Une gravure montre l'inventeur Nikola Tesla donnant une conférence à la Société française de physique et à la Société internationale des électriciens dans les années 1880. Collection Kean/Getty Images Lorsque vous actionnez un interrupteur et qu'une lampe baigne la pièce de lumière, vous ne pensez probablement pas beaucoup à la façon dont cela fonctionne - ou aux personnes qui ont rendu tout cela possible. Si vous étiez obligé de reconnaître le génie derrière la lampe, vous pourriez nommer Thomas Alva Edison, l'inventeur de l'ampoule à incandescence. Mais tout aussi influent - peut-être plus - était un visionnaire nommé Nikola Tesla.
Tesla est arrivé aux États-Unis en 1884, à 28 ans, et en 1887 avait déposé une série de brevets décrivant tout ce qui était nécessaire pour produire de l'électricité en utilisant courant alternatif , ou CA. Pour comprendre la signification de ces inventions, il faut comprendre à quoi ressemblait le domaine de la production électrique à la fin du 19e siècle. C'était une guerre de courants - avec Tesla agissant comme un général et Edison agissant comme le général adverse.
Edison a dévoilé sa lampe à incandescence électrique au public en janvier 1880. Peu de temps après, son système d'alimentation nouvellement conçu a été installé dans le premier district de New York. Quand Edison a basculé l'interrupteur lors d'une démonstration publique du système en 1881, les lumières électriques se sont allumées et ont déclenché une demande sans précédent pour cette toute nouvelle technologie. Bien que les premières installations d'Edison nécessitaient un câblage souterrain, la demande était si grande que certaines parties de la ville recevaient leur électricité sur des fils exposés suspendus à des traverses en bois. En 1885, éviter les risques électriques était devenu une partie de la vie quotidienne de la ville, à tel point que Brooklyn a nommé son équipe de baseball les Dodgers parce que ses habitants esquivaient généralement les chocs des rails de tramway électriques [source:PBS].
Elihu Thomson fait une démonstration d'une soudeuse électrique à la foire de l'État de New York alimentée par une dynamo Thomson/Houston. Archives Hulton/Getty Images Le système Edison utilisé courant continu , ou DC. Le courant continu circule toujours dans un sens et est créé par des générateurs à courant continu. Edison était un fervent partisan de DC, mais il avait des limites. Le plus important était le fait que le courant continu était difficile à transmettre de manière économique sur de longues distances. Edison savait que le courant alternatif n'avait pas cette limitation, pourtant, il ne pensait pas que le courant alternatif était une solution réalisable pour les systèmes d'alimentation commerciaux. Elihu Thomson, l'un des dirigeants de Thomson-Houston et concurrent d'Edison, croyait le contraire. En 1885, Thomson a esquissé un système CA de base qui s'appuyait sur des lignes de transmission à haute tension pour transporter l'énergie loin de l'endroit où elle était générée. Le croquis de Thomson indiquait également le besoin d'une technologie pour abaisser la tension au point d'utilisation. Connu comme un transformateur , cette technologie ne serait pas entièrement développée pour un usage commercial jusqu'à ce que la Westinghouse Electric Company le fasse en 1886.
Même avec le développement du transformateur et plusieurs tests réussis de systèmes d'alimentation en courant alternatif, il y avait un chaînon manquant important. Ce lien était le moteur à courant alternatif. Sur la page suivante, nous verrons comment Tesla a fait le lien.
Contenu
Les générateurs à l'intérieur du barrage Hoover produisent du courant alternatif pour l'Arizona, Nevada et Californie. David McNew/Getty Images Pendant qu'Edison peinait à commercialiser sa lampe électrique, Tesla a résolu un problème qui l'intriguait depuis qu'il était étudiant à l'école polytechnique Joanneum de Graz, L'Autriche. Alors qu'il était étudiant là-bas, Tesla a vu une démonstration d'un Gramme dynamo . Une dynamo est un générateur qui utilise un commutateur -- contacts montés sur l'arbre de la machine -- pour produire du courant continu au lieu du courant alternatif. Tesla a mentionné à son instructeur qu'il serait peut-être possible de supprimer le commutateur, qui a déclenché horriblement pendant que la dynamo fonctionnait. Cette suggestion a ridiculisé son professeur, mais cela a captivé l'imagination de Tesla.
