Prvi ikada trofazni prijenos od Laufena do Frankfurta

Najopćenitije i prvo tehničko utjelovljenje načela na kojima se temelji AC tehnologija bio je poznati prijenos Laufen-Frankfurt, koji je toliko važan za stvaranje i razvoj cjeline AC tehnologija.

Na udaljenosti od 175 km od Frankfurta na Majni (u blizini grada Heilbronna) u gradu Laufen nalazila se mala tvornica cementa koja je za svoje energetske potrebe koristila energiju rijeke Neckar. Godine 1890. pojavila se ideja o prijenosu električne energije u Frankfurtu, a njemački industrijalac i izumitelj Oskar von Müller (1855.-1934.) počeo je pregovarati s raznim tvrtkama o tome.

Krajem godine odlučeno je da će tvornica cementa za to isporučiti svoju turbinu Neckaru, Maschinenfabrik Oerlikon će isporučiti generator Laufenu, a General Electricity Company (AEG) električni motor Frankfurtu.

Dalekovod od Laufena do Frankfurta zajednički su proizvele dvije tvrtke, no od prvih koraka elektrotehnika se morala suočiti s određenim poteškoćama.Oscar von Miller i drugi promicatelji ovog posla morali su prevladati brojne prepreke koje su postavili zemljoposjednici i poduzeća.

Ruski izumitelj Mihail Osipovič Dolivo-Dobrovolski (1861.-1919.) radio je u tvrtki AEG od 1887. godine. Dok je radio u ovoj tvrtki, M. O. Dolivo-Dobrovolsky dovršio je svoj poznati rad o trofaznoj struji, koji je autora učinio svjetski poznatim i revolucionirao tehniku ​​korištenja i prijenosa električne energije.

Dobio je nekoliko patenata za trofazne transformatore, motore i generatore. Također je zanimljivo napomenuti: njegov dizajn transformatora sačuvan je do nedavno praktički bez temeljnih promjena.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Upravo je Dolivo-Dobrovolski prvi skrenuo pozornost na tehničko rješenje koje je dovelo do značajnih ušteda u bakrenim vodovima - korištenje trofaznih vodova za prijenosne sustave izmjenične struje. Zahvaljujući njemu započela je nova etapa u razvoju tvrtke. AEG, koji se pokazao monopolnim nositeljem najvažnijih patenata u području novog sadašnjeg sustava.

Glavni znanstveni, tehnički tisak i inženjerski krugovi u to su vrijeme negativno reagirali na projekt prijenosa i predviđali da će samo 5% energije stići do Frankfurta. Bilo je mnogo zabrinutosti oko sudbine telefonskih linija. Općenito, prvi trofazni prijenos naišao je na isti neprijateljski otpor kao i prve željeznice, prvi prijenos istosmjerne struje itd.

Međutim, linija je izgrađena. Sastoji se od tri bakrena vodiča obješena na stupove na visini od 8 m. Za trofazni nadzemni vod bilo je potrebno oko 3000 stupova, 9000 uljnih izolatora i 60 tona bakrene žice promjera 4 mm. Zrakoplovna linija se uglavnom odvijala željeznicom.

Struja se prenosi pod naponom od 8500 V (tada su provedene još dvije serije eksperimenata u kojima je napon propuštene struje porastao na 15000 i 25000 V) iz Laufena u Frankfurtu na Majni. Trofazni vod je pušten u rad u Frankfurtu tijekom Međunarodne elektrotehničke izložbe 1891. godine. Na ovoj je izložbi po prvi put prikazana trofazna struja kao novi sustav.

Cijeli prijenos dizajnirali su i izradili AEG i Maschinenfabrik Oerlikon pod vodstvom Oskara von Millera i Mikhaila Osipovicha Dolivo-Dobrovolskog. Transformatorsku instalaciju, generatore i uljne izolatore projektirao je Charles Brown mlađi (1863. — 1924.), dizajner i inženjer, izumitelj i poduzetnik koji je ostavio svijetli trag u povijesti tehnike.

