Доливо добровольский и его вклад в развитие электротехники


М. О. Доливо-Добровольский — русский новатор-электротехник и его изобретения

Одним из основоположников техники применения переменных токов считается талантливый русский инженер и изобретатель Михаил Осипович Доливо-Добровольский. С его именем связаны работы в области создания техники трехфазных переменных токов. Он является создателем простого и надежного в использовании асинхронного двигателя. Двигатель такой конструкции используется и в наши дни. Все элементы трехфазной системы были созданы Доливо-Добровольским. Михаил Осипович родился 2 января 1862 года в семье чиновника. Он стал первенцем в многодетной семье Доливо-Добровольский, которая в то время жила в г. Гатчина. В 1873 году семейство Доливо-Добровольских переезжает в Одессу, именно там и прошли детство и юность будущего талантливого изобретателя. Там же в Одессе он блестяще окончил Одесское реальное училище. Затем поступил в Рижский Политехнический институт. Но окончить его Михаил Осипович не успел. За участие в студенческой забастовке солидарности с рабочими рижских заводов он был исключен из института без права поступления в любое русское учебное заведение. Именно этот факт и сыграл важнейшую роль в жизни изобретателя и истории мировой электротехники. С помощью дяди молодому Доливо-Добровольскому удалось выехать за границу и там он поступил в Высшее Техническое Училище в немецком городе Дармштадт. В период с осени 1881 г. по 1884 г. М. О. Доливо-Добровольский обучался на машиностроительном факультете, при этом изучая электротехнику. С отличием окончив Высшее Техническое Училище, Михаил Осипович остался в нем ассистентом в недавно открывшейся электротехнической лаборатории. В 1884-1885 гг. в прессе появляются первые публикации Доливо-Добровольского, посвященные вопросам электротехники. Его работы не остались без внимания. В 1887 г. Михаила Осиповича пригласил к себе на работу Эмиль Ротенау, возглавлявший в то время фирму «Всеобщая компания электричества». Через несколько лет уже сам Михаил Осипович становится директором компании, которую будет возглавлять до конца своей жизни. Первые работы М. О. Доливо-Добровольского были связаны с системами постоянного тока. Занимаясь проблемами применения постоянного тока, он также следил за важнейшими событиями теоретической мысли. Он ознакомился с работами итальянского физика Галилео Феррариса по вращающемуся магнитному полю. В своих работах Феррарис утверждал что коэффициент полезного действия асинхронного двухфазного двигателя не будет превышать 50% и поэтому, многофазные электрические машины переменного тока не получат широкого применения. Начиная с 1888 года, М. О. Доливо-Добровольский занялся изучением многофазных систем, для которых он установил особое название, затем утвердившееся в терминологии электротехники. Глубоко изучив машины постоянного тока, он сделал правильный вывод об ошибочности теории Феррариса. Для своих работ Доливо-Добровольский стал использовать не двухфазный ток, как это делали Феррарис и Никола Тесла, а трехфазный, то есть три переменных тока, каждый из которых сдвинут по фазе на 120 градусов. В 1888 году после ряда испытаний он построил первый трехфазный генератор переменного тока мощностью примерно в 3 киловатта и с помощью него привел в действие свой первый трехфазный двигатель со статором в виде кольца Грамма, питаемого в трех точках, и ротора в виде сплошного медного цилиндра.

Продолжая традиции своих талантливых соотечественников (П. Н. Яблочков, Б. С. Якоби) Доливо-Добровольский работал над возможностью применения на практике переменного тока. И вот, начиная с 1891 года, начинается новая страница в истории электротехники. В этом году на электротехнической выставке во Франкфурте было успешно произведено испытание системы трехфазного тока в виде передачи электроэнергии на расстояние в 175 километров от Лауффенского водопада до Франкфурта.

Трехфазный генератор в Лауффен-на-Неккаре (Баден-Вюртемберг) — 1881 год. Лауффенская электропередача стала первой в мире передачей с использованием переменного тока и послужила началом господства переменного тока продолжающегося и в наши дни. Трехфазная система, созданная Доливо-Добровольским, в короткий срок получила широкое применение. Но заслуга талантливого русского инженера не только в изобретении способа передачи переменного тока на большие расстояния, но и в создании устройств, которые необходимых для работы трехфазного переменного тока. Большое количество созданных им устройств используются электроэнергетиками в неизменном виде. Много труда приложил М. О. Доливо-Добровольский для пропаганды внедрения трехфазного переменного тока в науке и технике. При помощи диспутов, докладов, монографий он смог добиться того, что у него практически не осталось идейных противников.

В 1899 году, 28 декабря на Первом Всероссийском электротехническом съезде Доливо-Добровольский выступил с докладом «Современное развитие техники трехфазного тока». В нем он подвел итоги своей деятельности: разработка теории трансформаторов, конструирование новых измерительных приборов, двигателей и других аппаратов.

Трехфазный асинхронный двигатель Доливо-Добровольского Не смотря на то, что жил и работал М. О. Доливо-Добровольский за границей, он сохранял российское гражданство. С началом Первой мировой войны в 1914 году он переехал в Швейцарию, где оставался до 1918 года. Затем снова вернулся в Германию для продолжения работы. Но хроническое заболевание сердца нарушило его планы.

Последние годы своей жизни Михаил Осипович посвятил изучению способа передачи электроэнергии на большие расстояния при помощи постоянного тока высокого напряжения. Будущее развитие электротехники виделось ему в дальних передачах электроэнергии постоянного тока высокого напряжения по подземным кабелям. Этим вопросом Доливо-Добровольский занимался до последних дней жизни. 15 ноября 1919 года от болезни сердца он скончался. Его смерть была встречена скорбью инженерами всего мира.

Бюст М.О. Доливо-Добровольского Талантливейший инженер и изобретатель М. О. Доливо-Добровольский был многосторонне образован и культурен. Его вклад в развитие электротехники и, в частности, в области применения систем трехфазного переменного тока огромен. Продолжая работы своих соотечественников, Михаил Осипович сумел далеко вперед продвинуть науку и технику. Работы русских изобретателей навсегда вошли в историю мировой электротехники. Андрей Повный, http://electrik.info

energo.kcnti.ru

Михаил Осипович Доливо-Добровольский

Михаил Осипович Доливо-Добровольский родился 2 января 1862 года (21 декабря 1861 года по старому стилю) в многодетной дворянской семье. Михаил был старшим ребёнком.