En 1881, Tesla a eu une idée inspirée :et si l'on changeait le champ magnétique dans le stator d'une dynamo au lieu de modifier les pôles magnétiques du rotor ? Il s'agissait d'un concept révolutionnaire qui a bouleversé les conventions. Dans une dynamo traditionnelle, le stator fixe fournit un champ magnétique constant, tandis qu'un ensemble d'enroulements rotatifs - le rotor - tourne dans ce champ. Tesla a vu que si cet arrangement était inversé, le commutateur pourrait être éliminé.
Bien sûr, concrétiser cette idée demanderait des années de travail. Tesla a commencé en 1882 alors qu'il était employé chez Continental Edison Company à Paris. Au cours de la journée, il installerait des systèmes d'éclairage à incandescence basés sur le système d'alimentation CC d'Edison. Pendant son temps libre, il expérimenterait des conceptions de moteurs à courant alternatif. Cela a duré deux ans, jusqu'à ce que Tesla soit transféré à Edison Machine Works à New York. Par certains comptes, Tesla a décrit ses idées sur AC au célèbre inventeur américain, mais Edison n'a montré aucun intérêt. Au lieu, il a demandé à Tesla d'apporter des améliorations aux centrales de production à courant continu existantes. Tesla l'a fait, seulement pour être déçu quand Edison ne l'a pas payé correctement. Tesla a démissionné, et les chemins des deux hommes s'écartèrent définitivement.
Après avoir creusé des fossés et s'être retrouvé dans une mauvaise affaire, Tesla a finalement reçu le soutien financier de Charles Peck, un avocat, et Alfred S. Brown, un surintendant à Western Union. Peck et Brown ont aidé Tesla à établir un laboratoire à quelques pâtés de maisons du laboratoire d'Edison à Manhattan, et a encouragé le jeune ingénieur à perfectionner son moteur à courant alternatif. Tesla a fait exactement cela, construire ce qui allait devenir un moteur à induction polyphasé . Le terme polyphasé fait référence à un moteur basé sur plusieurs courants alternatifs, pas un seul. Le terme induction fait référence au processus par lequel les aimants rotatifs du stator induisent un flux de courant dans le rotor. Le moteur d'origine de Tesla était une version biphasée qui comportait un stator avec deux paires d'aimants, une paire pour chacune des deux phases de courant alternatif.
En 1887, Tesla a déposé sept brevets américains décrivant un système AC complet basé sur son moteur à induction et comprenant des générateurs, transformateurs, lignes de transmission et éclairage. Quelques mois après, Tesla a donné une conférence sur son nouveau système révolutionnaire à l'American Institute of Electrical Engineers. La conférence a fait sensation et, malgré une campagne anti-AC initiée par Edison, convaincu de nombreux experts qu'un système d'alimentation en courant alternatif était plus que juste faisable - il était de loin supérieur au courant continu.
Pour mettre une bonne idée sur le marché, ça prend du poids. Dans ce cas, l'influence est venue d'un inventeur qui a fait fortune dans l'industrie ferroviaire. En savoir plus sur son soutien au travail de Tesla à la page suivante.
Thomas A. Edison se tient à côté de sa dynamo électrique d'origine. Bibliothèque du Congrès des États-Unis/Science Faction/Getty Images George Westinghouse, dont la propre compagnie d'électricité avait du mal à mettre au point les détails d'un système d'alimentation en courant alternatif réussi, entendu parler de la conférence de Tesla en 1888 et a immédiatement été intrigué. Lorsque Peck et Brown ont approché Westinghouse pour commercialiser les inventions de Tesla, l'entrepreneur responsable du frein à air de chemin de fer a fait une offre généreuse. Il a accepté de payer 25 $, 000 en espèces, ainsi que 50 $, 000 en billets et une petite redevance pour chaque cheval-vapeur d'électricité provenant du moteur.
