五 新的電氣照明係統的誕生
不管你做什麼，要麼就做出輝煌的成就，要麼就輝煌地失敗。
必須敢幹，才有進展。我們的電燈係統並不是空想，也不是莽撞。
——托馬斯·阿爾瓦·愛迪生
為了使電燈投入使用，愛迪生必須研製出一個發電係統，這個係統能夠按照需要和各電燈開和關時的不同用電量來供電。要做到這點，就需要有較之電燈本身的發明更加驚人的智力，這項發明乃是更大的功績。愛迪生建立了第一個直流發電站，並研製了主要設備——發電機，研製了穩壓器、開關、接線盒、絕緣帶和保險絲等一係列配件，保證了電燈的設備能夠配套使用。
潛心改造發電係統
愛迪生的工作不以發明白熾燈為終點，而把這點當作整個新組織中的一個發軔。這個組織是十分複雜的。他的備忘錄中寫著：設想一個普遍而根本上能準確的分布電流的方法，在科學的意義上要滿意的，在效率上經濟上要達到實用商品化。這是一個宏大的計劃，和以“瓦斯”供給燈光一樣，要設一種導電體網形的組織，一切互相聯絡，這樣就可在任何指定的都市區域內，多方用電氣供給燈光，那麼任何部分擾動後所生的阻礙就可以減少了。
設計一種電燈，能與瓦斯燈所發的光一樣，因為習慣上已把瓦斯燈頭的光作為合用的標準。這燈一定要有一種隻需小量銅導電體環繞的性質。每一盞燈一定要對別的燈獨立。一切燈光的產生和使用都要十分的經濟，俾在商業上能與瓦斯競爭，這燈一定要耐用，公眾使用起來要容易，要安全，白熱的程度和燭光能夠耐久不變。
設一種方法要使每個用戶的電量能夠與瓦斯一樣可以算出。這樣一來，便可以在用戶的屋裏裝一個電表，廉價地和可靠地來計算電量。
設計一種導電體的網或組織，要在地下和天空中都可以安置，並隨地可以係帶使電線能由街上的總導電體引入每間建築物裏去。如在大都市裏，這些通衢地下的幹線所在之處，一定要有保護導線管來保護銅導電體，這些管遇必需時，也要裝置紮帶的。這導線體和導線管又一定要裝配容人洞，接線盒，連接法，和許多各種附屬品，使保險盒完全普遍的電氣傳布。
設計一種方法，使在一個電氣傳布的廣區內的各處，須常常維持著一種實際的平衡的電流壓力，所有一切燈蓋無論總發電處相離遠近，都可在任何時間供給同等的光量，並與所置燭光的數量多少無關；而且遇電流突起和強烈的起落而生的驟然的力量，使電燈能夠抵拒破裂。同時又需一種方法，要使光區中各處所發生電流的“電流壓力”須有規則，並附以幾種機械指示出區內各處的壓力是怎樣。
計劃功效很高的發電機，現在還沒有的，能夠經濟地把高速率機器的汽力變為電力；而且設法使他們和外麵消耗的電路能聯接和拆離，又要使他們的負載平衡，並按總站起落的需要而更正所用發電機的數量。並且安置有蒸汽機、電氣機和其他輔助機件的完備電站，可以不絕地運用並保證其功效。
發明安全的機件，使電流在任何導電體上不致有電量超過的弊端而發生火災及其他意外；並且發明停止及進行電流的電鑰、電擎、套座及其他器具；並設法創立內部電路使電流通入建築物裏的燈架及套座。
設計一種商業上效率甚高的電動機，借助總站發生的電流和由都市街道上所裝置的總導電體網絡所分布出來的電流，用以啟動起重機、印刷機、車床、風扇、風箱等等。
從愛迪生的計劃來看，這是一個嶄新的、複雜的係統。
愛迪生的電燈設想的中心，一直是如何從總的發電裝置向廣大地區輸送電力。為實現他的理想，他視發電機的改革為最緊迫的事情。當1878年底，愛迪生第一次製成白熾燈時，他曾表示“現在我有了發電的機器，就可以盡情地試驗。我有如此之多的試驗設備，這就使我具備了擊敗他人的基礎”。此話如果在電燈製造方麵是事實，那麼在發電和輸電係統的製造方麵就更千真萬確。
