Pirmoji trifazė transmisija iš Laufen į Frankfurtą

Pats bendriausias ir pirmasis techninis kintamosios srovės technologijos principų įsikūnijimas buvo garsioji Laufen-Frankfurt transmisija, kuri yra tokia svarbi visumos kūrimui ir plėtrai. AC technologija.

175 km atstumu nuo Frankfurto prie Maino (netoli Heilbronn miesto) Laufeno mieste veikė nedidelė cemento gamykla, kuri savo energijos poreikiams naudojo Neckar upės energiją. 1890 m. kilo mintis apie energijos perdavimą Frankfurte, o vokiečių pramonininkas ir išradėjas Oskaras von Mülleris (1855–1934) pradėjo derėtis su įvairiomis įmonėmis šiuo klausimu.

Metų pabaigoje buvo nuspręsta, kad cemento gamykla savo turbiną tieks Neckarui, Maschinenfabrik Oerlikon – Laufen generatorių, o General Electricity Company (AEG) – elektros variklį Frankfurtui.

Perdavimo liniją iš Laufeno į Frankfurtą abi įmonės gamino kartu, tačiau nuo pat pirmųjų žingsnių elektrotechnikai teko susidurti su tam tikrais sunkumais.Oskarui fon Milleriui ir kitiems šio verslo propaguotojams teko įveikti nemažai žemės savininkų ir verslo kliūčių.

Rusų išradėjas Michailas Osipovičius Dolivo-Dobrovolskis (1861-1919) AEG įmonėje dirbo nuo 1887 m. Būdamas šioje įmonėje M. O. Dolivo-Dobrovolsky baigė savo garsųjį trifazės srovės darbą, kuris išgarsino autorių visame pasaulyje ir sukėlė revoliuciją elektros energijos naudojimo ir perdavimo technikoje.

Jis gavo keletą patentų trifaziams transformatoriams, varikliams ir generatoriams. Įdomu ir tai, kad jo transformatoriaus konstrukcija iki šiol buvo išsaugota praktiškai be esminių pakeitimų.

M. O. Dolivo-Dobrovolskis

Būtent Dolivo-Dobrovolski pirmasis atkreipė dėmesį į techninį sprendimą, leidžiantį žymiai sutaupyti varinių elektros linijų – trifazių linijų naudojimą kintamosios srovės perdavimo sistemoms. Jo dėka prasidėjo naujas įmonės plėtros etapas. AEG, kuri pasirodė esanti monopolinė svarbiausių patentų naujos dabartinės sistemos srityje.

Pagrindiniai mokslo, techninės spaudos ir inžinerijos sluoksniai tuo metu neigiamai reagavo į perdavimo projektą ir prognozavo, kad Frankfurtą pasieks tik 5% energijos. Daug nerimo kėlė telefono linijų likimas. Apskritai pirmasis trifazis perdavimas susidūrė su tokiu pat priešišku pasipriešinimu kaip ir pirmieji geležinkeliai, pirmasis nuolatinės srovės perdavimas ir pan.

Tačiau linija pastatyta. Ją sudaro trys variniai laidininkai, pakabinti ant polių 8 m aukštyje.Trifazei oro linijai prireikė apie 3000 polių, 9000 alyvos izoliatorių ir 60 tonų 4 mm skersmens varinės vielos. Aviakompanija daugiausia buvo vykdoma geležinkeliu.

Srovė perduodama esant 8500 V įtampai (tuo metu buvo atliktos dar dvi eksperimentų serijos, kurių metu perduodamos srovės įtampa padidėjo iki 15000 ir 25000 V) iš Laufeno Frankfurte prie Maino. Trifazė elektros linija buvo paleista Frankfurte per Tarptautinę elektrotechnikos parodą 1891 m. Šioje parodoje pirmą kartą buvo parodyta trifazė srovė kaip nauja sistema.

Visą transmisiją suprojektavo ir pagamino AEG ir Maschinenfabrik Oerlikon, vadovaujami Oskaro von Millerio ir Michailo Osipovičiaus Dolivo-Dobrovolsky. Transformatorių instaliaciją, generatorius ir alyvos izoliatorius suprojektavo Charlesas Brownas jaunesnysis (1863 — 1924), dizaineris ir inžinierius, išradėjas ir verslininkas, palikęs ryškų pėdsaką technikos istorijoje.

