Az első háromfázisú sebességváltó Laufentől Frankfurtig

Az AC technológia alapelveinek legáltalánosabb és első műszaki megtestesítője a híres Laufen-Frankfurt sebességváltó volt, amely nagyon fontos az egész létrehozása és fejlesztése szempontjából. AC technológia.

Frankfurt am Maintól 175 km-re (Heilbronn város közelében) Laufen városában volt egy kis cementgyár, amely a Neckar folyó energiáját használta fel energiaszükségletére. 1890-ben felmerült a frankfurti energiaátvitel ötlete, és Oskar von Müller német iparos és feltaláló (1855-1934) tárgyalásokat kezdett különböző cégekkel ebben az ügyben.

Az év végén eldőlt, hogy a cementgyár ehhez szállítja a turbináját Neckarnak, a Maschinenfabrik Oerlikon generátort a Laufennek, a General Electricity Company (AEG) pedig egy villanymotort Frankfurtnak.

A Laufentől Frankfurtig tartó távvezetéket a két cég közösen gyártotta, de az elektrotechnikának már az első lépésektől fogva bizonyos nehézségekkel kellett szembenéznie.Oscar von Millernek és az üzlet más támogatóinak számos akadályt le kellett küzdeniük a földtulajdonosok és a vállalkozások által.

Mihail Oszipovics Dolivo-Dobrovolszkij orosz feltaláló (1861-1919) 1887-től az AEG cégnél dolgozott. M. O. Dolivo-Dobrovolsky ebben a társaságban befejezte híres háromfázisú árammal kapcsolatos munkáját, amely világhírűvé tette a szerzőt, és forradalmasította az elektromos energia felhasználásának és továbbításának technikáját.

Több szabadalmat kapott háromfázisú transzformátorokra, motorokra és generátorokra. Érdekesség még: a transzformátor kialakítása a közelmúltig gyakorlatilag alapvető változtatások nélkül megmaradt.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Dolivo-Dobrovolski volt az, aki először hívta fel a figyelmet egy olyan műszaki megoldásra, amely jelentős megtakarítást eredményezett a réz vezetékek esetében - a háromfázisú vezetékek váltóáramú átviteli rendszerekben történő használatára. Neki köszönhetően új szakasz kezdődött a cég fejlődésében. Az AEG, amelyről kiderült, hogy egy új jelenlegi rendszer területén a legfontosabb szabadalmak monopóliuma.

A tudományos, műszaki sajtó és mérnöki körök akkoriban negatívan reagáltak az átviteli projektre, és azt jósolták, hogy az energia mindössze 5%-a jut el Frankfurtba. Sok aggodalomra ad okot a telefonvonalak sorsa. Általában az első háromfázisú átvitel ugyanolyan ellenséges ellenállásba ütközött, mint az első vasutak, az első egyenáramú átvitel stb.

A vonal azonban megépült. Három, 8 m magasságban oszlopokra felfüggesztett rézvezetőből áll.A háromfázisú légvezetékhez mintegy 3000 oszlopra, 9000 olajszigetelőre és 60 tonna 4 mm átmérőjű rézhuzalra volt szükség. A légitársaság főként vasúton működött.

Az áramot 8500 V feszültség alatt továbbítják (ezt követően további két kísérletsorozatot végeztek, amelyekben az átvitt áram feszültsége 15 000 és 25 000 V-ra nőtt) a Frankfurt am Mainban található Laufenből. A háromfázisú vezetéket 1891-ben Frankfurtban indították el a Nemzetközi Elektrotechnikai Kiállításon. Ezen a kiállításon mutatták be először a háromfázisú áramot új rendszerként.

A teljes sebességváltót az AEG és a Maschinenfabrik Oerlikon tervezte és készítette Oskar von Miller és Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky irányításával. A transzformátor szerelvényt, a generátorokat és az olajszigetelőket Charles Brown Jr. (1863-1924) tervezte és mérnök, feltaláló és vállalkozó, aki fényes nyomot hagyott a technika történetében.

A Nemzetközi Elektrotechnikai Kiállításon 1891. augusztus 25-én, kedden 12 órakor került sor az első nagyfeszültségű háromfázisú elektromos erőátvitel hivatalos bemutatására. Az első tesztindítás néhány nappal korábban ért véget.