當時，電燈最基本的發電機隻有不完善的磁石式發電機，換能效率最高的電機，也隻能利用輸入能量的40%。
於是愛迪生心想：功能不好，一定是什麼地方有缺陷，隻要檢查一下發電機，一定能夠加以改良，而造成一種功能非常好的發電機。
愛迪生充滿著強烈的決心和自信。1879年夏天，他開始改進發電機。首先，為了獲得強大的磁力，他開始研究發電機的構造和關於纏繞電圈的方法。
他調查了電流的大小和磁力的強度後發現，即使加入超出某一程度的電流，磁力也隻能達到某一限度，並不會再增加，這種現象被稱為飽和。發現了這種現象後，就可對電流加以控製而使之不流到外麵去。
愛迪生也發現雲母是一種非常優秀的絕緣體。
愛迪生就這樣詳細調查了發電機的每個部分，並且作各種研究和實驗，結果發明了比原來功能更大的發電機。
克魯西造成第一具愛迪生式實用機，經試用效果良好。
1880年，愛迪生於門羅公園準備試驗樣機，10具為一組，各有8馬力。由低速汽機及繁複杆軸引動，虛耗太大。於是，他又決定並10小機為一大機，改低速汽機為高速式，易杆軸間隔為直接聯結法。第二年年初即告成功。這就是被稱為“長腰瑪麗·安”的當時最大的發電機(重1100磅)。第一次試車之後，愛迪生親自宣布，該機的發電率為90%。許多專家都對此表示懷疑。事實上，該機的電能轉換率為82%，即便如此，這也夠得上是驚人的成就了，因為它意味著愛迪生現在將發電機效率提高了一倍以上，並且這種發電方式一直沿用至今。
“世紀的魔術師，又有了新發明。這種發明，就是能產生很大電源的優良機器。”人們對於愛迪生所發明的新式發電機的評論消息，迅速傳開了。
有些學者聽到這種傳言，大罵“愛迪生是個騙子，他絕對不能由能源不滅的法則中，製造出出量大於入量的機器。”
的確，製造出出量大於入量的機器是不可能的，即使是新式發電機，也不會有這種現象。那是人們錯誤的觀念。
其實愛迪生對於新式發電機，從來就沒有說過那些話。隻是因為愛迪生常被人視為“魔術師”，所以有人就在傳聞裏添油加醋，以致發生這種無中生有的事情。
現在，愛迪生把注意力集中在電流的分布上，他竭力設法把已經發現的幾個缺點改正過來。其中有一個缺點便是在離發電機最遠端的燈光因為電壓的“降落”而暗淡不明。由於電線的阻力，在最遠處的燈的燭光隻抵上發電機附近燈光的2/3。
另外一個問題是，銅的消耗量太大。從總線上分出的電線像樹枝一樣分布到遙遠的地方去，這種分布方法造成了電的浪費，妨礙了電燈的廣大應用。
愛迪生經過多次試驗後，想出了一種新的分布方法，即把電線裝攀在街道的兩旁，一端和接線匣相連接，愛迪生稱它為“總線”。用戶和路燈的支線便可以從這些電線上接出來，不必直接和中央電廠連接。這樣在中央電廠和總線之間可以用相對很細的“饋電”線聯接。
這種布局的結果頗為驚人。經過計算，使用這種饋電係統比樹枝式的舊式分布法節約7/8的銅，同時電線中的電壓降落和耗損也可以減少很多。這方法隻有饋電線上有電位降落，但這是不會影響電燈的亮度的。輸送電流至總線上的電位相當於電燈的平均電壓，愛迪生采用的是110伏。
愛迪生打算在紐約安裝他的電燈係統。但是那些銀行家們對此還是猶豫不決，因為這需要很大的投資。從保險考慮，他們要愛迪生先在門羅公園裝置一個完全的小型電燈係統，如果成功，而且價格要比用煤氣燈低廉的話，那他們才肯投資。
愛迪生派人到城中去調查，了解哪些戶願意改用電燈，全城工廠的機器的馬力數又有多少。他們在地圖上標明了每一架起重機、汽鍋和火牆等機器的所在地。愛迪生對助手們提供的地圖和數據一一作了研究。為了計算每家每戶以至整個區域的煤氣消耗量，愛迪生又雇了一個人，叫他整日的在街上數著每小時中點燃的煤氣燈的盞數，一直到午夜才停止。