Дед Михаила Осиповича, Флор (Флориан) Иосифович (1776—1852) приехал из Польши в Петербург в конце XVIII века, был тайным советником, служил при почтовом департаменте. В 1873 году родители Михаила Осиповича переехали в Одессу.

В Одессе в 1878 году Михаил окончил реальное училище и 1 сентября 1878 поступил в Рижский политехнический институт. 22 июня 1881 года за участие в антиправительственной агитации он был исключён из института без права поступления в другие высшие учебные заведения Российской империи. Для продолжения своего образования Михаил Осипович избрал Дармштадтское высшее техническое училище, где уделялось особое внимание практическому применению электричества. Здесь в 1882 г. была учреждена специальная кафедра электротехники, которую возглавил профессор Эразм Киттлер, а в январе 1883 г., впервые в практике высшего образования, был введён специальный курс электротехники. В том же году Э. Киттлер открыл в училище электротехническую лабораторию.

Михаил Осипович с отличием окончил высшее техническое училище и остался в нем ассистентом в недавно открывшейся электротехнической лаборатории. Позднее молодой ученый преподавал студентам курс, который назывался «Электрохимия с особым вниманием к гальванопластике и металлургии».

В 1884—1885 годах появляются первые публикации в прессе Доливо-Добровольского в области электрохимии. В журнале «Электричество» Михаил Осипович раскрыл способ получения алюминия из его окиси при высокой температуре и поведал о другом открытии, связанном с топливными элементами. Достижения молодого ученого не остались без внимания. Он стал считаться одним из самых выдающихся инженеров своего времени, и был приглашен в 1887 году в немецкую фирму AEG (Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft), где практически занимал пост технического руководителя. Позднее, в 1909 году был назначен директором AEG и проработал в этой должности до конца жизни.

Работая в AEG, Михаил Осипович усовершенствовал электромагнитные амперметры и вольтметры для измерения постоянного и переменного токов (1887-1888). Для различного рода измерительных приборов удачно применил принцип двигателя с вращающимся магнитным полем (1892). Создал также приборы для устранения в телефонах помех от электрических сетей сильных токов (1892), изобрёл способ деления напряжения постоянного тока, основанный на применении неподвижной катушки индуктивности, которую он назвал делителем напряжения (1893).

Творческая и инженерная деятельность М. О. Доливо-Добровольского была направлена на решение задач, связанных с практическим использованием электроэнергии. Электротехника того времени использовала постоянный ток. Михаилу Осиповичу Доливо-Добровольскому и Николе Тесла принадлежит честь создания генераторов переменного тока, которые совершили революцию в электротехнике.

Весной 1889 г. М. О. Доливо-Добровольским был построен (после Н. Теслы и Г. Феррариса) трёхфазный асинхронный двигатель мощностью около 100 Вт. Главная особенность асинхронного двигателя Доливо-Добровольского - ротор с обмоткой в виде беличьей клетки. Он выполнил ротор в виде стального цилиндра, а в просверлённые по периферии каналы заложил медные стержни. На лобовых частях ротора эти стержни электрически соединялись друг с другом. Конструкция двигателя оказалась предельно простой и надежной, так как не содержала коллектора и щеточного узла. В 1889 г. М. О. Доливо-Добровольский получил патент на своё изобретение.

Тогда же им был спроектирован и построен второй асинхронный двигатель на 3-5 л.с. Параллельно с двигателем им был изготовлен и генератор трехфазного тока на 15-20 кВт.

В результате исследования различных схем обмоток учёный сделал ответвления от трёх равноотстоящих точек якоря машины постоянного тока. Таким образом, были получены токи с разностью фаз 120 градусов. Уже в первых генераторах применялись два основных способа соединения обмоток: в звезду и треугольник.

1889-м годом датируется и изобретение Доливо-Добровольским трехфазного трансформатора, который первоначально был с радиальным расположением сердечников. Таким путём была найдена связанная трёхфазная система, отличительной особенностью которой являлось использование для передачи и распределения электроэнергии только трёх проводов.

Для развития данного перспективного направления фирма AEG объединила свои усилия с швейцарским машиностроительным заводом «Эрликон», техническим директором которого был Чарльз Браун. Браун активно подключился к отработке конструкции асинхронных двигателей. Общие научные интересы М.О. Доливо-Добровольского и Ч. Брауна касались не только вращающихся электрических машин. Они вместе активно работали над трансформаторами и проблемами передачи высоковольтного напряжения.

В 1890 году техническое бюро Оскара фон Миллера получает заказ на строительство линии электропередачи от электростанции на реке Неккер (рядом с селением Лауфен) до городка Хайльбронн длиной 10 км. Миллер, будучи горячим сторонником трехфазного тока и электропередач на длинные расстояния, убедил заказчиков применить систему трехфазного тока. Согласно этого проекта, двигатели для Хайльбронна должны были изготавливаться фирмой AEG, а генератор мощностью 300 л.с. и масляные трансформаторы фирмой «Эрликон». Разработку генератора выполнял Ч. Браун.

У практического применения переменного трехфазного тока было немало противников. Даже человек с прогрессивными взглядами Т. Эдисон пытался в 80-х годах XIX века принять в Америке законы, которые должны были запретить использование переменного тока. Он сравнивал прокладку подземных кабелей переменного тока с закапыванием взрывчатых веществ.

Поэтому требовалось убедить мировую техническую общественность в преимуществе трехфазной системы переменного тока, в том числе для передачи электроэнергии на большие расстояния.

В том же 1890 году было принято решение о проведении международной электротехнической выставки во Франкфурте, на которой все желающие фирмы должны были продемонстрировать свои технические решения и возможности. Упомянутый выше О. Миллер был назначен техническим директором выставки. Для демонстрации возможностей трехфазного тока и передачи энергии при высоком напряжении он предложил построить линию передачи от Лауфенской электростанции до Франкфурта длиной 170 км. Выставка должна была открыться в середине 1891 года. В июле 1890 года Миллер получил согласие руководства AEG и «Эрликон» на участие в проекте и на поставку оборудования. В связи с отсутствием необходимого опыта и научных знаний по высоковольтным передачам построение данной системы многими представлялось чистой авантюрой.

