ג'ורג' וסטינגהאוס

תחילת דרכו

וסטינגהאוס היה בנו של בעל בית מלאכה אשר נודע בכשרונו בעסקים ובעבודה. כבר בגיל 19 המציא וסטינגהאוס את מנוע הקיטור הרוטציוני. בגיל 21 הוא המציא "מחליף קרון", מתקן שנועד להנחות קרון רכבת שנשמט מן הפסים בחזרה אל נתיבו וכן שכלול למסוט רכבת. בתקופה זו ראה התנגשות רכבות שבה שני נהגי הקטר ראו זה את זה אולם לא יכלו למנוע את ההתנגשות כיוון שבלימת הרכבת נעשה על ידי הפעלת הבלמים בכל קרון לחוד, על ידי מעבר מהיר של האחראי לבלימה מקרון לקרון. בשנת 1869, בהיותו בן 22, המציא וסטינגהאוס מערכת בלימה בלחץ אוויר, המאפשרת הפעלה מרכזית של הבלימה בכל הרכבת. במערכת שפיתח קיים מדחס בקטר הרכבת וכן מכל לחץ אוויר עם שסתום בכל אחד מן הקרונות. הרכבת כולה מחוברת בצינור לחץ אוויר, בעל חיבורים גמישים בין הקרונות, באמצעותם מתמלאים מכלי האוויר המפעילים את הבלמים. המערכת מוגנת מפני תקלה על ידי כך שנפילה בלחץ האוויר גורמת להפעלת הבלמים ולעצירת הרכבת. ההמצאה נרשמה כפטנט ב־5 במרץ 1872. על יסוד ההמצאה קמה חברת בלמי האוויר של וסטינגהאוס (Westinghouse Air Brake Company, WABCO) אשר פיתחה את הפטנט, ייצרה ושיווקה אותו. מערכת זו הפכה לתקופה מסוימת לתקן המקובל ברכבות ואף בימינו מערכות הבלמים ברכבות מבוססות על פיתוחים על המצאה זו. וסטינגהאוס פיתח שיכלולים רבים במערכות האיתות של רכבות ובשנת 1881 הוא יסד את חברת האיחוד לאיתות ולעיתוק (Union Switch and Signal Company) אשר עסקה בייצור מערכות איתות ועיתוק למסילות רכבת.

חשמל ו"מלחמת הזרמים"