同時，門羅公園的工人們已開始挖掘地溝，準備試驗電線的新的布置方法。他們把供電線放在挖有槽紋的木條中，一同埋於地下。當電流通過時，發生了嚴重的“漏電”現象，整個東西隻好重新發掘出來。愛迪生把豪厄爾(Wilson How#ell )叫了來，對他說道：“把槽蓋揭開了，用煤焦油倒在電線四周試試看。”可是仍然漏電。“隻用一根單獨的總線試一下。”他又下了第二個命令。後來又用粘性的石粉試驗，結果也失敗了。愛迪生覺得這樣胡亂的瞎試是不會成功的，他就叫豪厄爾在書籍中去找絕緣的方法，限他在兩個星期中把研究的結果報告他。
豪厄爾查遍了所有關於絕緣材料的文獻。然後，就將每種可能適用的材料投入試驗。最後證明，最佳材料是在氧化亞麻子油中摻入石蠟再加進少許蜂蠟，放入瀝青中煮沸所得的膠液。用這種膠液作保護層絕緣效果最好。經過試驗，電線果真不漏電了。
早期用電的計量方法存在問題，直至1880年秋，愛迪生還在探索著解決這一問題的途徑。向來對於弧光燈計算電費，隻認作每燈每夜燃若幹光時，共經若幹夜，而定其值。遇未燃時間，照除。按月向用戶征收。他手下的人員雖然被分成許多工作隊，但能向愛迪生提出新鮮設想的卻寥寥無幾。愛迪生經過多次試驗，終於解決了電的計量問題。他使用了電鍍原理，即根據通電量的不同，就有不同量的金屬從陽極流向陰極的原理。通入顧客房間的電流有極小的一部分被引出一對電池，每隻電池都有兩塊浸在硫酸鋅溶液裏的鋅板。兩塊電池的鋅板成串聯相接，造成相互製約。用戶使用的電流量，與從陽極鋅板流向陰極鋅板的金屬重量成正比。這樣，隻須稱一稱金屬的重量，就可以得出用電量的度數。
12月初的某一天傍晚，門羅公園的電燈突然慢慢地暗下去了，愛迪生的電燈係統這時忽然損壞了。過了一些時候，愛迪生手下的人員查明了原因，發現水池中的水幹竭了，汽鍋因此走得太慢，蒸汽也便發不出了。於是他們把愛迪生找了來。
愛迪生叫克魯西趕快乘電氣火車到古利礦去，趕快裝起一個抽水站來。他又叫休斯火速地趕到紐約去采辦水管，在那“抽水村”和機器廠間裝設起一個半裏長的水管線來。不久電光又重新明亮地照耀了。
另外的困難又出現了。濺在地板上的水銀由於蒸發作用變成蒸氣混入空氣中，有的工人吸入這蒸氣後，牙齦都變得十分軟弱，說話時也會搖動作聲。愛迪生吸取法國製鏡廠的經驗，要工人們應用碘化物，克服了這種困難。
在地下建供電網，當然有可能出現危險和災難，為此他們受到了煤氣公司的攻擊，所以必須做好宣傳工作。愛迪生邀請紐約市的參議員到門羅公司來參觀，為他們作白熾燈的表演。
那批市參議員到達門羅公園時，天色已經很暗了，火車站和通實驗室的街上都點著明亮的電燈。他們和愛迪生等見麵後，便分為若幹小組，分別由人領了去參觀。
在辦公室，愛迪生把紐約下部的地圖和他根據調查結果而計劃的中央電廠和地下電線的位置圖樣給大家觀看。在全屋的各室中，各有人負責講解：克魯西在機器廠中，維爾在發電機旁，勞孫在礦石試驗室中，傑爾在機器室裏。
觀察完畢後，大家都聚集在實驗室的前麵，觀看那一列列的街燈和那點著燈光的屋子。
他們注視著時，愛迪生慢慢地把燈光熄滅，隨後又把它轉回原來亮度，那些知名人士見了都稱奇不止。貝格侖(Ernest Berggren )曾說道：“那時地上積了很多的雪，當電燈點亮時，那種奇麗的情景是叫人難以忘懷的。”
電燈表演完畢後，愛迪生又在樓上作了一個真筆電報機的表演。當時隻有一盞燈照著。