Генератор мощностью 300 л.с. по первоначальным планам должен был быть построен в 1892 году. Для целей использования его в выставочной системе потребовалось изготовить его на год раньше. С этой работой успешно справилась фирма «Эрликон» под руководством Ч. Брауна. В качестве приемника должен был служить асинхронный двигатель мощностью 100 л.с., разрабатываемый Доливо-Добровольским в фирме AEG. По предварительным расчетам напряжение в линии передачи должно было составлять 20000 В.

В начале 1891 г. начались публичные эксперименты с линией передачи с целью определить возможность передачи токов высокого напряжения. Эксперименты с напряжениями до 33000 В дали хорошие результаты. Определено минимальное расстояние между проводами, при котором происходит пробой воздушного промежутка. Одновременно Доливо-Добровольский продемонстрировал действующий макет трехфазной электропередачи с нагрузкой в виде асинхронного двигателя мощностью 750 Вт (1 л.с.). Таким образом, была доказана возможность передачи высокого напряжения.

В марте 1891 г. выходит подробнейшая статья Доливо-Добровольского в журнале «Elektrotechnische Zeitschrift»: «Передача энергии посредством переменных токов различных фаз». Статья убедительно доказывала преимущества именно трехфазных систем.

Для привода насоса искусственного водопада на выставке во Франкфурте Доливо- Добровольский сконструировал асинхронный двигатель мощностью уже 100 л.с. с фазным ротором. В разгар работ из проекта вышел Ч. Браун, основав собственную фирму, и доведение всей системы легло на Доливо-Добровольского.

25 августа 1891 г. ровно в полдень на территории выставки во Франкфурте впервые загорелись 1000 электроламп от электричества, переданного от электростанции в Лауфене. На следующий день было проведено испытание главного асинхронного двигателя. Все оборудование работало хорошо и водопад действовал. Выставка имела грандиозный успех. Делегации учёных и инженеров из-за границы приезжали ознакомиться с устройством невиданной электропередачи даже после закрытия экспозиции.

Трёхфазная система не получила бы в первые же годы своего существования столь быстрого распространения, если бы не решила проблемы передачи энергии на большие расстояния.

В октябре 1891 г. Доливо-Добровольским была сделана патентная заявка на трёхфазный трансформатор с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости. В принципе, эта конструкция сохранилась до настоящего времени.

М.О. Доливо-Добровольский мечтал вернуться в Россию. Предполагалось, что он станет деканом Электромеханического факультета Санкт-Петербургского политехнического института, открывшегося в 1899 году . Этим планам помешали договорные обязательства с AEG, которыми Михаил Осипович был связан.

28 декабря 1899 года Доливо-Добровольский выступил на Первом Всероссийском электротехническом съезде. В докладе «Современное развитие техники трехфазного тока» он подвел некоторые итоги своей деятельности: разработка теории трансформатора, конструирование новых измерительных приборов, двигателей и других аппаратов, изучение влияния сильноточных сетей на провода связи, исследование и практическое применение электролиза.

После удачных испытаний переменный ток стал широко использоваться в различных отраслях производства, а созданные русским инженером электрические двигатели приводили в действие мостовые и подъемные краны, насосы вакуум-аппаратов, центрифуги и воздуходувки, станки в ткацкой, прядильной и металлообрабатывающей промышленностях, механизмы и машины в портах, рудниках и верфях, прокатные станы и многое другое. Несмотря на проживание за границей, Доливо-Добровольский сохранял российское гражданство. С началом Первой мировой войны в 1914 году он переехал в Швейцарию. Через 4 года знаменитый электротехник вернулся в Германию для работы в фирме AEG. Но хроническое заболевание сердца, которое было у Михаила Осиповича с детства, нарушило его планы.

В 1919 году в возрасте 57 лет Доливо-Добровольский умер. Незадолго до смерти Михаил Осипович написал работу «О пределах применимости трехфазного переменного тока для передачи электроэнергии на расстояние». Проведя исследования, он доказал, что при электропередачах большой мощности и на очень дальнее расстояние произойдет обратный переход от переменного тока к постоянному. Посвятив свою деятельность применению переменного тока, выдающийся изобретатель, тем не менее, предвидел в будущем возвращение к постоянному току.

Обсудить на форуме

www.ruscable.ru

Михаил Осипович Доливо-Добровольский — изобретатель трёхфазного асинхронного двигателя

Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1862-1919) – российский инженер-электротехник, один из создателей устройств, работающих на трехфазном переменном токе. Ему принадлежит большое количество изобретений в области электротехники, в том числе асинхронный двигатель, дугогасительная решетка, несколько измерительных приборов. Он сумел первым в мире успешно продемонстрировать передачу трехфазного переменного тока на расстояние и доказал его преимущества.

Михаил Осипович Доливо-Добровольский (1862-1919)

Детство и юность изобретателя

Михаил Осипович родился 2 января 1862 года в Гатчине, став первым ребенком в многодетной семье. Его дед по отцовской линии переехал в Петербург из Польши еще в конце XVIII века и служил тайным советником. Когда мальчику было 11 лет, семья переехала в Одессу, где прошли детские и юношеские годы талантливого инженера. Здесь он на отлично окончил реальное училище, а затем поступил в Рижский университет. Но получить диплом ему было не суждено – за участие в одной из студенческих акций протеста Михаил был безжалостно отчислен без права поступить в новое учебное заведение на территории России.

Это вынудило молодого человека начать поиски места учебы за рубежом и при помощи дяди будущий изобретатель прибыл в немецкий город Дармштадт, где поступил на машиностроительный факультет местного Высшего Технического училища. Параллельно с этим Доливо-Добровольский с головой окунулся в изучение электротехники, а по окончании Альма-матер остался здесь для работы ассистентом в электротехнической лаборатории.

В этот период изобретатель начинает писать статьи, которые публикуются в специализированном издании «Электричество». Его смелые взгляды не остались незамеченными и широко обсуждались общественностью. В частности, он предлагал решительно бороться с дилетантизмом и требовал введения научного подхода в процесс технических разработок. Спустя некоторое время Михаил Осипович начал работать на одном из передовых электротехнических предприятий Эрликон из Швейцарии, а затем влился в ряды Всеобщей компании электричества (Германия), где проработал много лет.

