전기 혁신

  • Post category:테슬라

현대 전력 산업은 1800년대 후반까지 시작되지 않았지만 우리 조상들이 번개를 처음 본 이후로 우리는 전기에 매료되었습니다. 고대 그리스인들은 호박을 문지르면 전하가 생성된다는 것을 발견했습니다. 전기는 자연의 기본적인 부분이며 가장 널리 사용되는 에너지 형태 중 하나입니다. 천연가스, 석유, 석탄, 원자력과 같은 1차 에너지원을 전환하여 얻는 2차 에너지원입니다. 물레방아를 일용으로 돌리는 폭포 근처에 많은 도시와 마을이 건설되었습니다. 전기가 등장하기 전에는 집에 등유 램프로 불을 밝히고, 음식을 차갑게 유지하기 위해 얼음 상자를 사용했으며, 난로로 방을 데웠습니다. 전구, 선풍기, 에어컨, 냉장고와 같은 오늘날의 “필수품”은 100년 이상 전에 살았던 발명가들의 아이디어에서 비롯됩니다. 우리 중 많은 사람들이 벤자민 프랭클린의 유명한 혜성 실험과 토마스 에디슨의 전구에 대해 잘 알고 있지만, 현대의 전기 사용에 크게 기여한 다른 많은 발명가들도 있었습니다. 이 발명가 중 일부는 단순히 오래된 아이디어를 개선하기를 원했고 다른 발명가는 필요성을 보고 새로운 것을 발견할 때까지 호기심을 실험하도록 했습니다. 각 발명은 다음을 위한 길을 열었습니다.

1600년대 중반 독일의 물리학자 오토 폰 게리케(Otto von Guericke)는 전기를 생산하는 실험을 시작했습니다. 1670년 그는 유황 공을 사용하여 대량으로 전기를 생산하는 최초의 기계를 발명했습니다. 그는 유황 공을 회전시키고 공에 손을 대고 전기를 충전했습니다. 아이작 뉴턴(Isaac Newton)과 같은 다른 사람들은 나중에 유황 대신 유리 공을 사용하여 이 기계를 사용한 다음 실린더를 사용한 다음 유리판을 사용했습니다.

1747년 벤자민 프랭클린은 전기 실험을 시작하여 양전하와 음전하의 개념을 제안했습니다. 그는 번개가 방전의 한 형태임을 증명하기 위해 1752년에 그의 유명한 혜성 실험을 했습니다. 뇌우가 치는 동안 그는 뻣뻣한 끈을 위로 향하게 하고 연의 꼭대기에 묶이고 끈의 다른 쪽 끝에 열쇠를 부착하여 연을 날렸습니다. , 항아리에 매달아 두십시오. 밧줄은 비에 젖었고 항아리가 더 이상 짐을 감당할 수 없을 때까지 열쇠에서 항아리로 불꽃이 튀었습니다. 이 실험은 전기와 번개가 하나이며 뾰족한 막대가 공보다 전기를 잘 전도한다는 것을 증명한 프랭클린이 번개 테이블을 발명했습니다. 이 실험을 시작으로 점차 전기의 원리를 이해하게 되었습니다.

1800년 이탈리아 교수인 알레산드로 볼타(Alessandro Volta)가 볼타 배터리를 발명했는데, 이 배터리는 현재 전지 또는 배터리라고 합니다. 그는 아연, 산 또는 소금에 적신 종이와 구리로 원반 더미를 만들고 양쪽 끝을 만지면 충격을 받았습니다. Volta는 Volta의 이름을 따서 명명되었습니다. 1800년대 전반기에 현대의 전기 사용에 크게 기여한 또 다른 사람은 마이클 패러데이입니다. 그는 전기와 자기에 대한 실험을 수행하여 모터, 발전기, 전신기 및 전화와 같은 현대 발명으로 이어졌습니다. 1831년 그는 유도를 실험했고 한 번에 많은 전기를 생산하는 방법을 발견했습니다. 우리는 오늘날 전기 설비에서 전기를 생성하기 위해 전자기 유도 원리를 사용합니다.

1800년대 중반, 전구의 발명은 모든 사람의 삶을 변화시켰습니다. 이 발명은 전기를 사용하여 우리 집에 실내 조명을 가져왔습니다. 미국의 발명가 토머스 에디슨은 전구를 발명한 것이 아니라 50년 된 아이디어를 개선하여 백열 전구를 발명했습니다. 그 이전의 많은 사람들이 전기 조명의 형태를 개발했지만 그 중 누구도 가정용으로 실용적이지 않았습니다. 1879년 1년 반의 실험 끝에 그는 보다 낮은 전류의 전기, 탄화된 재봉실의 필라멘트 및 개선된 지구 내부의 진공을 사용하여 실용적인 전구를 만들었습니다. Edison은 Menlo Park 연구실 단지를 전기적으로 조명하면서 백열 조명 시스템을 대중에게 시연했습니다. 그는 조명에 전력을 공급하기 위한 배전 시스템의 필요성을 깨달았고 1882년 최초의 상업용 백열 발전소가 뉴욕시에서 평방 마일 이내에 있는 고객들에게 빛과 전력을 공급했습니다. 이것은 산업이 가스 및 탄소 아크 전기 상업 및 가로등 시스템에서 진화함에 따라 전기 시대의 시작이었습니다. 1880년대 후반에 전기 모터에 대한 수요는 산업에서 24시간 서비스로 이어졌고 운송 및 산업 수요를 위한 전기 수요는 급격히 증가했습니다. 많은 미국 도시에는 이제 작은 중앙역이 있었습니다. 그러나 각각은 직류(DC) 전송의 비효율성으로 인해 몇 블록의 영역으로 제한되었습니다. 전기가 전 세계로 퍼짐에 따라 Edison의 다양한 전기 회사는 1889년 합병하여 Edison General Electric이 될 때까지 계속 확장되었습니다. 3년 후 Edison General Electric은 주요 경쟁자인 Thompson-Houston과 합병하여 회사는 단순히 General Electric이 되었습니다.

