Uma gravura mostra o inventor Nikola Tesla dando uma palestra para a Sociedade Física Francesa e a Sociedade Internacional de Eletricistas na década de 1880. Coleção Kean / Imagens Getty Quando você liga um interruptor e uma lâmpada banha a sala de luz, você provavelmente não pensa muito em como isso funciona - ou nas pessoas que tornaram tudo isso possível. Se você fosse forçado a reconhecer o gênio por trás da lâmpada, você pode nomear Thomas Alva Edison, o inventor da lâmpada incandescente. Mas tão influente - talvez mais - foi um visionário chamado Nikola Tesla.
Tesla chegou aos Estados Unidos em 1884, aos 28 anos, e em 1887 havia entrado com uma série de patentes que descreviam tudo o que era necessário para gerar eletricidade usando corrente alternada , ou AC. Para entender o significado dessas invenções, você tem que entender como era o campo da geração elétrica no final do século XIX. Foi uma guerra de correntes - com Tesla agindo como um general e Edison agindo como o general oposto.
Edison revelou sua lâmpada elétrica incandescente ao público em janeiro de 1880. Logo depois, seu sistema de energia recém-concebido foi instalado no primeiro distrito da cidade de Nova York. Quando Edison ligou o interruptor durante uma demonstração pública do sistema em 1881, luzes elétricas acenderam - e desencadearam uma demanda sem precedentes por essa tecnologia totalmente nova. Embora as primeiras instalações de Edison exigissem fiação subterrânea, a demanda era tão grande que partes da cidade recebiam eletricidade em fios expostos pendurados em vigas de madeira. Em 1885, evitar riscos elétricos tornou-se uma parte diária da vida da cidade, tanto que o Brooklyn deu ao seu time de beisebol o nome de Dodgers porque seus residentes geralmente evitavam choques causados por trilhos elétricos [fonte:PBS].
Elihu Thomson demonstra um soldador elétrico na Feira do Estado de Nova York movido por um dínamo Thomson / Houston. Arquivo Hulton / Imagens Getty O sistema Edison usado corrente direta , ou DC. A corrente contínua sempre flui em uma direção e é criada por geradores CC. Edison era um defensor ferrenho de DC, mas tinha limitações. O maior era o fato de que DC era difícil de transmitir economicamente em longas distâncias. Edison sabia que a corrente alternada não tinha essa limitação, ainda assim, ele não considerava o AC uma solução viável para sistemas de energia comerciais. Elihu Thomson, um dos diretores da Thomson-Houston e concorrente da Edison, acreditava de outra forma. Em 1885, Thomson esboçou um sistema básico de CA que dependia de linhas de transmissão de alta tensão para transportar a energia para longe de onde ela era gerada. O esboço de Thomson também indicou a necessidade de uma tecnologia para reduzir a voltagem no ponto de uso. Conhecido como transformador , esta tecnologia não seria totalmente desenvolvida para uso comercial até que a Westinghouse Electric Company o fizesse em 1886.
Mesmo com o desenvolvimento do transformador e vários testes bem-sucedidos de sistemas de energia CA, havia um importante elo perdido. Esse link era o motor AC. Na próxima página, veremos como Tesla fez a conexão.
Conteúdo
Os geradores dentro da Represa Hoover produzem corrente alternada para o Arizona, Nevada e Califórnia. David McNew / Getty Images Enquanto Edison trabalhava para comercializar sua lâmpada elétrica, Tesla resolveu um problema que o intrigava desde que era estudante na Escola Politécnica Joanneum em Graz, Áustria. Enquanto estudante lá, Tesla viu uma demonstração de um Gramme dínamo . Um dínamo é um gerador que usa um comutador - contatos montados no eixo da máquina - para produzir corrente contínua em vez de corrente alternada. Tesla mencionou ao seu instrutor que poderia ser possível eliminar o comutador, que acendeu horrivelmente enquanto o dínamo operava. Esta sugestão trouxe o ridículo de seu professor, mas capturou a imaginação de Tesla.
