Prima transmisie trifazată de la Laufen la Frankfurt

Cea mai generală și prima întruchipare tehnică a principiilor care stau la baza tehnologiei AC a fost celebra transmisie Laufen-Frankfurt, care este atât de importantă pentru crearea și dezvoltarea întregului Tehnologia AC.

La o distanță de 175 km de Frankfurt pe Main (în apropierea orașului Heilbronn) în orașul Laufen se afla o mică fabrică de ciment care folosea energia râului Neckar pentru nevoile sale energetice. În 1890, a apărut ideea de transmitere a puterii la Frankfurt, iar industriașul și inventatorul german Oskar von Müller (1855 — 1934) a început să negocieze cu diverse companii pe această temă.

La sfârșitul anului s-a decis ca fabrica de ciment să-și furnizeze turbina lui Neckar pentru aceasta, Maschinenfabrik Oerlikon să furnizeze un generator lui Laufen, iar General Electricity Company (AEG) un motor electric Frankfurtului.

Linia de transport de la Laufen la Frankfurt a fost produsă în comun de cele două companii, dar încă de la primii pași ingineria electrică a avut de înfruntat anumite dificultăți.Oscar von Miller și alți promotori ai acestei afaceri au trebuit să depășească o serie de obstacole create de proprietarii de terenuri și întreprinderi.

Inventatorul rus Mihail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 — 1919) a lucrat în compania AEG din 1887. În timp ce se afla în această companie, M. O. Dolivo-Dobrovolsky și-a finalizat faimoasa lucrare privind curentul trifazat, care a făcut autorul celebru în lume și a revoluționat tehnica de utilizare și transmitere a energiei electrice.

A primit mai multe brevete pentru transformatoare, motoare și generatoare trifazate. De asemenea, este interesant de remarcat: designul transformatorului său a fost păstrat până de curând practic fără modificări fundamentale.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Dolivo-Dobrovolski a fost primul care a atras atenția asupra unei soluții tehnice care duce la economii semnificative la liniile electrice din cupru - utilizarea liniilor trifazate pentru sistemele de transmisie cu curent alternativ. Datorită lui, a început o nouă etapă în dezvoltarea companiei. AEG, care s-a dovedit a fi deținătoarea de monopol al celor mai importante brevete în domeniul unui nou sistem actual.

Presa științifică, tehnică și cercurile de inginerie de la acea vreme au reacționat negativ la proiectul de transport și au prezis că doar 5% din energie va ajunge la Frankfurt. Era multă îngrijorare cu privire la soarta liniilor telefonice. În general, prima transmisie trifazată a întâlnit aceeași rezistență ostilă ca și primele căi ferate, prima transmisie în curent continuu și așa mai departe.

Cu toate acestea, linia este construită. Este alcătuit din trei conductoare de cupru suspendate pe stâlpi la o înălțime de 8 m. O linie aeriană trifazată necesita aproximativ 3.000 de stâlpi, 9.000 de izolatoare de ulei și 60 de tone de sârmă de cupru cu diametrul de 4 mm. Compania aeriană era operată în principal pe calea ferată.

Curentul este transmis sub o tensiune de 8500 V (au fost apoi efectuate încă două serii de experimente în care tensiunea curentului transmis a crescut la 15000 și 25000 V) de la Laufen din Frankfurt pe Main. Linia electrică trifazată a fost lansată la Frankfurt în timpul Expoziției Internaționale de Electrotehnică din 1891. Această expoziție a demonstrat pentru prima dată curentul trifazat ca sistem nou.

Întreaga transmisie a fost proiectată și construită de AEG și Maschinenfabrik Oerlikon sub conducerea lui Oskar von Miller și Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. Instalația transformatorului, generatoarele și izolatoarele de ulei au fost proiectate de Charles Brown Jr. (1863 — 1924), un proiectant și inginer, inventator și antreprenor care a lăsat o amprentă strălucitoare în istoria tehnologiei.