Thomas Edison의 주요 라이벌 중 하나는 George Westinghouse Jr.입니다. 전기산업의 선구자였다. 1886년 그는 교류(AC) 기술을 시작하기 위해 Westinghouse Electric and Manufacturing Company를 설립했습니다. AC 전원 시스템은 전력 손실을 줄이는 배전 변압기에 의해 전압이 “승압”되고 소비자 사용을 위해 변압기에 의해 “강압”되도록 허용했습니다. 그는 저전압 직류를 기반으로 하는 에디슨의 전기 그리드가 확장하기에 너무 효율적이라고 믿었습니다. 1885년 Westinghouse는 Lucien Gaulard와 John Dixon Gibbs가 개발한 전력 변압기를 구입했습니다. 변압기는 새로운 발명품이 아니었지만 이 디자인은 많은 양의 전력을 처리할 수 있는 최초의 제품 중 하나였지만 여전히 제조하기 쉽습니다. 이 변압기와 지멘스 교류 발전기를 사용하여 그는 교류 네트워크를 실험하기 시작했습니다. Westinghouse는 William Stanley와 Franklin Leonard Pope의 도움으로 변압기 설계를 개선하고 실용적인 교류 네트워크를 구축하는 작업을 했습니다. 1886년 Westinghouse와 Stanley는 최초의 다중 전압 교류 전력 시스템을 설치했습니다. 네트워크는 500볼트를 생산하는 수력 발전기에 의해 구동되었습니다. 배전을 위해 전압을 3,000볼트로 높인 다음 전등에 전력을 공급하기 위해 100볼트로 낮추었습니다. 이 장치는 전기 서비스를 넓은 지역으로 확장하는 것을 가능하게 하고 다양한 전압에서 교류를 사용할 수 있게 하여 현대 전력 분배의 기초를 형성했습니다. 이듬해에는 30개의 AC 조명 시스템을 추가로 설치했지만 효율적인 계량 시스템과 AC 전기 모터가 부족하여 방법이 제한되었습니다. 1888년에 Westinghouse와 그의 엔지니어 Oliver Shallenberger는 더 효율적이면서도 오늘날에도 여전히 동일한 기본 미터 기술을 사용하는 파워 미터를 만들었습니다.

Nikola Tesla는 상업용 전력 생성에 가장 중요한 기여자 중 한 명입니다. 그는 원래 Thomas Edison의 직원이었고 Edison의 직류 시스템과 반대로 교류를 전송하는 시스템을 발명했습니다. 에디슨은 Tesla의 아이디어에 반대했고 Tesla는 자체 연구실을 설립하고 1888년에 실용적인 교류 유도 전동기와 다상 전력 전송 시스템을 발명했다고 발표했습니다. 다상 시스템은 장거리에 걸쳐 교류 전기의 전송을 허용했을 것입니다. Westinghouse는 Nikola Tesla에게 전기 회사에 합류할 것을 요청했으며 Tesla는 교류 유도 전동기에 대해 계속 연구했고 Westinghouse는 Tesla의 다상 시스템 특허에 대한 독점권을 획득했습니다. 오늘날 우리의 모든 전기 모터는 라디오와 텔레비전에 사용되는 고주파 신호를 생성하는 모터와 같이 Tesla가 수립한 원칙에 따라 작동합니다. 그는 또한 전송 전류 주파수의 표준인 60헤르츠를 설정했는데, 이는 오늘날 우리가 여전히 사용하고 있습니다.

Westinghouse와 Edison은 교류 전력과 직류 전력의 분배를 놓고 충돌했습니다. 에디슨은 교류가 위험하다고 믿었기 때문에 직류만을 사용했지만, 웨스팅하우스는 위험을 통제할 수 있고 장점을 능가할 수 있다고 믿었습니다. General Electric조차도 결국 교류로 전환했습니다. 1893년에 Westinghouse Company는 시카고에서 열린 세계 박람회에 전력을 공급하기 위해 교류 그리드를 설치하고 나중에 나이아가라 폭포를 전력으로 변환하기 위해 3개의 거대한 교류 발전기를 사용하는 최초의 장거리 전기 그리드를 설치하는 계약을 따냈습니다. 25km 떨어진 곳에서 분배하는 힘.

100년이 지난 지금, 알람 시계, 신호등, 컴퓨터 및 텔레비전과 같은 “기본적인 필요”라고 생각하는 것을 충족시키기 위해 우리가 매일 얼마나 많은 전기를 사용하고 의존하는지 생각해 보십시오. 우리가 어두운 방에 들어가서 전등 스위치를 켤 때 우리는 즉각적인 빛을 기대합니다. 한때 꿈에 불과했고 그것을 현실로 만들기까지 많은 발명가가 필요했다고 생각하는 것은 흥미 롭습니다.