A Laufennél egy turbina táplálja a háromfázisú Braun generátort. Ez egy tipikus autó a 90-es évekből. XIX. század, az egyik első háromfázisú generátor. Itt az elektromágnes az őt körülvevő álló armatúra előtt forog.

Az armatúra 96 ​​rúdból állt, amelyek három tekercsben voltak összekapcsolva, amelyek mindegyikében az áram 120 ° -os fáziseltolással változott. Az állórész árama teljes terhelésnél 1400 A-ig terjedt, amihez közel 30 mm átmérőjű vastag rézrudak és azbesztcsövekkel hőálló szigetelés szükséges volt.

Az akkumulátorok által szolgáltatott gerjesztőáramot a forgórészhez két rézvezetéken keresztül juttatják, amelyek a generátor elején a tengelyhez erősítettek görgős gyűrűkre. A generátor névleges fordulatszáma 150 ford/perc.A háromfázisú váltakozó áram frekvenciája 40 Hz volt.

Ez a generátor 55 V-os áramot biztosít, amelyet transzformátor fokoz. Frankfurtban egy másik transzformátor 65 V-ra csökkent. Két olajhűtéses transzformátort használtak, egy 100 kVA-t az AEG-től és egy másik 150 kVA-t a Maschinenfabrik Oerlikontól.

Vasútállomás Laufenben

Egy frankfurti elektromos kiállításon az áramot egy 100 lóerős háromfázisú Dolivo-Dobrovolsky motor hajtja. falu, amely hidraulikus szivattyút üzemeltetett, amely a fényesen megvilágított tízméteres díszvízeséshez szolgáltatta a vizet.

Ez volt akkoriban a világ legerősebb háromfázisú aszinkron motorja. Ezen kívül a kiállítást 1000 elektromos izzólámpa világította meg, amelyek a közepén egy „Laufen-Frankfurt Power Line” feliratú táblát vettek körül. Alul a vonal hossza - 175 km, az oldalán pedig - a kísérletet végző cégek neve - "Oerlikon" és "AEG".

Dolivo-Dobrovolski villanymotor

Laufen-Frankfurt átviteli séma

A Laufen-Frankfurt sebességváltót széles körben tanulmányozták. Szakértői bizottság végezte el a gépek részletes vizsgálatát.

A bizottság következtetései a következők: az elektromos energia 170 km-es távon 8500 V feszültségű váltakozó árammal, csupasz rézhuzallal történő átvitele a Laufenben megtermelt energia 68,5-75,2%-át szállítja Frankfurtba. Az átviteli veszteségeket a vezetékek ellenállása korlátozta. A kapacitás hatása teljesen elhanyagolható volt. Az átvitel olyan sima, biztonságos és korrekt volt, mint több száz voltos feszültség és több méteres távolság mellett.

Ez a következtetés nagy történelmi jelentőségű volt, mivel a Laufen-Frankfurt váltó révén az új elektrotechnika összes csatlakozását egyesítette, beleértve a háromfázisú generátort és motort, a transzformátort és a nagyfeszültségű váltakozó feszültséget.

Charles Brown háromfázisú dinamója 93,5%-os hatékonyságot mutatott az ellenőrző bizottság dokumentumai szerint. a rakomány 190 liter volt. c) A transzformátorok hatásfoka 96%.

A váltóáramú technológiában megfelelő formát kapott a mechanikai energia villamos energiává alakításának és az elektromos energia mechanikai energiává való visszaalakításának elve, amely az elektromosság által előidézett forradalomban megtestesülő elv, maga a váltakozó áramú technológia, kezdve ezzel az átvitellel, a forma alatt fejlődött ki. háromfázisú elektrotechnika.

A kiállítással egyidejűleg megtartott kongresszuson M. O. Dolivo-Dobrovolsky nagyszabású jelentést készített, amelyben felvázolta a háromfázisú áramkörök elméletének alapjait. Beszéde kiindulópontként szolgált számos későbbi elméleti munkához és az új iparág fejlesztéséhez.