Oficialus pirmojo aukštos įtampos trifazio elektros perdavimo pristatymas Tarptautinėje elektrotechnikos parodoje įvyko antradienį, 1891 m. rugpjūčio 25 d., 12 val. Pirmasis bandomasis paleidimas baigėsi keliomis dienomis anksčiau.

Laufene turbina maitina trifazį Braun generatorių. Tai tipiškas 90-ųjų automobilis. XIX a., vienas pirmųjų trifazių generatorių. Čia elektromagnetas sukasi prieš jį supančią stacionarią armatūrą.

Armatūra susideda iš 96 strypų, sujungtų trimis apvijomis, kurių kiekvienoje srovė pasikeitė, kai fazės poslinkis buvo 120 °. Statoriaus srovė esant pilnai apkrovai siekė iki 1400 A, todėl reikėjo naudoti storus, beveik 30 mm skersmens varinius strypus ir karščiui atsparią izoliaciją naudojant asbestinius vamzdžius.

Akumuliatorių tiekiama žadinimo srovė į rotorių tiekiama per du varinius laidus, kurie yra pritvirtinti prie ritinėlių žiedų generatoriaus priekyje prie ašies. Generatoriaus vardinis greitis yra 150 aps./min.Trifazės kintamos srovės dažnis buvo 40 Hz.

Šis generatorius suteikia 55 V srovę, kurią sustiprina transformatorius. Frankfurte dar vienas transformatorius sumažėjo iki 65 V. Buvo naudojami du alyva aušinami transformatoriai – vienas 100 kVA iš AEG ir kitas 150 kVA iš Maschinenfabrik Oerlikon.

Laufeno traukinių stotis

Elektros parodoje Frankfurte srovę varo 100 AG trifazis Dolivo-Dobrovolsky variklis. kaimas, kuriame veikė hidraulinis siurblys, tiekęs vandenį ryškiai apšviestam dešimties metrų dekoratyviniam kriokliui.

Tuo metu tai buvo galingiausias trifazis asinchroninis variklis pasaulyje. Be to, parodą apšvietė 1000 kaitrinių elektros lempų, kurių centre buvo užrašas „Laufen-Frankfurt Power Line“. Žemiau yra linijos ilgis – 175 km, o šone – eksperimentą atlikusių įmonių pavadinimai – „Oerlikon“ ir „AEG“.

Dolivo-Dobrovolski elektros variklis

Laufeno-Frankfurto perdavimo schema

„Laufen-Frankfurt“ transmisija buvo plačiai ištirta. Ekspertų komisija atliko išsamius mašinų bandymus.

Šios komisijos išvados yra tokios: elektros energijos perdavimas 170 km atstumu kintamąja srove esant 8500 V įtampai plika varine viela tiekia nuo 68,5% iki 75,2% Laufeno generuojamos energijos į Frankfurtą. Perdavimo nuostolius ribojo laidų varža. Pajėgumo poveikis buvo visiškai nereikšmingas. Transmisija buvo tokia pat sklandi, saugi ir teisinga, kaip ir esant kelių šimtų voltų įtampai ir kelių metrų atstumu.

Ši išvada turėjo didelę istorinę reikšmę, nes per Laufen-Frankfurt transmisiją sujungė visas naujosios elektrotechnikos jungtis, įskaitant trifazį generatorių ir variklį, transformatorių ir aukštos įtampos kintamąją įtampą.

Pagal patikros komisijos dokumentus Charleso Browno trifazis dinamas parodė 93,5 % efektyvumą. krovinys buvo 190 litrų. c) Transformatorių naudingumo koeficientas yra 96%.

Kintamosios srovės technologijoje adekvačią formą įgavo principas mechaninę energiją paversti elektra ir elektros energiją vėl paversti mechanine energija, principas, įkūnytas elektros gaminamoje revoliucijoje. Pati kintamosios srovės technologija, pradedant šiuo perdavimu, buvo sukurta pagal formą. trifazė elektrotechnika.

Kongrese, kuris vyko kartu su paroda, M. O. Dolivo-Dobrovolsky padarė didelį pranešimą, kuriame išdėstė trifazių srovės grandinių teorijos pagrindus. Jo kalba buvo daugelio vėlesnių teorinių darbų ir šios naujos pramonės plėtros pradžios taškas.

Svarbiausias parodos įvykis buvo „1891 m. tarptautinis elektros inžinierių kongresas Frankfurte prie Maino“, kuris vyko savaitę, rugsėjo 7–12 d.