Находясь долгие годы за рубежом, Михаил Осипович не порывал связь с Россией и при любой возможности приезжал на родину. Здесь он тесно контактировал с российскими коллегами, принимая участие в электротехнических съездах и других профессиональных форумах. После основания политехнического института в Петербурге, его планировали назначить деканом электромеханического факультета. Но из-за семейных проблем и занятости на работе приступить к обязанностям руководителя факультета он так и не смог.

Работы с асинхронным двигателем

Первые разработки Михаила Осиповича были связаны с устройствами постоянного тока. Изучая проблему в деталях, он не забывал знакомиться с новейшими теоретическими изысканиями авторитетных физиков. В частности, были глубоко изучены работы итальянского ученого Галилео Феррасиса, посвященные вращающемуся магнитному полю. Согласно его представлениям, КПД асинхронного двухфазного двигателя не превышает 50%, поэтому у такой техники нет будущего. Подобные выводы объяснялись рядом теоретических просчетов, которые впоследствии устранил русский электротехник.

Михаил Осипович сумел доказать, что для эффективной работы асинхронного двигателя понадобится вращающееся магнитное поле, которое можно создать используя трехфазную модель симметричного типа при условии сдвига фаз на 120 электрических градусов. Авторская конструкция была испытана в 1889 году и наглядно показала свое преимущество перед двухфазными аналогами Тесла и Феррариса. Как писал Доливо-Добровольский, уже в момент первого запуска удалось зафиксировать необычное для тех времен явление, когда попытки затормозить работу устройства с помощью конца вала не увенчались успехом. При этом сам моторчик имел очень скромные размеры.

В отличие от синхронных, асинхронные силовые установки начинают вращаться самостоятельно при поступлении тока. Для питания они используют три провода, соединяющихся с обмотками статора.

Однако успешные испытания не изменили мнения скептиков. Одна из главных величин мировой электротехники Томас Эдисон даже отказался взглянуть на это изобретение, в очередной раз заявив, что у переменного тока не может быть будущего. Несмотря на это автор сумел доработать устройство, которое в конструктивном плане принципиально не менялось до наших дней.

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока разработанный Доливо-Добровольским. Рабочий экземпляр хранится в Московском Политехническом музее

Делитель напряжения

Важное значение в электротехнике получил разработанный Михаилом Осиповичем механизм деления напряжения постоянного тока с использованием «трехпроводной» системы распределения, в основе которой лежала индукционная катушка. Новое решение стало откликом на проблему, мешавшую распространению постоянного тока. Она была связана с невозможностью использования высокого напряжения при наличии ламп накаливания в сетях постоянного тока. Лампы производились для предельного напряжения не более 220 В и в сетях было недопустимо превышать эти значения.

Благодаря «трехпроводной системе», этот недостаток отчасти нивелировался. Она предоставляла возможность удваивать напряжение одновременно у зажимов питающего устройства и в сети посредством использования еще одного «уравнительного» провода малого сечения, с помощью которого соединялись зажимы ламп.

Трехфазные генераторы и трансформаторы

Доливо-Добровольский проводил огромную исследовательскую работу, связанную с функционированием генераторов переменного тока с двумя статичными обмотками и вращающейся металлической конструкцией. В этом устройстве вращательные движения совершает цилиндр, который соединен с двумя железными крестами. В процессе их вращения изменялся магнитный поток, проходящий через обмотки якоря, отчего возникала электродвижущая сила. Изобретатель и сам проектировал аналогичные приборы, но со временем точно предсказал, что их вытеснят устройства с вращающимися электромагнитами.

Одним из главных направлений деятельности изобретателя стало первое практическое использование трехфазного тока с целью передачи электричества. Явление обратимости (двигатель/генератор) магнитоэлектрических устройств находилось в центре внимания многих ученых. Но приведение в состояние механической работы одной машины постоянного тока с помощью тока другой впервые продемонстрировал французский инженер Фонтен в 1873 году на выставке в Вене. Однако широкого применения этот эксперимент не получил, так как сам автор был убежден, что способ годится лишь для передачи энергии малой мощности на короткие расстояния. Позднее над этой проблемой бились лучшие умы своего времени, но оптимальное решение удалось найти Доливо-Добровольскому.

Он предложил использовать для передачи трехфазный переменный ток, причем эта система обладает неоспоримым преимуществом перед двухфазным за счет применения только трех, а не четырех проводов. Подобная закономерность связана с особенностями трехфазного тока, где в любой момент сумма сил токов, которые движутся по трем проводам равна нулю. Подобный показатель имеют электродвижущие силы, вырабатываемые в фазах обмотки генератора. Это и позволяет использовать всего 3 провода.

Авторский трехфазный генератор переменного тока был сконструирован в 1888 году. Прибор мощностью около 3 кВт сумел привести в действие трехфазную силовую установку с кольцевидным сердечником, окруженную кольцами Грамма (проволочная обмотка в виде кольца). Но настоящий триумф был еще впереди.

В 1891 году во время франкфуртской электротехнической выставки была успешно осуществлена передача электричества между городом и Лауффенской электростанцией на реке Неккар, которые разделяет 175 км. Это событие стало первым случаем передачи электроэнергии с использованием переменного тока, став отправной точкой его окончательного превосходства. При этом трехфазная система русского изобретателя получила всеобщее признание. Доливо-Добровольский приложил немало сил для пропаганды необходимости использования трехфазного переменного тока и в итоге смог переубедить многих скептиков.

Трехфазный генератор переменного тока разработынный Доливо-Добровольским — был установлен на Лауффенской электростанции

В 1890 году Михаил Осипович предложил идею применения для трехфазных токов вместо трех трансформаторов одного устройства специальной конструкции. Его главным отличием стало наличие трех магнитных сердечников с обмоткой вместо двух. Они соединяются в конечной части ярмом кольцеобразной формы, что формирует три сцепленных магнитных потока. В целом практика показала правильность размышлений изобретателя, за исключением сверхмощных трансформаторов, в сегменте которых по ряду объективных причин по-прежнему отдается предпочтение серии однофазных устройств. В результате Доливо-Добровольский сумел спроектировать и внедрить все установки, необходимые для передачи трехфазного тока и распределения электроэнергии между потребителями.

В 1899 году он выступил на Всероссийском электротехническом съезде, где обобщил результаты своей деятельности. В частности, он рассказал о своем видении конструирования измерительных приборов, трансформаторов, двигателей и других электрических установок. Также автор доклада представил убедительные доводы в пользу трехфазного тока, главные из которых – экономичность при его передаче на большие расстояния и высокая производительность двигателей.