Službeno puštanje u rad prvog visokonaponskog trofaznog prijenosnika električne energije na Međunarodnoj elektrotehničkoj izložbi održano je u utorak, 25. kolovoza 1891. godine u 12 sati. Prvo probno lansiranje završilo je nekoliko dana ranije.

U Laufenu, turbina napaja trofazni Braunov generator. Ovo je tipičan automobil iz 90-ih. XIX stoljeća, jedan od prvih trofaznih generatora. Ovdje se elektromagnet okreće ispred nepomične armature koja ga okružuje.

Armatura se sastojala od 96 šipki međusobno povezanih u tri namota, u svakom od kojih se struja mijenjala s faznim pomakom od 120 °. Struja statora pri punom opterećenju bila je do 1400 A, što je zahtijevalo upotrebu debelih bakrenih šipki promjera gotovo 30 mm i izolaciju otpornu na toplinu pomoću azbestnih cijevi.

Uzbudna struja koju daju baterije dovodi se do rotora kroz dvije bakrene žice koje su pričvršćene na valjkaste prstene na prednjoj strani generatora na osovinu. Generator je predviđen na 150 okretaja u minuti.Frekvencija trofazne izmjenične struje bila je 40 Hz.

Ovaj generator daje struju od 55 V, koju pojačava transformator. U Frankfurtu je još jedan transformator smanjen na 65 V. Korištena su dva transformatora hlađena uljem, jedan od 100 kVA od AEG-a i drugi od 150 kVA od Maschinenfabrik Oerlikon.

Željeznička stanica u Laufenu

Na izložbi elektrotehnike u Frankfurtu, struju pokreće trofazni motor Dolivo-Dobrovolsky od 100 KS. selo, koja je pokretala hidrauličku pumpu koja je opskrbljivala vodom jarko osvijetljeni desetmetarski ukrasni vodopad.

Bio je to najsnažniji trofazni asinkroni motor na svijetu u to vrijeme. Osim toga, izložbu je osvijetlilo 1000 električnih žarulja sa žarnom niti, koje su okruživale natpis u središtu s natpisom: „Dalekovod Laufen-Frankfurt“. Ispod je duljina linije - 175 km, a sa strane - imena tvrtki koje su provele eksperiment - "Oerlikon" i "AEG".

Elektromotor Dolivo-Dobrovolski

Shema prijenosa Laufen-Frankfurt

Prijenos Laufen-Frankfurt je naširoko proučavan. Stručno povjerenstvo izvršilo je detaljna ispitivanja strojeva.

Zaključci ove komisije su sljedeći: prijenos električne energije na udaljenosti od 170 km izmjeničnom strujom na naponu od 8500 V s golom bakrenom žicom isporučuje 68,5% do 75,2% energije proizvedene u Laufenu u Frankfurt. Gubici u prijenosu bili su ograničeni otporom žica. Učinak kapaciteta bio je potpuno zanemariv. Prijenos je bio ravnomjeran, siguran i ispravan kao na naponu od nekoliko stotina volti i udaljenosti od nekoliko metara.

Taj je zaključak bio od velike povijesne važnosti, jer je kroz prijenos Laufen-Frankfurt spojio sve veze nove elektrotehnike, uključujući trofazni generator i motor, transformator i visokonaponski izmjenični napon.

Trofazni dinamo Charlesa Browna pokazao je učinkovitost od 93,5% prema dokumentima verifikacijske komisije. nosivost je bila 190 litara. c. Učinkovitost transformatora je 96%.

Načelo pretvaranja mehaničke energije u električnu i ponovno pretvaranje električne energije u mehaničku, načelo utjelovljeno u revoluciji koju proizvodi električna energija, dobilo je odgovarajući oblik u tehnologiji izmjenične struje. Sama izmjenična tehnologija, počevši od ovog prijenosa, razvila se u obliku trofazne elektrotehnike.

Na kongresu, koji je održan istodobno s izložbom, M. O. Dolivo-Dobrovolsky napravio je veliko izvješće u kojem je iznio temelje teorije trofaznih strujnih krugova. Njegov govor poslužio je kao polazište za mnoge kasnije teorijske radove i razvoj u ovoj novoj industriji.

