запатентовал устройство, которое могло регулировать напряжение, и предположил, что с помощью такой регуляции можно создать звуковой телеграф. Ни Эдисон, ни его современники не знали: в этой примитивной вакуумной трубке освобождаются электроны раскаленного катода и через вакуум текут к положительному электроду (аноду), замыкая тем самым цепь. Об электронах вообще никто не знал до 1897 года, когда британский физик Дж. Дж. Томсон (1856-1940) ввел это понятие и доказал их существование, изучая как раз так называемый «эффект Эдисона». В то время результаты Эдисона были с интересом восприняты научным сообществом, удивленным тем фактом, что ток может проходить через вакуум. Этот первый «электронный» прибор в дальнейшем обеспечил возможность появления таких аппаратов, как вакуумные лампы, телевидение, радары и многие другие устройства новой технологической эры.
Придуманное Эдисоном устройство, позднее названное диодом.
Эдисон выбрал район, представлявший собой квадрат стороной 800 м, ограниченный Уолл-Стрит и Ист-Ривер. Там проживали многие финансисты и предприниматели. Чтобы приобрести клиентуру, он предлагал им заменить газ электричеством по цене газа и, опираясь на расход газа, регистрировавшийся в каждом доме, рассчитывал потребность в электроэнергии.
В муниципальных строениях 104 и 106 по Герк-Стрит, недалеко от порта, была организована фабрика тяжелого машиностроения, где началось производство нового поколения динамо-машин, над которыми работала сотня рабочих. До этого времени генераторы Эдисона могли обеспечить энергией 60 лампочек, то есть вырабатывали в современных терминах по 6 кВт — слишком мало для планируемой им электростанции.
Эдисон хотел разработать генератор, способный соединяться с паровой машиной напрямую, без необходимости использовать ременную или другую передачу. Однако чтобы обеспечить напряжение 110 вольт, машинам следовало работать с большой скоростью, около 1000 оборотов в минуту, что далеко превосходило возможности паровой машины. Эдисону нужно было сконструировать паровую машину мощностью от 120 л.с., которая вращалась бы со скоростью 350 об/мин, приводя в движение новые генераторы, способные питать 1200 ламп.
Электрическая станция должна была располагаться в центре городской сети. Эдисон выбрал два здания — 255 и 257 по Перл-Стрит, — чтобы установить там первую электростанцию в США. На верхнем этаже, на железном каркасе, можно было расположить до шести новых динамо-машин разного веса и мощностью вплоть до 147 кВт (200 л.с.). За свои гигантские размеры они получили имя «Джамбо» в честь знаменитого слона (см. рисунок 8).
Котлы паровых машин, которые двигали генераторы, располагались этажом ниже. По соображениям безопасности Эдисон проложил под землей 25 км электрических проводов, использовав для этого трубы по 6,8 м длиной.
Первый запуск двух из динамо-машин в июле 1882 года закончился фиаско: скорость вращения не поддавалась нужной регулировке, из-за чего эти машины мешали друг другу.
РИС. 8
Схема динамо-машины электростанции. А: чугунное основание; В: электромагнит; С: высокоскоростной двигатель; F: ось индуктора; а, b: опоры оси индуктора; G: ось двигателя; с, d: опоры оси двигателя; М: маховик; Н: соединение осей; E: верхняя опора двигателя; X: щетки; е: ремень; f штанга; g: кривошип; h: шатун.
Данная проблема была решена позже с помощью центробежного регулятора. В сентябре, из предосторожности, в преддверии официального открытия станции, была введена в строй только одна машина: вместо того чтобы, как задумывалось изначально, подавать электричество в тысячи домов, она смогла зажечь только 400 лампочек у 85 клиентов. Дооборудование станции Эдисоном проходило медленно и осложнялось различными инцидентами, в частности пожарами, вызванными коротким замыканием.
Пройдет еще немало лет, прежде чем электричество станет доступным во многих населенных пунктах. Система, спроектированная Эдисоном и работающая на постоянном токе, нормально функционировала в крупных городах и на изолированных предприятиях, где достаточно было подавать электричество в одно здание — на фабриках или в магазинах. Проблема состояла в том, что при протяженности линии примерно больше одного километра потери тока делали ее неэффективной. Эдисон увеличил расстояние, на которое можно было передавать энергию, добавив третий нейтральный провод, но даже тогда он в 1885 году вынужден был столкнуться с конкуренцией со стороны переменного тока. Переменный ток был более экономичен при передаче на большие расстояния, так как его напряжение очень легко увеличить с помощью трансформатора, что позволяет уменьшить потери при транспортировке, а затем его напряжение так же легко понизить, чтобы сделать ток пригодным для домашнего использования. На самом деле динамо-машина Эдисона производила переменный ток, но щетки превращали его в постоянный. Однако изобретатель упрямо отказывался разрабатывать системы на переменном токе. На самом деле он вложил слишком много денег в установку текущей системы и не мог просто так сдаться. Битва, которую изобретатель повел против адептов переменного тока — питтсбургского магната Джорджа Вестингауза (1846-1914) и изобретателя и инженера Николы Тесла (1856-1943), — вошла в историю как «война токов». Когда акционеры его электрической компании обязали Эдисона применить при создании самоходного экипажа технологии переменного тока (в 1891 году), было уже поздно. В феврале 1892 года финансисты электрического сектора промышленности принудили «Эдисон Электрик Лайт Компани» к слиянию с другой компанией, «Дженерал Электрик», в результате чего Эдисона отодвинули на второй план.
