Vôbec prvá trojfázová prevodovka z Laufenu do Frankfurtu

Najvšeobecnejším a prvým technickým stvárnením princípov, ktoré sú základom technológie striedavého prúdu, bola slávna prevodovka Laufen-Frankfurt, ktorá je taká dôležitá pre vznik a vývoj celej AC technológia.

Vo vzdialenosti 175 km od Frankfurtu nad Mohanom (pri meste Heilbronn) v meste Laufen sa nachádzala malá cementáreň, ktorá využívala energiu rieky Neckar pre svoje energetické potreby. V roku 1890 vznikla myšlienka prenosu energie vo Frankfurte a nemecký priemyselník a vynálezca Oskar von Müller (1855 — 1934) začal o tejto záležitosti rokovať s rôznymi spoločnosťami.

Koncom roka sa rozhodlo, že cementáreň dodá svoju turbínu do Neckaru, Maschinenfabrik Oerlikon dodá generátor do Laufenu a General Electricity Company (AEG) elektromotor do Frankfurtu.

Prenosové vedenie z Laufenu do Frankfurtu vyrábali obe spoločnosti spoločne, ale elektrotechnika musela od prvých krokov čeliť určitým ťažkostiam.Oscar von Miller a ďalší propagátori tohto biznisu museli prekonať množstvo prekážok, ktoré nastavili majitelia pôdy a firmy.

Vo firme AEG pôsobil od roku 1887 ruský vynálezca Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij (1861 — 1919). Počas pôsobenia v tejto spoločnosti M. O. Dolivo-Dobrovolsky dokončil svoju slávnu prácu o trojfázovom prúde, ktorá autora preslávila na celom svete a spôsobila revolúciu v technike využívania a prenosu elektrickej energie.

Získal niekoľko patentov na trojfázové transformátory, motory a generátory. Zaujímavý je aj fakt: jeho transformátorová konštrukcia sa donedávna zachovala prakticky bez zásadných zmien.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Bol to Dolivo-Dobrovolski, kto ako prvý upozornil na technické riešenie vedúce k výrazným úsporám medených elektrických vedení – použitie trojfázových vedení pre striedavé prenosové sústavy. Vďaka nemu sa začala nová etapa vo vývoji spoločnosti. AEG, ktorá sa ukázala ako monopolný držiteľ najdôležitejších patentov v oblasti nového súčasného systému.

Hlavné vedecké, technické tlačové a inžinierske kruhy v tom čase reagovali na projekt prenosu negatívne a predpovedali, že do Frankfurtu sa dostane len 5 % energie. O osud telefónnych liniek panovali veľké obavy. Vo všeobecnosti sa prvý trojfázový prenos stretol s rovnakým nepriateľským odporom ako prvé železnice, prvý jednosmerný prenos atď.

Linka je však postavená. Pozostáva z troch medených vodičov zavesených na stĺpoch vo výške 8 m. Trojfázové vzdušné vedenie si vyžiadalo asi 3 000 stožiarov, 9 000 olejových izolátorov a 60 ton medeného drôtu s priemerom 4 mm. Letecká spoločnosť bola prevádzkovaná hlavne po železnici.

Prúd sa prenáša pod napätím 8500 V (potom sa uskutočnili ďalšie dve série experimentov, pri ktorých sa napätie prenášaného prúdu zvýšilo na 15000 a 25000 V) z Laufenu vo Frankfurte nad Mohanom. Trojfázové elektrické vedenie bolo spustené vo Frankfurte počas Medzinárodnej elektrotechnickej výstavy v roku 1891. Táto výstava po prvýkrát demonštrovala trojfázový prúd ako nový systém.

Celú prevodovku navrhli a postavili spoločnosti AEG a Maschinenfabrik Oerlikon pod vedením Oskara von Millera a Michaila Osipoviča Dolivo-Dobrovolského. Inštaláciu transformátora, generátory a olejové izolátory navrhol Charles Brown Jr. (1863 — 1924), konštruktér a inžinier, vynálezca a podnikateľ, ktorý zanechal jasnú stopu v dejinách techniky.