אדיסון היה בין המפתחים של נורת הליבון החשמלית והבין את הצורך בפיתוח רשת חשמל אשר תספק כוח להפעלת הנורות. ב־4 בספטמבר 1882 הפעיל אדיסון את רשת החשמל הראשונה אשר פעלה בזרם ישר במתח של 110 וולט וסיפקה חשמל ל־59 לקוחות במנהטן, סמוך למעבדתו. בשנים הסמוכות המשיכו אחרים ושכללו את נורת הליבון והפכו אותה לאמינה יותר.
התעניינותו של וסטינגהאוס ברשת לאספקת גז ובקווי טלפון הובילו אותו באופן טבעי להתעניין אף ברשתות לאספקת חשמל. הוא בדק את מבנה רשת החשמל של אדיסון והגיע למסקנה כי היא אינה יעילה דיה כדי לספק מספר צרכנים גדול. רשת החשמל של אדיסון הייתה מבוססת על מתח נמוך בזרם ישר, החיסרון שלה היה חוסר יציבות של המתח חשמלי עקב שינויים בצריכה וכן הפסקות חשמל תדירות. מספר ממציאים אירופים עבדו על פיתוח מערכת לאספקת זרם חילופין. מערכת זרם חילופין איפשרה אספקת חשמל במתח גבוה יותר באמצעות שנאים, ואז הפחתת המתח באמצעות שנאי הסמוך לצרכן.
שימוש בשנאי חשמלי יעיל, אשר פותח על ידי הצרפתי לוסיאן גולר והאנגלי ג'ון דיקסון גיבס, הודגם בשנת 1881 בלונדון ולכד את תשומת לבו של וסטינהאוס. שנאי זה היה קל יחסית לייצור ומתאים לרשתות גדולות. בשנת 1885 יבא וסטינגהאוס לארצות הברית מספר שנאים וכן גנרטור חשמלי לזרם חילופין מתוצרת סימנס והחל מנסה בניית רשת לאספקת חשמל בפיטסבורג. לאחר ששיכלל ושיפר את השנאי, הצליח וסטינגהאוס לבנות רשת חשמל יעילה לזרם חילופין. בשנת 1886 וסטינגהאוס יחד עם ויליאם סטנלי התקינו רשת אספקת חשמל בזרם חילופין ובמתח משתנה בגרייט ברינגטון שבמסצ'וסטס. הגנרטור היה הידרואלקטרי והפיק מתח של 500 וולט בזרם חילופין. באמצעות השנאי הועלה המתח ל־3,000 וולט ובסמוך לצרכנים הורד באמצעות שנאי ל־100 וולט כדי להפעיל את נורות החשמל. באותה שנה יסד וסטינגהאוס את "חברת וסטינגהאוס לחשמל וליצור" אשר שמה שונה בשנת 1889 ל"חברת החשמל וסטינגהאוס".
בתוך שנה התקין וסטינגהאוס 30 רשתות חשמל נוספות, אולם התפשטות הרשת הוגבלה כיוון שלא פותחה מערכת למדידת הצריכה וכן מנוע חשמלי הפועל בזרם חילופין. בשנת 1888 פיתח וסטינגהאוס יחד עם מהנדס שעבד בשירותו, אוליבר שלנגר, מד צריכת חשמל, אשר דמה למד צריכת גז. העקרון שבבסיס מד הצריכה שפיתח וסטינגהאוס נמצא בשימוש עד היום. למזלו של וסטינגהאוס, הממציא ניקולה טסלה פיתח כבר את עקרונות המנוע החשמלי לזרם חילופין. וסטינגהאוס יצר קשר עם טסלה, לאחר שזה הפסיק את עבודתו עם אדיסון, ורשם זכויות פטנט על מנוע זרם החילופין של טסלה. בשנת 1883 פיתח טסלה מנוע השראה אלקטרומגנטית ראשון.
וסטינגהאוס גייס את טסלה כיועץ לחברתו למשך שנה והחל משנת 1888 החל בייצור בקנה מידה גדול של מנועי השראה אלקטרומגנטית. על בסיס פיתוח זה נבנתה מערכת אספקת החשמל המודרנית בארצות הברית: זרם חילופין, תלת־פאזי, בתדר 60 הרץ, גבוה דיו כדי למנוע הבהוב בתאורה, אולם נמוך דיו כדי להפחית את אובדן הכוח. נתונים אלה אף הם נקבעו על ידי טסלה.
פיתוח וקידום רשת חשמל בזרם חילופין הובילה את וסטינגהאוס לעימות מר עם אדיסון ומערכת הזרם הישר שאותה פיתח. העימות בין השנים נודע בשם "מלחמת הזרמים". אדיסון טען כי זרם גבוה הוא מסוכן מטבעו ומנגד טען וסטינגהאוס כי ניתן למזער את הסיכון וכי יתרונות זרם החילופין עולים על חסרונותיו. אדיסון ניסה לקדם חקיקה במספר מדינות אשר תגביל את המתח המותר ברשת ל־800 וולט, אולם נכשל.
בשנת 1887 הגיע העימות בין השניים לממדים מגוחכים. ועדה מיוחדת במדינת ניו יורק פנתה לאדיסון כדי שייעץ לה באשר לדרך הטובה ביותר להוציא להורג אסירים שנידונו למוות. תחילה סירב אדיסון לפנייה. אולם משראה כי רשתות החשמל שפורש וסטינגהאוס פושטות בכל עבר, הוא ראה בפנייה אליו הזדמנות להביס את יריבו. אדיסון שכר מהנדס שלא עבד תחתיו, הרולד פ. בראון, כדי שיערוך הדגמה פומבית שבה חיות תחושמלנה למוות על ידי זרם חילופין. לאחר מכן פנה אדיסון לוועדה והודיע כי זרם חילופין הוא כה קטלני עד שאדם שיחושמל ימות באופן מיידי, ולכן זו הדרך הטובה ביותר להוציא להורג. לאור פרסומו, המלצתו אומצה באופן מיידי.
מטרתו מאחורי המהלך הייתה להציג את זרם החילופין כמסוכן יותר מהזרם הישר, ומכאן להציג את הזרם הישר כמתאים יותר להפצה נרחבת.
הרולד בראון מכר למדינת ניו יורק את הציוד לביצוע ההוצאה להורג בחשמל במחיר של 8,000 דולר. באוגוסט 1890, היה הנידון למוות ויליאם קמלר הראשון אשר נועד להיות מוצא להורג בחשמל. וסטינגהאוס שכר את שירותיו של עורך דין מן השורה הראשונה כדי שיגן על קמלר ויטען כי ביצוע העונש בדרך זו הוא בבחינת עונש אכזרי ובלתי רגיל. ההוצאה להורג התקיימה ואכן הייתה ארוכה מן הרגיל וקשה, דבר שהוביל את וסטינגהאוס להעיר כי היה ניתן לבצעה ביעילות גדולה יותר באמצעות גרזן. אדיסון נכשל בכל ניסיונותיו להוריד מקרנה של רשת החשמל בזרם חילופין ואף חברת ג'נרל אלקטריק, אשר מיזגה לתוכה את חברת החשמל של אדיסון בשנת 1892, החליטה להתחיל ולייצר זרם חילופין.