Другие изобретения

Доливо-Добровольский всерьез интересовался проблемой электротехнических измерений. Двигаясь в этом направлении, ему удалось создать особую разновидность электромагнитных вольтметров и амперметров, которые использовались для измерений постоянного и переменного тока. Впоследствии их начала производить фирма из Германии «Всеобщая компания электричества», где работал сам изобретатель.

В более поздних версиях электроизмерительных устройств, автор стал применять правило вращающегося магнитного поля переменного тока. Именно так сконструированы фазометры, ваттметры и частотомеры. Они характеризовались простотой использования, высокой надежностью и затем активно использовались в качестве приборов для распределительных щитов на электростанциях. В наши дни универсальная идея Доливо-Добровольского находит применение во множестве электроприборов.

Во время работы над электрическими генераторами Михаил Осипович понял важность значения точных расчетов величин потерь от гистерезиса и паразитных токов. Чтобы получить нужные данные без траты лишнего времени, он создал несложный прибор, которому для измерения было необходимо лишь небольшое количество материала (речь идет о стали, использовавшейся для сердечников машин). Он позволял узнать величину потерь с помощью обычного ваттметра и амперметра. Так был разработан прототип устройств, активно использующихся в измерительной практике как приборы Эпштейна.

Михаил Доливо-Добровольский скончался 15 ноября 1919 года в немецком городе Гейдельберге от обострившейся болезни сердца.

Интересные факты

elektroznatok.ru

План открытого занятия «М.О. Доливо-Добровольский и его вклад в развитие электротехники»

