Статья А. Т. Эдисона посвященная электробезопасности и вопросам выбора систем электроснабжения. Опубликована в журнале "Электричество" в 1890 году.
В последнее время столько говорили и писали об электрических токах высокого напряжения и об их опасности для человеческой жизни, и столько различных и противоречащих одно другому мнений было высказано людьми, которые, казалось, должны бы были быть вполне компетентными, что публика положительно не может в нем разобраться. К сожалению, недавний трагический случаи в Нью-Йорке, произошедший на глазах тысячи зрителей (вероятно автор имеет в виду травматический случай со смертельным исходом), слишком хорошо показал, при каких условиях электрические токи опасны. Дай Бог, чтобы эта смерть не оказалась бесполезной и чтоб были приняты энергичные меры, охраняющие человеческую жизнь от таких опасностей. Чем больше будет распространяться электрическое освещение (а, ведь, в настоящее время оно еще в сущности, только начинает входить в употребление и чем значительнее будет число проводов, тем разумеется, больше будет шансов для таких грустных случаев.
Я не нахожу возможным разбирать вопрос в подробности и не буду мотивировать мнения и заключения, которые я выскажу, публике было бы, вероятно, не интересно знать тот путь, который привел меня к ним и притом, я бы должен был тогда коснуться множества вопросов, которые ей растолковывают вот уже несколько месяцев и я боюсь, что вместо разъяснений я бы внес ещё больше путаницы в общепринятые идеи. Скажу только, что я старался проверять свои мнения опытами и убивал, но не людей, а животных, будучи уверен, что в данном случае цель оправдывает средства. Электрические токи, употребляемые в настоящее время, могут быть разделены на 4 класса:
1) Постоянный ток (или постоянного напряжения и силы) слабого напряжения, не превышающего 200 вольтов, употребляемый для освещения лампами с накаливанием.
2) Постоянный, ток высокого напряжения в 200 вольтов и более.
3) Ток постоянного напряжения, но переменной силы, или так называемый пульсирующий ток в 2000 вольтов и более.
4) Переменный (или переменного напряжения и силы) ток с напряжением в 1000 - 3000 вольтов и более.
Первый ток безвреден и может проходить через тело, не причиняя несчастных случаев. Второй уже опасен для жизни. Прикосновение, хотя бы на один момент к проводу, спробегаемым током третьего класса влечет за собой смерть или паралич, как это не раз и бывало. Наконец переменный ток, проходя через тело тотчас причиняет смерть(по видимому Эдисон это последнее замечание относить к переменным токам и значительно низшего напряжения, чем в 1000 вольтов, как оказано в пункте 4).
Вот факты, которых отрицать нельзя, так как они доказаны сотней смертных случаев. И сколько бы ни старались ввести публику в заблуждение на этот счет, дело от того не изменится нисколько и чем раньше признают справедливость этих фактов, тем меньше будет таких вопиющих случаев, как тот, который произошел на днях в Нью-Йорке.
Часто задают вопрос, почему именно в Нью-Иорке происходить гораздо более несчастных случаев, чем в других городах? Ответ очень прост: это происходить потому, и только потому, что в Нью-Йорке на каждую квадратную милю приходится большее число проводов, чем в какой бы то ни было другой местности Соединенных Штатов.
Много было проектов помочь злу и в публике, по-видимому, очень желают, чтоб все проводы были подземные (а не воздушные). Но от этого опасность, не только не уменьшится, а еще увеличится. Не существует способа изоляции, который бы обеспечивал на сколько-нибудь продолжительный срок, безопасное употребление токов столь высокого напряжения. Непременно образуются соединения с землей, а также сообщения с другими проводами, находящимися по близости, причём могут образоваться сильные вольтовы дуги, которые появятся между проводом, пробегаемым током высокого напряжения и соседними проводами и проволоками, причем эти последние, разнесут опасный, высоконапряженный ток по магазинам, фабрикам, частным домам и т. д. Таким образом, очевидно, что в этих условиях будут опасны не только сами проводы, пробегаемые высоконапряженным током, но и соседние, при других обстоятельствах совершенно невинные проволоки. Понять, что один провод, пробиваемый высоконапряженным током, будет представлять постоянную угрозу для всех соседних с ним, и эта опасность не уменьшится, даже если этот провод будет окружен отдельною трубой.