Em 1881, Tesla teve uma ideia inspirada:e se alguém mudasse o campo magnético no estator de um dínamo em vez de alterar os pólos magnéticos do rotor? Este foi um conceito revolucionário que virou a convenção de ponta-cabeça. Em um dínamo tradicional, o estator estacionário fornece um campo magnético constante, enquanto um conjunto de enrolamentos rotativos - o rotor - gira dentro desse campo. Tesla viu que se este arranjo fosse revertido, o comutador pode ser eliminado.
Claro, trazer essa ideia à realidade levaria anos de trabalho. Tesla começou em 1882 enquanto trabalhava na Continental Edison Company em Paris. Durante o dia, ele instalaria sistemas de iluminação incandescente baseados no sistema de energia DC de Edison. Em seu tempo livre, ele experimentaria projetos de motores AC. Isso durou dois anos, até que Tesla foi transferido para a Edison Machine Works na cidade de Nova York. Por alguns relatos, Tesla descreveu suas idéias sobre AC para o famoso inventor americano, mas Edison não mostrou interesse. Em vez de, ele fez com que Tesla fizesse melhorias nas usinas de geração de CC existentes. Tesla fez isso, apenas para ficar desapontado quando Edison falhou em pagá-lo adequadamente. Tesla saiu, e os caminhos dos dois homens divergiram permanentemente.
Depois de cavar valas e ser pego em um péssimo negócio, Tesla finalmente recebeu apoio financeiro de Charles Peck, um advogado, e Alfred S. Brown, um superintendente da Western Union. Peck e Brown ajudaram Tesla a estabelecer um laboratório a apenas alguns quarteirões do laboratório de Edison em Manhattan, e encorajou o jovem engenheiro a aperfeiçoar seu motor AC. Tesla fez exatamente isso, construindo o que se tornaria conhecido como um motor de indução polifásico . O termo polifase se refere a um motor baseado em múltiplas correntes alternadas, não apenas um. O termo indução se refere ao processo pelo qual os ímãs rotativos do estator induzem o fluxo de corrente no rotor. O motor original da Tesla era uma versão bifásica que apresentava um estator com dois pares de ímãs, um par para cada uma das duas fases de AC.
Em 1887, Tesla entrou com um pedido de sete patentes nos EUA que descrevem um sistema AC completo com base em seu motor de indução e incluindo geradores, transformadores, linhas de transmissão e iluminação. Alguns meses depois, Tesla deu uma palestra sobre seu novo sistema revolucionário para o Instituto Americano de Engenheiros Elétricos. A palestra causou sensação e, apesar de uma campanha anti-AC iniciada por Edison, convenceu muitos especialistas de que um sistema de energia AC era mais do que apenas viável - era muito superior ao DC.
Para levar uma boa ideia ao mercado, é preciso alguma influência. Nesse caso, a influência veio de um inventor que fez fortuna na indústria ferroviária. Leia mais sobre seu apoio ao trabalho de Tesla na próxima página.
Thomas A. Edison está ao lado de seu dínamo elétrico original. Biblioteca do Congresso dos EUA / Science Faction / Getty Images George Westinghouse, cuja própria companhia elétrica estava lutando para elaborar os detalhes de um sistema de energia CA de sucesso, ouviu falar da palestra de Tesla em 1888 e imediatamente ficou intrigado. Quando Peck e Brown abordaram Westinghouse sobre a comercialização das invenções de Tesla, o empresário responsável pelo freio a ar da ferrovia fez uma oferta generosa. Ele concordou em pagar $ 25, 000 em dinheiro, bem como $ 50, 000 em notas e um pequeno royalty para cada cavalo-vapor de eletricidade proveniente do motor.