Lansarea oficială a primei transporturi de energie electrică trifazată de înaltă tensiune la Expoziția Internațională de Electrotehnică a avut loc marți, 25 august 1891, la ora 12.00. Prima lansare de test s-a încheiat cu câteva zile mai devreme.

La Laufen, o turbină alimentează un generator Braun trifazat. Aceasta este o mașină tipică din anii 90. al XIX-lea, unul dintre primele generatoare trifazate. Aici electromagnetul se rotește în fața armăturii staționare care îl înconjoară.

Armatura a constat din 96 de tije interconectate în trei înfășurări, în fiecare dintre ele curentul schimbat cu o defazare de 120 °. Curentul statorului la sarcină maximă a fost de până la 1400 A, ceea ce a necesitat utilizarea unor tije groase de cupru cu un diametru de aproape 30 mm și izolație rezistentă la căldură folosind țevi de azbest.

Curentul de excitație furnizat de baterii este furnizat rotorului prin două fire de cupru care sunt atașate la inele de role din partea din față a generatorului de ax. Generatorul este nominal la 150 rpm.Frecvența curentului alternativ trifazat a fost de 40 Hz.

Acest generator furnizează un curent de 55 V, care este amplificat de un transformator. La Frankfurt, un alt transformator a scăzut la 65 V. Au fost folosite două transformatoare răcite cu ulei, unul de 100 kVA de la AEG și altul de 150 kVA de la Maschinenfabrik Oerlikon.

Gara din Laufen

La o expoziție de electricitate din Frankfurt, curentul este condus de un motor trifazat Dolivo-Dobrovolsky de 100 CP. sat, care a acţionat o pompă hidraulică care a furnizat apă pentru cascada decorativă de zece metri puternic luminată.

Era cel mai puternic motor asincron trifazat din lume la acea vreme. În plus, expoziția a fost iluminată de 1.000 de lămpi electrice cu incandescență. Aceste lămpi înconjurau un semn în centru pe care scria: „Linia electrică Laufen-Frankfurt”. Mai jos este lungimea liniei - 175 km, iar pe lateral - numele companiilor care au efectuat experimentul - „Oerlikon” și „AEG”.

Motor electric Dolivo-Dobrovolski

Schema de transmisie Laufen-Frankfurt

Transmisia Laufen-Frankfurt a fost studiată pe scară largă. Un comitet de experți a efectuat teste detaliate ale mașinilor.

Concluziile acestei comisii sunt următoarele: transmiterea energiei electrice pe o distanță de 170 km prin curent alternativ la o tensiune de 8500 V cu fir de cupru gol livrează 68,5% până la 75,2% din energia generată la Laufen către Frankfurt. Pierderile de transmisie au fost limitate de rezistența firelor. Efectul capacității a fost complet neglijabil. Transmisia a fost la fel de lină, sigură și corectă ca la o tensiune de câteva sute de volți și o distanță de câțiva metri.

Această concluzie a avut o mare importanță istorică, deoarece prin transportul Laufen-Frankfurt a combinat toate conexiunile noii inginerie electrică, inclusiv un generator trifazat și un motor, un transformator și tensiune alternativă de înaltă tensiune.

Dinamul trifazat al lui Charles Brown a arătat o eficiență de 93,5% conform documentelor comisiei de verificare. sarcina era de 190 de litri. c. Randamentul transformatoarelor este de 96%.

Principiul conversiei energiei mecanice în electricitate și al transformării energiei electrice înapoi în energie mecanică, principiu concretizat în revoluția produsă de electricitate, a primit o formă adecvată în tehnologia curentului alternativ.Tehnologia AC în sine, începând cu această transmisie, s-a dezvoltat sub forma de inginerie electrică trifazată.

La congres, care a avut loc concomitent cu expoziția, M. O. Dolivo-Dobrovolsky a realizat un amplu raport în care a conturat bazele teoriei circuitelor de curent trifazate. Discursul său a servit drept punct de plecare pentru multe lucrări teoretice și dezvoltări ulterioare în această nouă industrie.