Автор: Воробьева Светлана Тауновна Вологодский техникум железнодорожного транспорта – филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщений Императора Александра I» План открытого занятия Дисциплина: Электротехника и электроника. Преподаватель: С. Т. Воробьева Тема: М.О.Доливо-Добровольский и его вклад в развитие электротехники. Тип занятия: комбинированное занятие Форма проведения: семинар – практикум Цели занятия: Образовательные: углубление знаний по дисциплине, формирование умений и навыков учебно-исследовательской работы, применение знаний и умений в нестандартных ситуациях. Воспитательные: воспитание патриотизма, чувства гордости за вклад российских ученых в развитие электротехники. Развивающие: развитие самостоятельной познавательной деятельности, умений выступать с докладом (презентацией), развитие культуры речи. Задачи занятия: Формировать самообразовательные умения и навыки при изучении дополнительных источников информации, анализировать, отбирать и систематизировать материал по заданной теме, выступать с докладом (презентацией) Воспитывать уважительное отношение к сверстникам, толерантность, умение выслушивать чужое мнение. Развивать интерес к знаниям и дисциплине, навыки работы в группе. Средства обучения: мультимедийное оборудование демонстрационное оборудование: катушка на сердечнике (120/220 В), сердечник, ярмо, алюминиевое кольцо, трехфазный трансформатор, лампочка на подставке (13 В), алюминиевые подвесы (сплошной и разрезной), камертон, модель трехфазного асинхронного двигателя карточки с кроссвордами, лист для жюри с правильными ответами портрет М.О. Доливо-Добровольского плакат с правилами составления синквейна листы для составления синквейна. Межпредметные связи: электрические машины, физика. Структура занятия: Организационная часть, контроль присутствующих (1мин) Постановка целей, задач и мотивация учебной деятельности на занятии (4 мин) Представление малых групп (команд), предварительных заданий, которые были выданы командам (2мин). Мотивация студентов к конкурсу презентаций, формулировка критериев оценивания презентаций (2 мин). Выступления команд с мультимедийными презентациями (20мин) Подведение итогов конкурса презентаций (2 мин). Мотивация студентов к конкурсу кроссвордов, формулировка критериев оценивания кроссвордов (1 мин). Конкурс кроссвордов (10 мин). Подведение итогов конкурса кроссвордов (2 мин). Мотивация студентов к конкурсу «От теории к практике», формулировка критериев объяснений предлагаемых опытов. (1 мин). Конкурс «От теории к практике» (25 мин). Подведение итогов конкурса «От теории к практике» (2 мин). Мотивация студентов к конкурсу «Занимательный вопрос», формулировка критериев оценивания конкурса «Занимательный вопрос» (1 мин). Конкурс «Занимательный вопрос» (5 мин). Подведение итогов, рефлексия (7мин). Методы обучения: информационно-развивающие, коммуникативные (самостоятельная работа с дополнительными источниками информации, подготовка презентаций, выступление с презентацией, синквейн) частично-поисковый (анализ и объяснение демонстрационных опытов) методы проверки и оценки знаний (устный и письменный контроль в виде конкурса кроссвордов, конкурса «От теории к практике») Применяются интерактивные подходы в обучении: выполнение творческих домашних заданий, а именно: составление мультимедийных презентаций, кроссвордов по заданным темам, отбор и подготовка демонстрационных опытов выполнение заданий на занятии малыми группами. разрешение проблем «Мозговой штурм» Ход занятия № этапа Деятельность преподавателя Деятельность студента Предварительная подготовка: формирование 4 групп, выдача заданий, консультирование по вопросам заданий, помощь в подготовке демонстрационных опытов, контроль за выполнением заданий. Предварительная подготовка: распределение в малые группы, подготовка мультимедийных презентаций 1 группа « Биография М. О. Доливо- Добровольского» 2 группа «Трехфазная система и другие изобретения М. О. Доливо- Добровольского» 3 группа « Трехфазный асинхронный двигатель, трансформатор» 4 группа Подготовка демонстрационных опытов: 1. Выталкивающее действие магнитного поля. 2. Индукционное торможение (вихревые токи) 3. Трехфазный трансформатор Подготовка ккроссвордов 1 Организация подготовки кабинета к занятию (в перемену) Дежурные от каждой группы расставляют столы для групповой работы, жюри, устанавливают мультимедийное оборудование, оборудование для опытов 2 Введение (Приложение 1) Организация обсуждения по вопросам: Значение электрической энергии. Необходимость передачи энергии на большие расстояния. Значение работ М.О. Доливо- Добровольского. Обсуждение предложенных вопросов, формулировка целей и задач занятия. 3 Представление команд, заданий, жюри, знакомство с планом занятия. Слушают, запоминают, готовятся выступать. 4 Объявление конкурса презентаций (диск с презентациями) Студенческое жюри объявляет критерии оценивания конкурса презентаций: соответствие выбранной теме наглядность (зрительный образ) выступление 5 Организация последовательности выступления с презентациями Выступают с подготовленными презентациями, слушают, запоминают, основные сведения записывают, жюри заполняет оценочную таблицу. 6 Предоставление слова жюри Жюри знакомит студентов с итогами конкурса презентаций 7 Мотивация студентов к конкурсу кроссвордов: вопросы, сформулированы по материалам презентаций. (Приложение 2) Предоставление слова организаторам конкурса Организаторы формулируют критерии оценивания конкурса кроссвордов: - за каждое верно отгаданное слово – 1 балл. 8 Отгадывание кроссвордов, обсуждение в группе вариантов ответов. 9 Мотивация студентов к конкурсу «От теории к практике». Представление студентов, проводящих конкурс Жюри подводит итоги конкурса кроссвордов Выбирают победителя в номинации «Лучший теоретик» 10 Предоставление слова жюри Жюри объявляет итоги конкурса 11 Предоставление слова, студентам проводящим конкурс «От теории к практике». Выталкивающее действие магнитного поля. Индукционное торможение (вихревые токи) Трехфазный трансформатор Конкурс «От теории к практике». Командам предлагаются опыты, которые они должны объяснить, и рассказать где данные явления использовал М.О. Д-Д. Жюри оценивает ответы команд. 12 Предоставление слова жюри Жюри знакомит студентов с итогами конкурса. Выбирается команда – победитель в номинации: Лучший практик. 13 Проведение дополнительного конкурса, команды отвечают на вопросы: Что общего между трансформатором и камертоном? Почему трансформатор гудит? (Приложение 3) Команды по мере готовности отвечают на предложенные вопросы. Жюри с учетом данного конкурса подводит итоги. 14 Заключение. Значение работ М.О. Доливо-Добровольского (Приложение 4) Слушают, запоминают, основные сведения записывают. 15 Организация рефлексии в форме синквейна. Ознакомление с правилами составления синквейна, выдача задания. Составляют синквейн, зачитывают его. Темы синквейна: М.О. Доливо-Добровольский Трехфазный трансформатор Трехфазный двигатель Занятие - семинар Приложение 1. Введение Сегодня наш семинар мы посвящаем выдающемуся русскому физику и электротехнику Михаилу Осиповичу Доливо-Добровольскому. Трудно сейчас представить нашу жизнь без использования электрической энергии. Нет такой отрасли промышленности, сферы быта где-бы она. В современном мире отключения энергии, могут привести к непоправимым последствиям. Приведу только два примера. 1. Техногенная катастрофа в Москве (2005 год) 25 мая 2005 года в Москве произошла техногенная катастрофа. В результате многочисленных аварий на подстанциях отключилось электричество в большей части районов столицы России. Отключилось электричество в 25 городах Подмосковья, в Подольске, в Тульской области, Калужской области. Без электричества остались жилые дома и промышленные объекты. На некоторых особо опасных производствах произошли аварии. В остановишихся лифтах были заблокированы 1500 человек. Встал городской транспорт, метро. На улицах выключились светофоры - на дорогах образовались пробки. В ряде районов Москвы жители остались без воды. На насосные станции не подавалось электричество, соответственно, подача воды остановилась. В городе закрылись ларьки и магазины, супермаркеты… 2. Авария на АЭС Фукусима I (2011 год) 11 марта 2011 года в результате сильнейшего за время наблюдения землетрясения в Японии произошла радиационная авария На атомной электростанции «Фукусима-1» три работающих энергоблока были остановлены действием аварийной защиты, все аварийные системы сработали в штатном режиме. Однако спустя час было прервано электроснабжение (в том числе от резервных дизель-генераторов), предположительно из-за последовавшего за землетрясением цунами. Электроснабжение необходимо для охлаждения остановленных реакторов, которые активно выделяют тепло в течении существенного времени после остановки. Сразу после потери резервных дизель-генераторов владелец станции компания TEPCO заявила правительству Японии об аварийной ситуации. С 22 по 23 марта на станции был зафиксирован самый сильный выброс радиации с момента аварии, превышающий максимально допустимую норму облучения в 1000 раз, все работники станции эвакуированы… Жизнь в современном обществе немыслима без использования электрической энергии. У истоков промышленного использования электрической энергии стоял русский ученый М. О. Доливо-Добровольский. Немного истории… Электротехника середины 19 века была, техникой постоянного тока. Пренебрежительное и недоверчивое отношение к технике переменных токов было тогда характерным для подавляющего большинства электротехников. Последнее десятилетие 19 века ознаменовалось в технике событиями, которые можно назвать новым промышленным переворотом. Этот переворот заключался во внедрении в практику трёхфазного переменного тока и в связи с этим в практическом разрешении проблемы передачи электрической энергии на большие расстояния. В настоящее время производство, передача и распределение энергии осуществляется в основном посредством трехфазных систем. Михаил Осипович Доливо-Добровольский является создателем техники трёхфазных переменных токов и первым, кто на базе этой техники сделал возможным передачу электрической энергии с места её производства на практически произвольно большое расстояние к месту потребления. Имя этого великого электротехника, крупного учёного и замечательного конструктора электрических машин и аппаратов принадлежит истории техники, а вместе с тем и истории культуры человечества. На какую бы сторону жизни и деятельности современного человека мы ни обратили внимания - всюду мы видим прямые или косвенные результаты трудов Доливо-Добровольского. Его имя всегда будет являться символом неутомимых творческих исканий инженера и глубоко революционной научно-технической мысли. Приложение 2 Ответы к кроссворду: Петербург Дармштадское Германия Двухфазный Франкфуртской Трехфазный Щвейцария Многофазные Одесса Чиновник Электромагнитные Двигателя Генератор Звезда Асинхронный Приложение 3 Ответы на дополнительные вопросы: Если по обмотке трансформатора течёт переменный ток, то часто слышен звук низкого тона. Это объясняется тем, что некоторые металлы и сплавы при намагничивании изменяют размеры, это свойство называется магнитострикцией. Сильно проявляется этот эффект у железа, никеля и их сплавов. Поместив стержень в катушку, и пропустив по катушке переменный ток, сила которого то увеличивается, то уменьшается, мы заставляем стержень то намагничиваться, то размагничиваться. Размеры стержня при этом периодически меняются, в воздухе создаются периодические сжатия и разрежения, возникает звуковая волна. Если частота переменного тока невелика, звук слышен. Приложение 4 Заключение Изобретения Доливо-Добровольского ознаменовали начало нового периода в электротехнике. Только после создания экономически выгодной и технически несложной системы трехфазного тока, решившей проблему передачи электроэнергии на большие расстояния, началось широкое внедрение электричества в промышленность. усовершенствовал электромагнитные амперметры и вольтметры для измерения постоянного и переменного токов построил первый трёхфазный генератор переменного тока с вращающимся магнитным полем предложил асинхронный двигатель трёхфазного переменного тока с короткозамкнутым ротором разработал все элементы трехфазных цепей переменного тока: трансформаторы трёхфазного тока, пусковые реостаты, измерительные приборы (например, фазометр, 1894), схемы включения генераторов и двигателей звездой и треугольником в 1891 на Всемирной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне Д. демонстрировал первую в мире трёхфазную систему передачи электроэнергии на расстояние около 170 км. Приложение 5 Рефлексия Синквейн – концентрация знаний, ассоциаций, чувств; сужение оценки явлений и событий, выражение своей позиции, взгляда на событие, предмет. Синквейн - белый стих, состоящий из пяти слов. Правило составления синквейна: 1 строка - заголовок, в который выносится ключевое слово, понятие, тема синквейна, выраженная в форме существительного; 2 строка - два прилагательных; 3 строка - три глагола; 4 строка - фраза, несущая определённый смысл; 5 строка - Резюме. Вывод. Одно слово - существительное. Первая строка — тема синквейна, заключает в себе одно слово (обычно существительное или местоимение), которое обозначает объект или предмет, о котором пойдет речь. Вторая строка — два слова (чаще всего прилагательные или причастия), они дают описание признаков и свойств выбранного в синквейне предмета или объекта. Третья строка — образована тремя глаголами или деепричастиями, описывающими характерные действия объекта. Четвертая строка — фраза из четырёх слов, выражающая личное отношение автора синквейна к описываемому предмету или объекту. Пятая строка — одно слово-резюме, характеризующее суть предмета или объекта. Примеры синквейнов, составленных на занятии. 1 команда 2 команда 3 команда 4 команда Гости Гости Занятие-семинар Трехфазный трансформатор Трехфазный двигатель М.О.Доливо-Добровольский Занятие-семинар Занятие-семинар Познавательный, интересный Металлический, черный Асинхронный, переменный Великий, умный Познавательный, продуктивный Активное, творческое Делали, рассуждали, изучали Уменьшает, повышает, преобразует Преобразует, развивает, вращает Изобрел, показал, открыл Думают, анализируют, формулируют Размышляют, анализируют, отвечают Посвящен русскому электротехнику М.О. Доливо-Добровольскому Очень нужен в электротехнике Двигатель широко применяется в технике Сделал огромный вклад в развитие электротехники Я люблю получать знания в активной форме. Понравилась форма проведения занятия Прошел успешно Электротехника Электротехника УЧЕНЫЙ Творчески работающий преподаватель Будущие локомотивщики Преподаватель: Воробьева С.Т.