Oficiálne spustenie prvého vysokonapäťového trojfázového prenosu elektrickej energie na Medzinárodnej elektrotechnickej výstave sa uskutočnilo v utorok 25. augusta 1891 o 12. hodine. Prvé skúšobné spustenie skončilo o niekoľko dní skôr.

V Laufene turbína napája trojfázový generátor Braun. Ide o typické auto z 90. rokov. XIX storočia, jeden z prvých trojfázových generátorov. Tu sa elektromagnet otáča pred stacionárnou kotvou, ktorá ho obklopuje.

Kotva pozostávala z 96 tyčí prepojených v troch vinutiach, v každom z nich sa prúd menil s fázovým posunom o 120°. Statorový prúd pri plnom zaťažení bol až 1400 A, čo si vyžiadalo použitie hrubých medených tyčí s priemerom takmer 30 mm a žiaruvzdornú izoláciu pomocou azbestových rúr.

Budiaci prúd dodávaný batériami je privádzaný do rotora cez dva medené drôty, ktoré sú pripevnené k valčekovým krúžkom v prednej časti generátora k náprave. Generátor je dimenzovaný na 150 ot./min.Frekvencia trojfázového striedavého prúdu bola 40 Hz.

Tento generátor poskytuje prúd 55 V, ktorý je zosilnený transformátorom. Vo Frankfurte sa znížil ďalší transformátor na 65 V. Boli použité dva olejom chladené transformátory, jeden 100 kVA od AEG a ďalší 150 kVA od Maschinenfabrik Oerlikon.

Železničná stanica v Laufen

Na výstave elektro vo Frankfurte je prúd poháňaný trojfázovým motorom Dolivo-Dobrovolsky s výkonom 100 k. obce, ktorá prevádzkovala hydraulické čerpadlo, ktoré zásobovalo vodou jasne osvetlený desaťmetrový ozdobný vodopád.

Išlo vo svojej dobe o najvýkonnejší trojfázový asynchrónny motor na svete. Okrem toho bola výstava osvetlená 1 000 elektrickými žiarovkami, ktoré v strede obklopovali nápis: „Laufen-Frankfurt Power Line“. Nižšie je uvedená dĺžka trate - 175 km a na strane - názvy spoločností, ktoré uskutočnili experiment - "Oerlikon" a "AEG".

Elektromotor Dolivo-Dobrovolski

Schéma prenosu Laufen-Frankfurt

Prevodovka Laufen-Frankfurt bola široko študovaná. Odborná komisia vykonala podrobné testy strojov.

Závery tejto komisie sú nasledovné: prenos elektrickej energie na vzdialenosť 170 km striedavým prúdom s napätím 8500 V holým medeným drôtom dodáva 68,5 % až 75,2 % energie vyrobenej v Laufene do Frankfurtu. Prenosové straty boli obmedzené odporom vodičov. Vplyv kapacity bol úplne zanedbateľný. Prenos bol plynulý, bezpečný a správny ako pri napätí niekoľko stoviek voltov a vzdialenosti niekoľkých metrov.

Tento záver mal veľký historický význam, pretože cez laufensko-frankfurtskú prevodovku spojil všetky spoje novej elektrotechniky, vrátane trojfázového generátora a motora, transformátora a vysokonapäťového striedavého napätia.

Trojfázové dynamo Charlesa Browna vykázalo podľa dokumentov overovacej komisie účinnosť 93,5 %. náklad bol 190 litrov. c) Účinnosť transformátorov je 96 %.

Princíp premeny mechanickej energie na elektrickú a premeny elektrickej energie späť na mechanickú energiu, princíp obsiahnutý v revolúcii vyrobenej elektrickou energiou, dostal adekvátnu podobu v technológii striedavého prúdu.Samotná AC technológia, počnúc týmto prenosom, sa vyvinula pod formou trojfázovej elektrotechniky.

Na kongrese, ktorý sa konal súčasne s výstavou, urobil M. O. Dolivo-Dobrovolsky veľkú správu, v ktorej načrtol základy teórie trojfázových prúdových obvodov. Jeho prejav slúžil ako východiskový bod pre mnohé následné teoretické práce a vývoj v tomto novom odvetví.