Tarptautinio elektros inžinierių kongreso dalyvių apsilankymas elektrinėje Laufene. Charlesas Brownas (viršutinė eilė ketvirta iš dešinės). Pirmame plane: Emile'as Rathenau (6 kairėje), Marcelis Despresas (7 kairėje), Gisbertas Kappas (už dviejų aukščiau), daktaras Johnas Hopkinsonas (8 kairėje), iškart už jo – Peteris Emile'as Huberis, Williamas Henry Preece'as (2 iš dešinės), Pašto viršininkas Friedrichas Ebertas (1 iš dešinės).

Paskutinį tašką Frankfurto parodos darbe nustatė išsamus dviejų tomų „oficialus pranešimas“, visomis detalėmis atspindintis jos organizavimą, darbą ir nušvietimą spaudoje.

Nuo 1970-ųjų kintamosios srovės generatorius gamino „Gram“ ir kiti dizaineriai. XIX a. Devintajame dešimtmetyje atsirado daug naujų dizainų (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti ir kt.).

Ferranti automobilis

Labiausiai magnetinio lauko sukimosi priežastis suprato italų profesorius Galileo Ferrarisas ir amerikietis inžinierius iš Serbijos. Nikola Tesla... Nepriklausomai vienas nuo kito, jie pasiekė panašių rezultatų. Beveik tuo pačiu metu, 1888 m., jie pranešė apie savo darbą. Nikola Tesla aprašo įvairias daugiafazes sistemas. Tačiau tinkamiausiu jis laiko ir dvifazį.

Jis buvo pritaikytas savo laiku milžiniškoje Niagaros hidroelektrinėje, pastatytoje Amerikoje, taip pat keliuose kituose įrenginiuose Europoje. Tačiau netrukus po pirmojo trifazės srovės perdavimo iš Laufen į Frankfurtą Europoje paplitusios trifazės sistemos įrodė savo pranašumus ir privertė amerikiečius „Tesla sistemas“ paversti trifaze srove.

Dešimtajame dešimtmetyje jie perėjo nuo vienfazių kintamosios srovės generatorių prie daugiafazių. Šiuo atveju pagrindinis kreditas priklauso Dolivo-Dobrovolsky - prieš jį jie naudojo pigų vienfazių mašinų jungtį.

Po parodos generatorius buvo naudojamas maitinti Heilbronną, kuris taip tapo pirmuoju miestu pasaulyje, gavusiu trifazę elektros energiją. Originalus generatorius šiuo metu saugomas Vokietijos muziejuje Miunchene.

Laufen generatorius muziejuje

Galime drąsiai teigti, kad laikotarpiu nuo 1888 iki 1891 mbuvo sukurti visi pagrindiniai trifazės elektros sistemos elementai, kurie visiškai išlaikė savo reikšmę ir šiandien yra plačiai naudojami bei plėtojami.

Elektros energijos perdavimas iš Laufeno į Frankfurtą prie Maino įtikinamai parodo galimybę iš esmės išspręsti sudėtingą centralizuotos elektros gamybos ir jos perdavimo dideliais atstumais problemą.

Parodos Frankfurte svarba slypi ir tame, kad ji padarė didžiulę įtaką visuomenės nuomonei. Amžininkai Frankfurto parodą vertina kaip lemiamą lūžį elektros tiekimo istorijoje. Elektros inžinerija tampa pirmaujančia technologija. Kintamosios srovės įmonės tapo nugalėtojomis, o tik nuolatinės srovės įmonės skubiai pradėjo įsigyti kintamosios srovės technologijos licencijas.

Emilis Rathenau apibendrino sėkmę perduodant energiją tokiu dideliu atstumu: „Pastarieji pasiekimai leis mums visur – kalnuose ir pajūryje – sukurti nuostabius energijos gamybos centrus, kad panaudotume kalnų upelių ir potvynių energiją, labiausiai - didieji upių slenksčiai - paversti jas, iki šiol naudotas energijos švaistymu, naudinga elektra, pernešti ją į bet kokį atstumą, o ten paskirstyti ir bet kokiu būdu panaudoti. »

1891 m. bandomuoju trifazės kintamos srovės perkėlimu iš Laufen į Frankfurtą prasidėjo visa šiuolaikinė elektrifikacija.