Cel mai important eveniment al expoziției a fost „1891 International Congress of Electrical Engineers at Frankfurt am Main”, care a avut loc în săptămâna 7-12 septembrie.

Vizita centralei electrice din Laufen de către participanții la Congresul Internațional al Inginerilor Electricieni. Charles Brown (randul de sus al patrulea din dreapta). Primul plan: Emile Rathenau (al 6-lea stânga) Marcel Despres (al 7-lea stânga), Gisbert Kapp (în spatele celor doi de mai sus), Dr. John Hopkinson (al 8-lea stânga), chiar în spatele lui - Peter Emile Huber , William Henry Preece (al doilea de la dreapta), Postmaster Friedrich Ebert (primul din dreapta).

Punctul final al lucrării expoziției de la Frankfurt a fost stabilit de un „raport oficial” detaliat în două volume, reflectând în toate detaliile organizarea, activitatea și acoperirea presei.

Alternatoarele au fost construite de Gram și alți designeri încă din anii 1970. al XIX-lea. În anii 1980, au apărut multe modele noi (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti etc.).

mașina lui Ferranti

Profesorul italian Galileo Ferraris și un inginer american din Serbia au făcut cel mai mult pentru a înțelege motivele rotației câmpului magnetic. Nikola Tesla… Independent unul de celălalt, au ajuns la rezultate similare. Aproape simultan, în 1888, au raportat despre munca lor. Nikola Tesla descrie diverse sisteme polifazate. Cu toate acestea, el consideră că două faze sunt cele mai potrivite.

A fost adoptată în hidrocentrala Niagara, uriașă pentru vremea sa, construită în America, precum și în alte câteva instalații din Europa. Cu toate acestea, la scurt timp după primul transfer de curent trifazat de la Laufen la Frankfurt, sistemele trifazate comune în Europa și-au dovedit avantajele și i-au forțat pe americani să convertească „sistemele Tesla” în curent trifazat.

În anii 1990, au trecut de la generatoarele de curent alternativ monofazate la multifazate. În acest caz, creditul principal îi aparține lui Dolivo-Dobrovolsky - înaintea lui au folosit o conexiune ieftină a mașinilor monofazate.

După expoziție, generatorul a fost folosit pentru a alimenta Heilbronn, care a devenit astfel primul oraș din lume care a primit energie trifazată. Generatorul original se află în prezent în Deutsches Museum din München.

Generator Laufen în muzeu

Putem spune cu siguranță că în perioada 1888-1891au fost dezvoltate toate elementele de bază ale unui sistem electric trifazat, care și-au păstrat pe deplin semnificația și sunt utilizate și dezvoltate pe scară largă astăzi.

Transportul energiei electrice de la Laufen la Frankfurt pe Main demonstrează în mod convingător posibilitatea unei soluții fundamentale la problema complexă a producției centralizate de energie electrică și a transmiterii acesteia pe distanțe lungi.

Importanța expoziției de la Frankfurt constă și în faptul că a avut un impact uriaș asupra opiniei publice. Contemporanii consideră expoziția de la Frankfurt ca un punct de cotitură decisiv în istoria furnizării de energie electrică. Ingineria electrică devine o tehnologie de vârf. Companiile AC au apărut drept câștigători, iar companiile exclusiv DC au început de urgență să achiziționeze licențe pentru tehnologia AC.

Emil Rathenau a rezumat succesul transmiterii energiei pe o distanță atât de mare: „Progresele recente ne vor permite să construim centre magnifice producătoare de energie peste tot – în munți și pe malul mării, pentru a valorifica energia râurilor și a mareelor ​​de munte și la cel mai mult - marile repezi râului - să le transforme, până acum o risipă de energie, în energie electrică utilă, să o transporte la orice distanță și acolo să o distribui și să o folosească în orice fel. »

Odată cu transferul pilot de curent alternativ trifazat de la Laufen la Frankfurt în 1891, a început toată electrificarea modernă.