Najvýznamnejším podujatím výstavy bol „Medzinárodný kongres elektrotechnikov 1891 vo Frankfurte nad Mohanom“, ktorý sa konal v týždni od 7. do 12. septembra.

Návšteva elektrárne v Laufen účastníkmi Medzinárodného kongresu elektrotechnikov. Charles Brown (horný rad štvrtý sprava). V popredí: Emile Rathenau (6. zľava) Marcel Despres (7. zľava), Gisbert Kapp (za dvoma hore), Dr. John Hopkinson (8. zľava), hneď za ním — Peter Emile Huber, William Henry Preece (2. sprava), Dr. Prepošt Friedrich Ebert (1. sprava).

Definitívnu bodku za prácou na frankfurtskej výstave stanovila podrobná dvojzväzková „oficiálna správa“, do všetkých detailov odrážajúca jej organizáciu, prácu a tlačové spravodajstvo.

Alternátory vyrábal Gram a ďalší dizajnéri od 70. rokov minulého storočia. XIX storočia. V 80. rokoch sa objavilo mnoho nových dizajnov (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti atď.).

Ferrantiho auto

O pochopenie príčin rotácie magnetického poľa sa najviac pričinili taliansky profesor Galileo Ferraris a americký inžinier zo Srbska. Nikola Tesla... Nezávisle od seba dosiahli podobné výsledky. Takmer súčasne, v roku 1888, podali správu o svojej práci. Nikola Tesla popisuje rôzne polyfázové systémy. Za najvhodnejšie však považuje aj dvojfázové.

Bol prijatý vo vodnej elektrárni Niagara, ktorá bola na svoju dobu obrovská, postavená v Amerike, ako aj v niekoľkých ďalších zariadeniach v Európe. Krátko po prvom prenose trojfázového prúdu z Laufenu do Frankfurtu však trojfázové systémy bežné v Európe preukázali svoje výhody a prinútili Američanov prerobiť „teslové systémy“ na trojfázový prúd.

V 90. rokoch prešli z jednofázových generátorov striedavého prúdu na viacfázové. V tomto prípade patrí hlavná zásluha Dolivo-Dobrovolskému - pred ním používali lacné pripojenie jednofázových strojov.

Po výstave bol generátor použitý na pohon Heilbronnu, ktorý sa tak stal prvým mestom na svete, ktoré dostalo trojfázový prúd. Pôvodný generátor sa v súčasnosti nachádza v Deutsches Museum v Mníchove.

Generátor Laufen v múzeu

Môžeme s istotou povedať, že v období od roku 1888 do roku 1891boli vyvinuté všetky základné prvky trojfázového elektrického systému, ktoré si plne zachovali svoj význam a sú dnes široko používané a rozvíjané.

Prenos elektrickej energie z Laufenu do Frankfurtu nad Mohanom presvedčivo demonštruje možnosť zásadného riešenia zložitého problému centralizovanej výroby elektriny a jej prenosu na veľké vzdialenosti.

Význam výstavy vo Frankfurte spočíva aj v tom, že mala obrovský vplyv na verejnú mienku. Súčasníci považujú výstavu vo Frankfurte za rozhodujúci zlom v histórii dodávok elektriny. Elektrotechnika sa stáva vedúcou technológiou. Spoločnosti so striedavým prúdom sa ukázali ako víťazi a spoločnosti výlučne na jednosmerný prúd začali urýchlene získavať licencie na technológiu striedavého prúdu.

Emil Rathenau zhrnul úspech prenosu energie na takú veľkú vzdialenosť: „Nedávne pokroky nám umožnia vybudovať veľkolepé centrá na výrobu energie všade – v horách a na pobreží, aby sme využili energiu horských potokov a prílivov a odlivov. najviac - veľké riečne pereje - premeniť ich, doteraz plytvanie energiou, na užitočnú elektrinu, dopraviť ju na akúkoľvek vzdialenosť a tam ju akokoľvek distribuovať a využívať. »

Pilotným prenosom trojfázového striedavého prúdu z Laufenu do Frankfurtu v roku 1891 sa začala celá moderná elektrifikácia.