Я знаю много примеров той опасности, которую может причинить скрещение проводов (очевидно под „скрещением" г. Эдисон подразумевает образование контакта, между двумя проводами), и один особенно живо остался в моей памяти: на углу N. Williiam-street и Wall-streetв Нью-Йорке произошло скрещение подземных проводов «Эдисоновой компании освещения» (Edison Illuminating Company) и проход тока, которого напряжение было всего 110 вольтов, расплавил не только проводы, но и несколько футов чугунной трубы, в которой они помещались, и сплавил в один кусок камни мостовой, находящиеся внутри круга в 2 - 3 фута радиусом. Эта установка [имеется в виду электроустановка 110 В] произведена так, что не можете причинить никакой опасности потребителю, хотя это и обходится дороже для компании. Что было бы, если бы напряжение равнялось 2000 вольтов, вместо 110, и если бы вблизи находились сотни телефонных проволок или проводы других обществ освещения! Опасность еще увеличивается от того, что потребители, лампы которых питаются токами низкого напряжения, привыкли обращаться с ними без всяких предосторожностей.
Было бы ужасно, если бы эти лампы могли бы в известный момент оказаться опасными для жизни их владельцев вследствие того, что в них попал ток высокого напряжения из провода, работающего под высоким давлением [напряжение и давление в 1890 году еще синонимы и употребляются исходя из вкусов автора], как об этом было сказано выше.
Не говоря уже о том, что это причинило убытки, вследствие порчи проводов и аппаратов, обществу, установившему эти лампы и питающему их совершенно безопасными токами. До сих пор, несчастным случаям подвергались почти исключительно служащие в обществах электрического освещения и на телеграфе, которым, по обязанности службы приходилось работать поблизости проводов, пробиваемых роковыми токами. Несколько несчастий приключилось в Нью-Йорке с прохожими, на которых неоднократно падали проводы; но вообще говоря, опасность для публики меньше при нынешнем устройстве (т. е. при воздушных проводах), чем если бы эти опасные проводы находились близко к поверхности земли. Сообщение между двумя проводами через влажное тело или через жидкость не менее опасно, чем контакт двух воздушных проводов. Мнение о большей безопасности подземных проводов, сравнительно с воздушными, придерживается не только публика; в эту же ошибку впадают и власти города Нью- Йорка, как это доказываете резолюция, предложенная 14 октября городским головой комитету электрического контроля. Эта резолюция гласит: многочисленные смертные случаи, причиненные за последние тридцать дней проводами электрического освещения и электрической передачи энергии вполне достаточно доказывают, что обращение всех проводов в подземные, должно быть произведено как можно скорее для того, чтоб избавить от опасности жизни обитателей этого города и т. д.
Отсюда логически вытекает, что (но мнению Нью- Йоркского городского головы) человеческая жизнь будет в безопасности, как только все проводы будут подземные. Однако, если бы в Нью-Йорке была фабрика нитроглицерина и если бы захотели предотвратить опасности, которыми она угрожает, то навряд ли бы решили поместить ее под землей. Когда нужно было регламентировать давление в шаровых котлах, в видах безопасности служащих и публики, то поступали совершенно иначе, чем поступают теперь относительно электрического напряжения; а между тем оба случая вполне схожи; нужно было бы припомнить те соображения, которые привели к прекрасной системе, к установлению предельного давления пара и к периодическому инспектированию котлов. Нужно было бы приложить те же правила, чтоб гарантировать нас против опасностей, представляемых чрезмерным электрическим напряжением, опасностей гораздо больших, чем те, которые представляло паровое давление в то время, пока еще не были приняты меры, сделавшие его совершенно безвредным.