Приложенные файлы

educontest.net

Из истории электротехники. «Сказка об электричестве». Века и люди. Тесла или Феррарис? Михаил Осипович Доливо-Добровольский

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 21Следующая ⇒

Начнем наш рассказ словами самого Теслы, написавшего незадолго до смерти замечательный очерк истории электротехники «Сказку об электричестве»: «Кто действительно хочет понять все величие нашего времени, тот должен познакомиться с историей науки об электричестве. И тогда он узнает сказку, какой нет и среди сказок ”Тысячи и одной ночи”».

Впервые явления, ныне называемые электрическими, были замечены в древнем Китае, Индии, а позднее в древней Греции. Сохранившиеся предания гласят, что древнегреческому философу Фалесу Милетскому (640–550 гг. до н. э.) было уже известно свойство янтаря, натертого мехом или шерстью, притягивать обрывки бумаги, пушинки и другие легкие тела. От греческого названия янтаря – «электрон» – явление это позднее получило наименование электризации.

Об янтаре в «Сказке» Теслы мы находим следующие поэтические строки: «Рассказ начинается задолго до начала нашей эры, в те времена, когда Фалес, Теофраст и Плиний говорили о чудесных свойствах «электрона» (янтаря), этого удивительного вещества, возникшего из слез Гелиад, сестер несчастного юноши Фаэтона, который пытался овладеть колесницей Феба и едва не сжег всю землю»[7].

Однако, создав поэтические легенды о янтаре, греки не продолжали изучения его свойств. Римляне ничего не прибавили к знаниям древних греков, а в средние века было забыто и то, что знали о янтаре в древнем мире. Только в конце XVI века придворный врач английской королевы Елизаветы Уильям Гильберт изучил все, что было известно о свойствах янтаря древним народам, и сам провел немало опытов с янтарем и магнитами. В 1600 году он издал большой труд «О магните, магнитных телах и о самом большом магните – Земле» – настоящий свод знаний того времени об электричестве и магнетизме.

Гильберт впервые обнаружил, что свойства электризации присущи не только янтарю, но и алмазу, сере, смоле. Он заметил также, что некоторые тела, например металлы, камни, кость, не электризуются, и разделил все тела, встречающиеся в природе, на электризуемые и неэлектризуемые. Обратив особое внимание на первые, он производил опыты по изучению их свойств.

В середине XVII века известный немецкий ученый, бургомистр города Магдебурга, изобретатель воздушного насоса Отто фон Герике построил специальную «электрическую машину», представлявшую шар из серы величиной с детскую голову, насаженный на ось. Если при вращении шара его натирали ладонями рук, он вскоре приобретал свойство притягивать и отталкивать легкие тела.

На протяжении нескольких столетий машину Герике значительно усовершенствовали англичанин Хоксби, немецкие ученые Бозе, Винклер и другие. Опыты с этими машинами привели к ряду важных открытий: в 1707 году французский физик дю Фей обнаружил различие между электричеством, получаемым от трения стеклянного шара (или круга) и получаемым от трения круга из древесной смолы. В 1729 году англичане Грей и Уилер обнаружили способность некоторых тел проводить электричество и впервые указали на то, что все тела можно разделить на проводники и непроводники электричества.