大家都圍集於那屋角時，愛迪生突然命令道：“把電燈全開起來！”一陣耀目的亮光發了出來，在室中的另一端立刻顯現出許多長桌，上麵擺放著特地從代爾魔尼克飯店辦來的晚餐。參議員們對於愛迪生的工作稱讚不已。愛迪生的專利律師維爾布起立，再三地為愛迪生的電燈係統鼓吹。《紐約先驅報》稱愛迪生的這次表演“是一次不容否定的成功，尤其是在他的客人痛飲香檳方麵”。盡管紐約市長曾試圖投否決票，但愛迪生還是得到了在紐約市街道下鋪設電線的權利。
紐約第5號大街
1881年2月，愛迪生將總部遷到了紐約第5號大街。在第5號大街上65號有一幢4層樓房。這是一幢壯麗的古舊大廈，外麵用棕色石塊砌成。愛迪生電燈公司把這房子用來作為在紐約開展業務的總部。一天下午，愛迪生和克拉克踏進紐約第5號大街65號樓房。克拉克寫道：“他和我一直奔上樓去，他一邊對我說道：‘我們已經決定派你做這公司的總工程師了。這是你的辦公室，家具今天下午就要送來的。你的寢室在樓上，家具也給你辦好了，過一會兒就送來。我希望你以後能夠全天在這裏工作。’”這樣多的好消息一時把克拉克的頭腦弄得昏亂起來。而當他聽得他的薪金將非常大時，他的頭腦更加昏亂了。
愛迪生將總部遷到紐約5號大街以後，繼續做研究電表的工作。傑爾在他2月24日的日記中曾這樣寫著：“今天做了一天的電表工作。到晚上我們把公園點亮了。愛迪生也在，後來我們又開動那架大發電機，速率為每分鍾535轉，電壓100伏。我們把所有的燈全點亮了，工作很順利，愛迪生也很高興。晚上12時停止工作，我們下樓去喝了一些酒，慶祝發電機的成功。到上床睡覺已經2點了。”
解除了無數的麻煩和困難之後，這架巨大的發電機現在裝置完成了，它的龐大的外觀就是愛迪生的工人們也望而生畏。電機師們從來沒有見過這樣巨大的機器。全機共重8噸。克拉克曾說道：“我記得很清楚，那天晚上，愛迪生、克魯西和蘇格蘭工程師荷德(Jack hood )和實驗室中的一群助手們孩子們都在場，此外又有著名的蒸汽機發明家波特和我。那時波特站在節流器旁邊。我執著速度指示器，愛迪生拿著時針，計算著那發電機的速率。
“我們逐漸地把蒸汽機開快起來，電樞也逐漸地加快著，最後，那節速器也轉到了最高點，蒸汽機上一切轉動著的機件都好像蒼蠅翼子似的模糊而有些透明了。發出的聲響一直傳播到鄰近的一家鐵鏟廠的鍛鐵場上，這種聲音是非常可怕的。
“‘好！’愛迪生大聲的喊了出來，我於是把速度指示器插了上去。‘好！’他又叫了一聲，指示機也就拔了出來，速度每分鍾750轉。這時大家都逃出了蒸汽間，蹲在窗口外往裏麵探望著。”
愛迪生曾說道：“我們在節流器上繞了一根鏈條，穿過窗口接到一個木棚中去。我們的機器廠是建立在新澤西的小丘上的，當蒸汽機的速率開到每分鍾300轉以上時，整個小山都震動起來了。
“我們關停了蒸汽機，重新調整了一下，在經過許多的困難後，我們終於把它開到每分鍾700轉。但是你必須看著它轉動，為什麼呢？因為那根連接杆不時會跳上來，她想把整個小山都舉起來呢！後來我們把速度降至350轉，才把它馴服了，這個速度也便是我所需要的。”
愛迪生對於這方麵的工作比以前更加熱心了，他計劃再造一架更大的機器，這也許可以把第一架上的缺點完全糾正過來。
早在1880年夏，愛迪生就意識到白熾燈的研究無論還有什麼困難，已經離成功不遠了。他不僅預見了前景的發展方式，而且也預見了它的規模，以及將給自己的機構帶來的一係列的變化。這樣，他決定把愛德華特·約翰遜從倫敦調回。