Возможно совершенная изоляция провода, по которому идет ток высокого напряжения может обеспечить временную безопасность, но с течением времени в изолирующем веществе возникают испорченные места, вследствие действия на него тока, вследствие изменения его молекулярной структуры и вследствие многих других причин. Вибрации электрического провода вызывают вибрации в изолирующем веществе. Пока это последнее сохраняет свою первоначальную упругость - изоляция надежна, но эта упругость изменяется под влиянием воздуха, (светильного) газа и т. д.; и вследствие биллионов вибраций, испытанных проводом, изолирующее вещество приходит в такое состояние, что искра статического электричества легко пробивает его. При этом образуется отверстие, или образуются отверстия, через который проникает сырость, что позволяет электрическому току перейти на близко расположенный другой провод. Иногда этому переходу еще поможет вольтова дуга, которая может в этих условиях возникнуть между двумя проводами.
Многочисленные несчастные случаи, имевшие место в Нью-Йорке, показывают до какой степени время действует на изолирующую оболочку, окружающую проволоку. Сначала все хорошо, но действие воздуха облегчает образование трещин и, если не будет установлен хороший и тщательный контроль, несчастные случаи будут все многочисленнее и многочисленнее, потому что изолировка будет от времени всё более и более портиться и потому что число проводов все увеличивается с распространением электрического освещения.
Публика может быть уверена, что помещение проводов под землей не доставит ей большей безопасности. Действие влаги, светильного газа и атмосферного воздуха будет разрушать изолировку и поведет к несчастным случаям, так как сквозь разрушенную изолирующую оболочку опасные токи высокого напряжения будут проникать, через посредство телефонных проволок или проводов, назначенных для низкого напряжения токов в дома, магазины, фабрики...
Я не имею намерения быть алармистом и, наверное, никто мне такого намерения не припишет. Но, принимая в соображение всё большее и большее распространение электрического освещения, должно признать, что властям пора принять подходящие и достаточные меры в обеспечение жизни и имущества. Мой навык в этих вопросах дает мне возможность вполне отчетливо видеть, что единственное средство предотвратить несчастные случаи - это регламентации электрического напряжения. Раз запрещено будет переступать некоторое предельное, безопасное электрическое напряжение, то для публики вопрос о большей или меньшей доброкачественности того или другого способа изоляции потеряет всякий интерес. Этот вопрос будет важен только для электропромышленников.
Употребление переменных токов высокого напряжения не имеет никакого оправдания, ни с коммерческой, ни с научной точки зрения. Их употребляют только в видах уменьшения издержек на медь (проводов) и на электрических станций, Так при освещенияи лампами с дугой, обыкновенно в каждую цепь включают (последовательно) 40 ламп; каждая лампа требует давления в 50 вольтов; таким образом при 40 лампах давление должно достигать 2000 вольтов. Если бы, вместо того, чтобы включать все эти 40 ламп в одну цепь, устроили бы 4 цепи по 10 ламп, то давление в каждой было бы всего 500 вольтов.
Вес меди, потребный на эти 4 цепи - то 10 ламп в каждой, был бы в 2,5 раза больше, чем на одну цепь в 40 ламп; таким образом, как я сказал, все дело в издержках. Я также сказал, что установки высокого давления имеют целью экономию в числе станции. Если известный округ должен быть освещен электричеством, то в его центре обыкновенно устраивают одну станцию и из неё проводят проводы к окружности, при этом, если округ, велик, то, разумеется, потребны высокие давления, но если бы в том же округе, устроить не одну, а несколько станций, то можно было бы употреблять давления гораздо меньшие. Но многочисленные, появляющиеся со всех сторон предприниматели электрического освещения, в большинстве случаев, не обладают солидными капиталами, и находятся поэтому в невозможности заботиться о безопасности публики, об интересах мелких потребителей и о других требованиях, которые в состоянии удовлетворить лишь общества, обладающие большими средствами.
Я уже сказал, что единственное средство обеспечить безопасность, это ограничить электрическое напряжение. Постоянные токи не должны бы иметь напряжение, превосходящее 600 - 700 вольтов. Что касается до переменных токов, то я затрудняюсь назвать безопасный предел для их напряжения. Их действие на мускулы столь сильно, что даже при низком напряжении нет возможности разжать руку, держащую провод, а очень может быть, что нужно немного времени, чтоб причинить смерть.