שנותיו המאוחרות

בשנת 1893 זכה וסטינגהאוס להכרה משמעותית כאשר לחברתו הוענק החוזה להקמת רשת חשמל בזרם חילופין לתערוכה העולמית של שיקגו. צעד שהביא לתהודה ציבורית חיובית לשיטתו של וסטינגהאוס. וסטינגהאוס אף זכה בחוזה להקמת רשת חשמל למרחק גדול מתחנת הכוח במפלי הניאגרה לעיר באפלו בניו יורק, מרחק של 40 קילומטר משם.
ככל שהתפשטו רשתות החשמל בזרם חילופין עלתה התעניינותו של וסטינגהאוס בייצור חשמל. בתחילה עיקר הייצור היה הידרואלקטרי, בסמוך למקורות מים זורמים ובמקומות שבהם לא היה מקור כוח הידרואלקטרי הופק החשמל במנועי קיטור. וסטינגהאוס חש שמנועי הקיטור אינם יעילים דיים ושאף לפתח מנוע סיבובי יעיל יותר. בשנת 1884 קנה וסטינגהאוס את הזכויות להמצאתו של הבריטי צ'ארלס אלג'רנון פרסונס לטורבינת קיטור, ושיפר טכנולוגיה זו לקנה מידה גדול יותר. בשנת 1898 הפעיל וסטינגהאוס יחידה לייצור 300 קילו ואט חשמל במפעל שלו לייצור בלמי רכבות. בשנת 1899 הוא התקין יחידה ליצור 1.5 מגה ואט חשמל, במהירות של 1,200 סיבובים בדקה, בתחנת הכוח של הארטפורד.
וסטינגהאוס אף פיתח טורבינות קיטור למנועים ימיים. טורבינות אשר היו יעילות ביותר במהירות 3,000 סיבובים בדקה, בעוד מדחף של אונייה מסתובב במהירות של כ־100 סיבובים בדקה. וסטינגהאוס פיתח מערכת להעברה יעילה של הכוח מן הטורבינה למהירות המתאימה למדחף.
וסטינגהאוס המשיך להמציא ולפתח טכנולוגיות יישומיות כמעט כל חייו.