Първото по рода си трифазно предаване от Лауфен до Франкфурт

Най-общото и първото техническо въплъщение на принципите, лежащи в основата на AC технологията, беше прочутото предаване Laufen-Frankfurt, което е толкова много важно за създаването и развитието на целия AC технология.

На разстояние 175 км от Франкфурт на Майн (близо до град Хайлброн) в град Лауфен е имало малка циментова фабрика, която е използвала енергията на река Некар за своите енергийни нужди. През 1890 г. възниква идеята за прехвърляне на електроенергия във Франкфурт и германският индустриалец и изобретател Оскар фон Милер (1855 — 1934) започва да преговаря с различни фирми по този въпрос.

В края на годината беше решено циментовият завод да достави своята турбина на Некар за това, Maschinenfabrik Oerlikon ще достави генератор в Laufen, а General Electricity Company (AEG) — електродвигател във Франкфурт.

Преносната линия от Лауфен до Франкфурт е произведена съвместно от двете компании, но още от първите стъпки електротехниката трябваше да се сблъска с определени трудности. Оскар фон Милър и други организатори на този бизнес трябваше да преодолеят редица пречки, поставени от собствениците на земя и фирми.

В компанията AEG от 1887 г. работи руският изобретател Михаил Осипович Доливо -Доброволски (1861 — 1919). Докато е в тази компания, М. О. Доливо-Доброволски завършва своята известна работа за трифазен ток, което прави автора световно известен и революционизира техниката за използване и предаване на електрическа енергия.

Той получи няколко патента за трифазни трансформатори, двигатели и генератори. Освен това е интересно да се отбележи: неговият трансформаторен дизайн е запазен доскоро практически без фундаментални промени.

М. О. Доливо-Доброволски

Именно Доливо-Доброволски за пръв път обърна внимание на техническо решение, водещо до значителни икономии в медни електропроводи-използването на трифазни линии за системи за пренос на променлив ток. Благодарение на него започна нов етап в развитието на компанията. AEG, който се оказа монополен притежател на най -важните патенти в областта на нова настояща система.

Основната научна, техническа преса и инженерни кръгове по онова време реагираха негативно на проекта за пренос и прогнозираха, че само 5% от енергията ще достигне Франкфурт. Имаше много притеснения относно съдбата на телефонните линии. Като цяло първото трифазно предаване срещна същата враждебна съпротива като първите железници, първото предаване на постоянен ток и т.н.

Линията обаче е изградена. Състои се от три медни проводника, окачени на стълбове на височина 8 м. Трифазна въздушна линия изискваше около 3000 стълба, 9 000 маслени изолатора и 60 тона медна тел с диаметър 4 мм. Въздушната линия се движеше главно по железопътен транспорт.

Токът се предава под напрежение 8500 V (тогава бяха проведени още две серии експерименти, при които напрежението на предавания ток нарасна до 15000 и 25000 V) от Лауфен във Франкфурт на Майн. Трифазният електропровод е пуснат във Франкфурт по време на Международното електротехническо изложение през 1891 г. Тази изложба демонстрира за първи път трифазен ток като нова система.

Цялата трансмисия е проектирана и построена от AEG и Maschinenfabrik Oerlikon под ръководството на Оскар фон Милър и Михаил Осипович Доливо-Доброволски. Трансформаторната инсталация, генераторите и маслените изолатори са проектирани от Чарлз Браун младши (1863 — 1924), дизайнер и инженер, изобретател и предприемач, оставил ярка следа в историята на технологиите.

Официалното стартиране на първото предаване на електрическа енергия с трифазен ток с високо напрежение на Международното електротехническо изложение се състоя във вторник, 25 август 1891 г., в 12 часа. Първото тестово изстрелване приключи няколко дни по -рано.

В Laufen турбина захранва трифазен генератор на Браун. Това е типична кола от 90 -те години. XIX век, един от първите трифазни генератори. Тук електромагнитът се върти пред стационарната котва, която го обгражда.

Арматурата се състоеше от 96 пръта, свързани помежду си в три намотки, като във всяка от тях токът се променяше с фазово изместване от 120 °. Токът на статора при пълно натоварване беше до 1400 А, което изискваше използването на плътни медни пръти с диаметър почти 30 мм и топлоустойчива изолация с помощта на азбестови тръби.

Токът на възбуждане, захранван от батериите, се подава към ротора през две медни жици, които са прикрепени към ролкови пръстени в предната част на генератора към оста. Генераторът е номинален при 150 оборота в минута. Честотата на трифазния променлив ток беше 40 Hz.

Този генератор осигурява ток от 55 V, който се усилва от трансформатор. Във Франкфурт друг трансформатор понижи напрежението до 65 V. Използваха се два трансформатора с маслено охлаждане — един 100 kVA от AEG и друг 150 kVA от Maschinenfabrik Oerlikon.

Гара в Laufen

На електрическо изложение във Франкфурт токът се задвижва от трифазен мотор Dolivo-Dobrovolsky със 100 к.с. с., която задвижвала хидравлична помпа, която подавала вода за ярко осветения десетметров декоративен водопад.

Това беше най-мощният трифазен асинхронен двигател в света по онова време. Освен това изложбата беше осветена от 1000 електрически лампи с нажежаема жичка.Тези лампи обграждаха табела в центъра на която пишеше: „Електропровод Laufen-Frankfurt“. По -долу е посочена дължината на линията — 175 км, а отстрани — имената на фирмите, провели експеримента — „Oerlikon“ и „AEG“.