約翰遜回到美國，向愛迪生推薦了一位才華出眾的英國青年，這就是古勞德上校的秘書塞繆爾·英索爾。兩年以前英索爾在《斯克利伯納月刊》上讀到《與愛迪生共同度過的一個夜晚》的文章之後，一夜之間就成了愛迪生的崇拜者。英索爾在1881年的一個黃昏抵達紐約。他上岸後，在愛迪生實驗室裏，他們互相打量了許久，英索爾真想失望地說：“上帝呀，他如此年青！”這與他心目中的偶像相差甚遠。其時，愛迪生想說的也是這樣一句失望的話，因為英索爾當時21歲，但看上去隻有十六七歲，與愛迪生在休倫港賣報時差不了多少。慶幸的是，他們還是決定互相接納對方。由於愛迪生的秘書在1881年1月辭職，英索爾被推薦做愛迪生的秘書工作。
在1881年2月以前，很長一段時間，愛迪生不止發了一筆財，但從此以後的12年間，由於他的電力事業的成功需要越來越複雜的金融管理，他本來會陷入困境，可是因為愛迪生幸運地獲得了一位在這方麵具有豐富知識的人而得以幸免。
愛迪生向英索爾灌輸自己的經營哲學和取得成功的條件。“不管你做什麼，要麼就做出輝煌的成就，要麼就輝煌地失敗。必須敢幹，才有進展。”根據規定，隻有符合紐約市煤氣公司管理法的公司才能從事照明事業。1880年12月17日，愛迪生成立了紐約愛迪生電力照明公司。當時，準備在紐約市建立電燈係統的還有布魯什公司、馬克沁公司、雅布羅克考夫公司、索耶公司和格萊姆公司。因此，成功的條件不僅取決於燈泡本身的性能，還取決於照明係統的輔助設備。愛迪生在與英索爾會麵的一個小時之內就對這位青年講清了這一點。
英索爾說：“剛剛吃過晚飯，我們就坐下來。他解釋說，他必須創建三、四個製造公司，來生產發電機、電燈、地下電纜，這些東西都是在紐約建立第一個電燈照明區所必備的。他從口袋裏掏出一個錢包，告訴我他在德萊克塞爾——摩根公司存有7．8萬美元，問我何處可以找齊不足的數目。”
英索爾對愛迪生的財政事物早有全麵深入的了解，因此毫不遲疑地作出了回答。現金很快到手，製造輔助設備的公司也隨之成立，愛迪生決定先在紐約地區實現他的計劃。供電目標主要是銀行，也包括商行和私人住宅，還有那些不僅需要電力照明，也需要電力充當能源的工廠。
英索爾幫助愛迪生弄到了建立中心發電站的資金和特許權以後，接著又同愛迪生一起找到了一塊寬50英尺、長100英尺的地皮，打算在上麵建造一個發電站，向一個麵積半平方英裏的地區供電。
中心發電站地址被確定在珍珠街255—75號。珍珠街附近地區包括華爾街金融區的很大一部分，愛迪生之所以把廠址選在珍珠街，是因為在他看來，隻要電燈在這裏取得成功，就可立刻把華爾街的那些人爭取過來。而有了這些人的支持，電燈照明就能普及全國。為了避免城市官員和提供資金的銀行家們的反對，愛迪生決定不采用架空電線的辦法，而不惜多花錢把電線埋在地下。為了做到這一點，他發明了新的管道係統，並建立了關於絕緣的新標準，這些標準後來被收進了紐約最早的關於電力的法律條文之中。
如果愛迪生碰到了一個意想不到的問題，他總是把它變作發表另一次興高采烈的談話機會。“我在報紙上一再作出過保證，紐約的中心大電站將於某年某月某日動工興建。所以要作出這些保證，主要是為了不斷鼓起我的股東們的勇氣，因為他們自然都希望逾越常情，快些發財。”建珍珠街電站大約用去了60萬美元。“這是我所經手的最大的、責任最重的一件事，”愛迪生回憶說。“這在世界上是沒有先例的……。我們的全部器械、設備和部件，都是自己設計、自己製造的。我們的工作人員全都是新手，沒有建設中心電站的經驗。把一股強大的電流輸入地下的導線，可能會發生什麼情況，誰都無法預言……。那時候，煤氣公司是我們的死敵，它們密切地注視著我們的每一個行動，準備在我們出現哪怕是最小的失誤時向我們撲來。”