Westinghouse a ramené les inventions de Tesla à Pittsburgh, Penn., où il espérait utiliser la technologie pour alimenter les tramways de la ville. Tesla a suivi, et en tant qu'employé de la Westinghouse Electric Company, consultés sur la mise en œuvre. Le projet ne s'est pas déroulé sans heurts, et Tesla s'est souvent battu avec les ingénieurs de Westinghouse. Finalement, cependant, tout le monde s'est mobilisé pour trouver la bonne formule :un système AC basé sur du triphasé, Courant de 60 cycles. Aujourd'hui, presque toutes les compagnies d'électricité aux États-Unis et au Canada fournissent un courant de 60 cycles, ce qui signifie que l'AC effectue 60 changements de direction en une seconde. C'est ce qu'on appelle la fréquence du système.
Au début des années 1890, Edison et les partisans de DC se sentaient véritablement menacés. Ils ont continué à affirmer qu'AC était dangereux et ont cité une tentative d'électrocution désastreuse en 1890 comme preuve. Mais ils ont subi un coup dur en 1893, lorsque Westinghouse a remporté l'appel d'offres pour illuminer l'Exposition universelle de Chicago. Son concurrent était General Electric (GE), la société issue de la fusion entre Edison General Electric et Thomson-Houston. GE était le principal porteur de flambeau pour l'alimentation à courant continu. Westinghouse a remporté l'offre sur le coût, mais quand le président Grover Cleveland a basculé un interrupteur sur la lumière 100, 000 lampes à incandescence à travers le parc des expositions, très peu doutaient de la supériorité du courant alternatif.
Westinghouse a apaisé de nombreux sceptiques en 1895 en concevant une centrale hydroélectrique à Niagara Falls qui incorporait tous les progrès réalisés en AC. En premier, l'usine ne fournissait de l'électricité qu'à Buffalo, New York. Mais il ne fallut pas longtemps avant que le pouvoir ne soit transmis à New York, aider à cimenter Broadway en tant que Great White Way dans l'imagination du public.
À ce moment, Tesla s'était retiré des détails quotidiens des centrales électriques et des implémentations pratiques du courant alternatif. Il était retourné à New York, où il a ouvert un nouveau laboratoire dans lequel il a pu explorer d'autres idées, machines et appareils. Bon nombre de ces inventions n'étaient pas liées à la production d'électricité ou à l'électricité. Mais son impact sur le domaine de l'électrotechnique a été énorme. En réalité, on peut dire que le moteur à courant alternatif et le système à courant alternatif polyphasé de Tesla ont gagné la guerre des courants car ils constituent la base de toute production et distribution d'électricité modernes. Cependant, courant continu - le bébé d'Edison - n'a pas complètement disparu. Elle exploite toujours des systèmes électriques automobiles, locomotives et certains types de moteurs.
Pour plus d'informations sur l'électricité et d'autres idées éclairantes, visitez les liens sur la page suivante.
Quand j'étais petit, "Schoolhouse Rock" a chanté ses leçons à la télévision tous les samedis matins. Vous vous souvenez de celui sur la nécessité maternelle ? Celui sur les grands inventeurs américains :Eli Whitney, Samuel Morse, Alexander Graham Bell et, bien sûr, Thomas Edison. C'est marrant que Nikola Tesla n'ait pas fait d'apparition. Puis encore, Une chose qui vous frappe lorsque vous lisez à propos de Tesla et des grandes guerres de l'électricité de la fin du XIXe siècle, c'est à quel point les principaux acteurs pourraient être impitoyables. Après tout, il y avait beaucoup en jeu, comme qui allait s'enrichir en câblant toute la nation. Edison a peut-être été un grand inventeur, mais il n'a pas toujours été gentil, et il n'a pas toujours joué fair-play. De plusieurs façons, il a essayé de pousser Tesla à l'écart pour s'assurer que son modèle de production d'électricité à courant continu – et sa réputation – restent fermement ancrés dans l'esprit du public.
L'autre chose qui m'a frappé pendant que j'écrivais à propos de cette période de l'histoire américaine n'était pas la lumière à venir, mais l'obscurité. Avant que les ingénieurs ne câblent la ville de New York et que des ampoules à incandescence flamboient dans tous les coins, les rues devaient être sombres, endroits sombres, même avec des lampes à gaz. Une promenade nocturne au tournant du siècle aurait apporté une touche de peur même aux âmes les plus courageuses. Et ce n'est que lorsque les lumières se sont enfin allumées que le grand Gotham a pu devenir ce qu'il a toujours aspiré à être :la ville qui ne dort jamais.