Електродвигател Доливо-Доброволски

Схема на предаване Laufen-Frankfurt

Предаването Laufen-Frankfurt е широко проучено. Експертна комисия извърши подробни тестове на машините.

Изводите на тази комисия са следните: предаването на електрическа енергия на разстояние 170 км чрез променлив ток при напрежение 8500 V с гола медна жица доставя 68,5% до 75,2% от енергията, генерирана в Лауфен до Франкфурт. Загубите при предаване бяха ограничени от съпротивлението на проводниците. Ефектът от капацитета беше напълно незначителен. Предаването беше толкова гладко, безопасно и правилно, както при напрежение от няколкостотин волта и разстояние от няколко метра.

Това заключение имаше огромно историческо значение, тъй като чрез предаването Laufen-Frankfurt той комбинира всички връзки на новата електротехника, включва трифазен генератор и двигател, трансформатор и AC напрежение с високо напрежение.

Трифазната динамомашина на Чарлз Браун показа ефективност от 93,5% според документите на верификационната комисия. товарът беше 190 литра. с. Ефективността на трансформаторите е 96%.

Принципът на преобразуване на механичната енергия в електричество и преобразуването на електрическата енергия обратно в механична енергия, принципът, въплътен в революцията, произведена от електричество, получи адекватна форма на технология на променлив ток.Самата AC технология, започвайки с това предаване, се е развила под формата на трифазна електротехника.

На конгреса, който се проведе едновременно с изложбата, М. О. Доливо-Доброволски направи голям доклад, в който очерта основите на теорията за трифазните токови вериги. Неговото изказване послужи като отправна точка за много последващи теоретични трудове и разработки в тази нова индустрия.

Най -важното събитие на изложението беше „Международният конгрес на електроинженерите през 1891 г. във Франкфурт на Майн“, който се проведе през седмицата, от 7 до 12 септември.

Посещение на електроцентралата в Лауфен от участниците в Международния конгрес на електроинженерите. Чарлз Браун (горен ред четвърти отдясно). На преден план: Емил Ратенау (6 -ти вляво) Марсел Деспрес (7 -и вляво), Гисберт Кап (зад двамата по -горе), д -р Джон Хопкинсън (8 -ми вляво), точно зад него — Питър Емил Хубер, Уилям Хенри Прис (2 -ри отдясно), пощенски директор Фридрих Еберт (първи отдясно).

Крайната точка в работата на изложението във Франкфурт беше поставена от подробен двутомен „официален доклад“, във всички подробности, отразяващи неговата организация, работа и отразяване в пресата.

Алтернаторите са построени от Gram и други дизайнери от 70 -те години. XIX век. През 80 -те години се появяват много нови дизайни (Циперновски, Мордей, Форбс, Томсън, Феранти и др.).

Колата на Феранти

Италианският професор Галилео Ферарис и американски инженер от Сърбия направиха най -много, за да разберат причините за въртенето на магнитното поле. Никола Тесла… Независимо един от друг, те стигнаха до сходни резултати. Почти едновременно, през 1888 г., те правят доклади за работата си. Никола Тесла описва различни многофазни системи. Той обаче счита и за най -подходящия — двуфазен.

Той е приет в огромната за времето си водноелектрическа централа Ниагара, построена в Америка, както и в няколко други инсталации в Европа. Въпреки това, след кратко време от първото прехвърляне на трифазен ток от Лауфен във Франкфурт, трифазните системи, разпространени в Европа, доказаха своите предимства и принудиха американците да преобразуват „системите на Тесла“ в трифазен ток.

През 90-те години на XIX век те преминават от еднофазни генератори на променлив ток към многофазни. В този случай основната заслуга принадлежи на Доливо-Доброволски-преди него те използваха евтина връзка на еднофазни машини.

След изложението генераторът беше използван за захранване на Хайлброн, който по този начин стана първият град в света, който получи трифазно захранване. Оригиналният генератор в момента се намира в Deutsches Museum в Мюнхен.

Генератор от Laufen в музея

Можем спокойно да кажем, че в периода от 1888 до 1891 г. са разработени всички основни елементи на трифазна електрическа система, които са запазили изцяло значението си и са широко използвани и развивани в момента.

Предаването на електрическа енергия от Лауфен до Франкфурт на Майн убедително демонстрира възможността за фундаментално решение на сложния проблем с централизираното производство на електроенергия и нейното предаване на големи разстояния.

Значението на изложбата във Франкфурт се крие и във факта, че тя имаше огромно влияние върху общественото мнение. Съвременниците разглеждат изложението във Франкфурт като решаваща повратна точка в историята на електроснабдяването. Електротехниката се превръща във водеща технология. Фирмите за променлив ток се очертаха като победители, а компаниите само за DC спешно започнаха да придобиват лицензи за AC технология.

Емил Ратенау обобщи успеха на предаването на енергия на толкова голямо разстояние: „Последните постижения ще ни позволят да изграждаме великолепни центрове за производство на енергия навсякъде — в планините и на морския бряг, за да използваме енергията на планинските потоци и приливи, както и при най -големите речни бързеи — да ги трансформира досега в разхищение на енергия в полезна електроенергия, да я транспортира до всяко разстояние и там да я разпределя и използва по всякакъв начин. »

Със пилотното прехвърляне на трифазен променлив ток от Лауфен във Франкфурт през 1891 г. започва цялата съвременна електрификация.