Компания электрического освещения, в которой я участвую, купила недавно патент одной вполне разработанной системы с переменным током и в протоколах найдут мой протест против этого поступка. До сих пор мне удавалось препятствовать введению этой системы и я никогда не изъявлю согласия на это. Я лично желал бы совершенно изгнать переменные токи из употребления, но моему они и опасны и не нужны. В Нью-Йорке имеется несколько тысяч подземных проводов, по которым проходить постоянный ток, совершенно безопасный, снабжающий электрической энергией тысячи потребителей. Напряжение в этой обширной сети никогда не превосходить 220 вольтов и ток, проходя через тело, даже не ощущается. Притом эта [электро]установка дает хорошие результаты с коммерческой точки зрения и я не вижу чем можно бы было оправдать введение системы, которая непременно будет лишь временной [автор предполагает, что использование переменного тока это временная мера] и которая представляет больная опасности для жизни и для имущества. Это не аргумент в пользу монополии. Если уж должна установиться в Соединенных Штатах монополия электрического освещения, то ее не задержишь и не обойдешь такими уловками как установки с переменным током, которых употребление не имеет оправдания. Я всегда был противником установок электрического освещения с переменными токами высокого напряжения (хотя и никому не мешал их употреблять) и не только потому, что они опасны, но и потому, что на них обыкновенно нельзя положиться и потому, что они не годятся для всеобщей системы распределения.
Когда я вижу усилия властей города Нью-Йорка устранить недостатки электрического освещения, то испытываю впечатление, по всей вероятности, разделяемое весьма многими. Я говорю о трудности установить, при каких условиях властям следует вмешиваться в дело. Руки властей, по-видимому, связаны и это очень жаль, так как вопрос серьезный и спешный. В Англии, в подобных случаях распоряжаются лучше. Так, пункт 6 акта об электрическом освещении 1882 года гласить: «Board of Trade (Совет коммерции) будет принимать время от времени все те меры, которым он найдет нужными в видах обеспечения публики от всяких несчастных случаев, причиняемых пожарами или другими причинами... и всякое узаконение, установленное или исправленное Советом коммерции будет во всех отношениях, начиная с этого времени, иметь такую же силу, как если бы оно было первоначально включено в концессию, приказ или специальный документ, разрешающий данное предприятие». Тот же пункт гласит: «Всякая местная власть, в районе действия которой доставка электричества разрешена концессией, приказом или специальным актом, сверх правил, установленных ею сообразно с предшествовавшими распоряжениями, может, в видах обеспечения безопасности публики, еще устанавливать, отменять или изменять статуты предприятия в видах еще лучшего обеспечения безопасности публики, всякое нарушение статутов повлечет за собой наказания, которым будут налагаться тотчас же теми путями, которые сочтут нужными. При условии, однако, что эти статуты будут считаться действительными только если они будут утверждены Board of Trade и обнародованы тем путем, каким этот Совет прикажет».
Таким образом, ответственная корпорация снабжена совершенными полномочиями для охранения безопасности публики и местные (т. е. муниципальные) власти имеют право обращаться к этому Совету, лишь только по их мнению установки электрического освещения становятся опасными для публики. Нет сомнения, что ответственность за безопасность обитателей наших городов должна бы быть вполне определена и тем, что лица, на которых лежит эта ответственность были бы обязаны принять строгие меры для ограничения электрических напряжения. Может быть, что полицейский контроль оказался бы более действенным чем Английская система. Я мало сведущ в подробностях, принятой в Нью системы инспекций над котлами, но я думаю, что она очень действительна и могла бы прекрасно служить образцом для занимающего нас случая.
Когда власть потребует, чтоб электрические напряжения не превосходили границ, вполне обеспечивающих безопасность публики и когда будут инспекторы, специально наблюдающие за этим, тогда, и только тогда, публика будет в совершенной безопасности. До тех же пор можно только ожидать новых несчастных случаев, аналогичных тем, которые мы видели за последние месяцы.
А. Т. Эдисон