Najvažniji događaj izložbe bio je "1891. Međunarodni kongres inženjera elektrotehnike u Frankfurtu na Majni", koji se održao u tjednu od 7. do 12. rujna.

Posjet elektrani u Laufenu od strane sudionika Međunarodnog kongresa inženjera elektrotehnike. Charles Brown (gornji red četvrti s desna). U prvom planu: Emile Rathenau (6. lijevo) Marcel Despres (7. lijevo), Gisbert Kapp (iza dvojice gore), dr. John Hopkinson (8. lijevo), odmah iza njega — Peter Emile Huber , William Henry Preece (2. s desna), Poštar Friedrich Ebert (1. s desna).

Konačna točka u radu frankfurtske izložbe postavljena je detaljnim dvotomnim "službenim izvješćem", u kojem se u svim detaljima odražava njezina organizacija, rad i praćenje medija.

Alternatore su izrađivali Gram i drugi dizajneri od 1970-ih. XIX stoljeće. U 1980-ima pojavljuju se mnogi novi dizajni (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti itd.).

Ferrantijev auto

Za razumijevanje razloga rotacije magnetskog polja najviše su učinili talijanski profesor Galileo Ferraris i jedan američki inženjer iz Srbije. Nikola Tesla... Neovisno jedan o drugome, postigli su slične rezultate. Gotovo istovremeno, 1888. godine, podnijeli su izvještaj o svom radu. Nikola Tesla opisuje različite polifazne sustave. No i on najprikladnijim smatra dvofazni.

Usvojen je u hidroelektrani Niagara, velikoj za svoje vrijeme, izgrađenoj u Americi, kao iu nekoliko drugih postrojenja u Europi. Međutim, nedugo nakon prvog prijenosa trofazne struje iz Laufena u Frankfurt, trofazni sustavi uobičajeni u Europi pokazali su svoje prednosti i natjerali Amerikance da prebace "Tesla sustave" na trofaznu struju.

Devedesetih godina prošlog stoljeća s jednofaznih generatora izmjenične struje prešli su na višefazne. U ovom slučaju, glavna zasluga pripada Dolivo-Dobrovolskom - prije njega su koristili jeftinu vezu jednofaznih strojeva.

Nakon izložbe generator je korišten za napajanje Heilbronna, koji je tako postao prvi grad na svijetu koji je dobio trofaznu struju. Izvorni generator trenutno se nalazi u Deutsches Museum u Münchenu.

Laufen generator u muzeju

Sa sigurnošću možemo reći da je u razdoblju od 1888. do 1891. godrazvijeni su svi osnovni elementi trofaznog električnog sustava koji su u potpunosti zadržali svoj značaj i danas se široko koriste i razvijaju.

Prijenos električne energije od Laufena do Frankfurta na Majni uvjerljivo pokazuje mogućnost temeljnog rješenja složenog problema centralizirane proizvodnje električne energije i njezinog prijenosa na velike udaljenosti.

Važnost izložbe u Frankfurtu leži iu tome što je imala veliki odjek u javnosti. Suvremenici smatraju izložbu u Frankfurtu odlučujućom prekretnicom u povijesti opskrbe električnom energijom. Elektrotehnika postaje vodeća tehnologija. Kao pobjednici izašle su tvrtke izmjenične struje, a tvrtke koje se bave isključivo istosmjernom strujom hitno su počele s nabavom licenci za izmjeničnu tehnologiju.

Emil Rathenau sažeo je uspjeh prijenosa energije na tako veliku udaljenost: "Nedavni napredak omogućit će nam da izgradimo veličanstvene centre za proizvodnju energije posvuda - u planinama i na morskoj obali, da iskoristimo energiju planinskih potoka i plime, i na najviše - velike riječne brzake — pretvoriti ih, dosad rasipanje energije, u korisnu električnu energiju, transportirati je na bilo koju udaljenost, i tamo distribuirati i koristiti na bilo koji način. »

S probnim prijenosom trofazne izmjenične struje iz Laufena u Frankfurt 1891. započela je sva moderna elektrifikacija.