A kiállítás legfontosabb eseménye az "1891-es Nemzetközi Villamosmérnöki Kongresszus Frankfurt am Mainban" volt, amelyre a szeptember 7-12-i héten került sor.

Nemzetközi Villamosmérnöki Kongresszus résztvevőinek látogatása a laufeni erőműben. Charles Brown (a felső sorban a negyedik jobbról). Előtérben: Emile Rathenau (balra 6.) Marcel Despres (7. balra), Gisbert Kapp (a fenti kettő mögött), Dr. John Hopkinson (8. balra), közvetlenül mögötte – Peter Emile Huber, William Henry Preece (jobbról a 2.), Friedrich Ebert postamester (jobbról 1.).

A frankfurti kiállítás munkájának végső pontját egy részletes, kétkötetes "hivatalos jelentés" állította be, amely minden részletében tükrözi annak szervezését, munkáját és sajtóvisszhangját.

A Gram és más tervezők az 1970-es évek óta gyártanak generátorokat. XIX század. Az 1980-as években sok új dizájn jelent meg (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti stb.).

Ferranti autója

Galileo Ferraris olasz professzor és egy szerbiai amerikai mérnök tette a legtöbbet azért, hogy megértsék a mágneses tér forgásának okait. Nikola Tesla… Egymástól függetlenül hasonló eredményeket értek el. Szinte egy időben, 1888-ban számoltak be munkájukról. Nikola Tesla különféle többfázisú rendszereket ír le. A legalkalmasabbnak azonban a két fázist is tartja.

Az Amerikában épített, a maga idejében hatalmas Niagara vízerőműben, valamint számos más európai létesítményben alkalmazták. Röviddel a háromfázisú áram Laufenről Frankfurtba történő első átvitele után azonban az Európában elterjedt háromfázisú rendszerek bebizonyították előnyeiket, és arra kényszerítették az amerikaiakat, hogy a „Tesla-rendszereket” háromfázisúvá alakítsák át.

Az 1990-es években az egyfázisú váltóáramú generátorokról többfázisúra váltottak. Ebben az esetben a fő hitel Dolivo-Dobrovolskyé - előtte egyfázisú gépek olcsó csatlakozását használták.

A kiállítás után a generátort használták Heilbronn áramellátására, amely így a világ első városa lett, amely háromfázisú áramot kapott. Az eredeti generátor jelenleg a müncheni Deutsches Museumban található.

Laufen generátor a múzeumban

Nyugodtan kijelenthetjük, hogy az 1888-tól 1891-ig tartó időszakbanegy háromfázisú elektromos rendszer összes alapeleme kidolgozásra került, amelyek teljes mértékben megőrizték jelentőségét, és napjainkban széles körben használják és fejlesztik.

Az elektromos energia Laufenből Frankfurt am Mainba történő átvitele meggyőzően bizonyítja a központosított villamosenergia-termelés és annak nagy távolságokra történő átvitelének összetett problémájának alapvető megoldásának lehetőségét.

A frankfurti kiállítás jelentősége abban is rejlik, hogy óriási hatást gyakorolt ​​a közvéleményre. A kortársak a frankfurti kiállítást az áramszolgáltatás történetének meghatározó fordulópontjának tekintik. Az elektrotechnika vezető technológiává válik. A váltakozó áramú vállalatok nyertesek lettek, és a csak egyenáramú vállalatok sürgősen megkezdték az AC technológia licencek beszerzését.

Emil Rathenau így foglalta össze az energia ilyen nagy távolságra történő továbbításának sikerét: "A közelmúltban elért eredmények lehetővé teszik számunkra, hogy csodálatos energiatermelő központokat építsünk mindenütt – a hegyekben és a tengerparton, hogy kiaknázzuk a hegyi patakok és árapályok energiáját. a legtöbbet - a nagy folyami zuhatagokat -, hogy ezeket az eddig energiapazarlóként hasznos elektromossággá alakítsák, bármilyen távolságra elszállítsák, és ott bármilyen módon elosztsák és felhasználják. »

A háromfázisú váltóáram Laufenből Frankfurtba 1891-ben történő kísérleti átvezetésével minden modern villamosítás megkezdődött.