Westinghouse levou as invenções de Tesla de volta para Pittsburgh, Penn., onde esperava usar a tecnologia para alimentar os bondes da cidade. Tesla seguiu, e como funcionário da Westinghouse Electric Company, consultado sobre a implementação. O projeto não correu bem, e Tesla freqüentemente batalhou com os engenheiros da Westinghouse. Eventualmente, Contudo, todos se uniram para chegar à fórmula certa:um sistema AC baseado em três fases, Corrente de 60 ciclos. Hoje, quase todas as empresas de energia nos Estados Unidos e Canadá fornecem corrente de 60 ciclos, o que significa que o AC completa 60 mudanças de direção em um segundo. Isso é conhecido como frequência do sistema.
No início da década de 1890, Edison e os apoiadores de DC se sentiram genuinamente ameaçados. Eles continuaram a fazer alegações de que AC era perigoso e apontaram uma tentativa desastrosa de eletrocução em 1890 como evidência. Mas eles sofreram um golpe severo em 1893, quando Westinghouse ganhou a licitação para iluminar a Feira Mundial de Chicago. Seu concorrente era a General Electric (GE), a empresa formada pela fusão entre a Edison General Electric e a Thomson-Houston. GE foi o principal portador da tocha para energia baseada em DC. Westinghouse venceu a licitação em custo, mas quando o presidente Grover Cleveland ligou a luz 100, 000 lâmpadas incandescentes em todo o recinto da feira, muito poucos duvidaram da superioridade da energia CA.
Westinghouse acalmou muitos duvidosos remanescentes em 1895 ao projetar uma usina hidrelétrica em Niagara Falls que incorporou todos os avanços feitos em AC. Inicialmente, a usina só forneceu energia para Buffalo, Nova york. Mas não demorou muito para que a energia estivesse sendo transmitida para a cidade de Nova York, ajudando a cimentar a Broadway como o Grande Caminho Branco na imaginação do público.
Por esta hora, Tesla havia se retirado dos detalhes do dia-a-dia de usinas de energia e implementações práticas de AC. Ele havia se mudado de volta para a cidade de Nova York, onde ele abriu um novo laboratório no qual ele poderia explorar outras ideias, máquinas e dispositivos. Muitas dessas invenções não estavam relacionadas à geração de energia ou eletricidade. Mas seu impacto no campo da engenharia elétrica foi enorme. Na verdade, pode-se dizer que o motor CA de Tesla e o sistema CA polifásico ganharam a guerra das correntes porque formam a base de toda geração e distribuição de energia moderna. Contudo, a corrente direta - o bebê de Edison - não desapareceu completamente. Ainda opera sistemas elétricos automotivos, locomotivas e alguns tipos de motores.
Para obter mais informações sobre eletricidade e outras idéias esclarecedoras, visite os links na próxima página.
Quando eu era criança, "Schoolhouse Rock" cantava suas lições na TV todos os sábados de manhã. Lembra daquele sobre a necessidade da mãe? Aquele sobre os grandes inventores da América:Eli Whitney, Samuel Morse, Alexander Graham Bell e, claro, Thomas Edison. Engraçado que Nikola Tesla não apareceu. Então de novo, uma coisa que impressiona quando você lê sobre Tesla e as grandes guerras da eletricidade no final do século 19 é o quão implacáveis os principais jogadores podem ser. Afinal, havia muito em jogo, como quem ficaria rico com a fiação de toda a nação. Edison pode ter sido um grande inventor, mas ele nem sempre foi legal, e ele nem sempre jogou limpo. De muitas maneiras, ele tentou tirar Tesla do caminho para garantir que seu modelo de geração de energia DC - e sua reputação - permanecesse firmemente plantado na mente do público.
A outra coisa que me impressionou enquanto eu escrevia sobre esta época da história americana não era a luz que se aproximava, mas a escuridão. Antes que os engenheiros conectassem a cidade de Nova York e lâmpadas incandescentes brilhassem em todos os cantos, as ruas deviam estar escuras, lugares escuros, mesmo com lâmpadas a gás. Uma caminhada tarde da noite na virada do século teria trazido um toque de medo até mesmo para as almas mais corajosas. E somente quando as luzes finalmente se acenderam a grande Gotham se tornou o que sempre aspirou ser - a cidade que nunca dorme.