Но значительно более важное открытие было описано в 1729 году Мушенбреком – профессором математики и философии в городе Лейдене. Он обнаружил, что стеклянная банка, оклеенная с обеих сторон оловянной фольгой (листочками станиоля) способна накапливать электричество. Заряженное до определенного потенциала (понятие о котором появилось значительно позднее), это устройство могло быть разряжено со значительным эффектом – большой искрой, производившей сильный треск, подобный разряду молнии, и оказывавшей физиологические действия при прикосновении рук к обкладкам банки.

От названия города, где производились опыты, прибор, созданный Мушенбреком, был назван лейденской банкой. Исследования ее свойств производились в различных странах и вызвали появление множества теории, пытавшихся объяснить обнаруженное явление конденсации заряда.

Одна из теорий этого явления была дана выдающимся американским ученым и общественным деятелем Вениамином Франклином, который указал на существование положительного и отрицательного электричества. С точки зрения этой теории Франклин объяснил процесс заряда и разряда лейденской банки и доказал, что ее обкладки можно произвольно электризовать разными по значению электрическими зарядами. Франклин, как и русские ученые М. В. Ломоносов и Г. Рихман, уделил немало внимания изучению атмосферного электричества, грозового разряда (молнии). Как известно, Рихман погиб, проводя опыт по изучению молнии.

Работы русских академиков Эпинуса, Крафта и других выявили целый ряд весьма важных свойств электрического заряда, но все они изучали электричество в состоянии неподвижном или мгновенный разряд его, то есть свойства статического электричества. Движение его проявлялось лишь в форме разряда. Об электрическом токе, то есть о непрерывном движении электричества, еще ничего не было известно.

Практическое значение накопленных за два столетия знаний об электричестве было сравнительно невелико. Это объясняется тем, что потребности практики, промышленности не выдвигали перед наукой требований познания электричества и изучения возможности его использования. «Об электричестве мы узнали кое-что разумное только с тех пор, как была открыта его техническая применимость», – писал Энгельс в письме к Г. Штаркенбургу 25 января 1894 года.

Самым крупным открытием в этой области в XVIII веке было обнаружение в 1791 году итальянским анатомом Луиджи Гальвани появления электричества при соприкосновении двух разнородных металлов с телом препарированной лягушки. Сам Гальвани ошибочно считал, что это явление вызывается наличием особого животного электричества.

Но вскоре другой итальянский ученый, Алессандро Вольта, дал иное объяснение этим опытам. Он экспериментально доказал, что электрические явления, которые наблюдал Гальвани, объясняются только тем, что определенная пара разнородных металлов, разделенная слоем специальной электропроводящей жидкости, служит источником электрического тока, протекающего по замкнутым проводникам внешней цепи.

Эта теория, разработанная А. Вольтой в 1794 году, позволила создать первый в мире источник электрического тока в виде так называемого Вольтова столба. Последний представлял набор кружков из двух металлов (меди и цинка), разделенных прокладками из войлока, смоченного в соляном растворе или щелочи. Описание этого прибора, изготовленного в конце 1799 года, дано в письме А. Вольты к президенту Лондонского королевского общества Банксу от 20 марта 1800 года.

Надо заметить, что и Гальвани был недалек от истины: как это установили позднее, в любом организме жизненные процессы сопровождаются возникновением электричества, которое с полным основанием может быть названо животным, не имеющим, однако, ничего общего с электричеством, открытым самим Гальвани.

Одним из первых глубоко исследовал свойства электрического тока в 1801 –1802 годах петербургский академик В. В. Петров. Работы этого выдающегося ученого, построившего самую крупную в мире в те годы батарею из 4 200 медных и цинковых кружков, установили возможность практического использования электрического тока для нагрева проводников. Кроме того, Петров наблюдал явление электрического разряда между концами слегка разведенных углей как в воздухе, так и в других газах и вакууме, получившее название электрической дуги.

В. В. Петров не только описал открытое им явление, но и указал на возможность его использования для освещения или плавки металлов и тем самым впервые высказал мысль о практическом применении электрического тока. С этого момента и должно начинать историю электротехники как самостоятельной отрасли техники.

Опыты с электрическим током привлекали внимание многих ученых разных стран. В 1802 году итальянский ученый Романьози обнаружил отклонение магнитной стрелки под влиянием электрического тока, протекавшего по расположенному вблизи проводнику. В конце 1819 года это явление было вновь наблюдаемо датским физиком Эрстедом, который в марте 1820 года опубликовал на латинском языке брошюру под заглавием «Опыты, касающиеся действия электрического конфликта на магнитную стрелку». В этом сочинении «электрическим конфликтом» был назван электрический ток.

Небольшая, всего в пять страниц, книжка Эрстеда в том же году была издана в Копенгагене на шести языках. Сами опыты его были повторены осенью 1820 года швейцарским естествоиспытателем де ля Ривом на съезде естествоиспытателей в Женеве. На этом съезде присутствовал член Парижской Академии наук Араго, который по возвращении показал в заседании академии опыт Эрстеда. Еще до конца 1820 года Араго провел ряд исследований, из которых наиболее важным было открытие в 1824 году явления увлечения медного диска вращающимся вблизи него магнитом. Это явление, названное «магнетизмом вращения», долгое время оставалось лишь эффектным физическим опытом. Но позднее именно оно послужило основой многих практических изобретений и, в частности, электродвигателя переменного гока.

Большое значение имели также открытие Био и Саваром законов действия тока на магнитную стрелку.

Особо следует сказать о деятельности замечательного ученого Андре Мари Ампера[8], положившего начало изучению динамических действий электрического тока и установившему целый ряд законов электродинамики.

Едва лишь Араго продемонстрировал на заседании Парижской Академии наук опыт Эрстеда, как Ампер, повторив его, 18 сентября 1820 года, ровно через неделю, представил в академию сообщение о своих исследованиях. На следующем заседании, 25 сентября, Ампер докончил чтение доклада, в котором он изложил законы взаимодействия двух токов, протекающих по параллельно расположенным проводникам. С этого момента академия еженедельно слушала новые сообщения Ампера о его опытах, завершивших открытие и формулирование основных законов электродинамики.

Одной из важнейших заслуг Ампера было то, что он впервые объединил два разобщенных ранее явления – электричество и магнетизм – одной теорией электромагнетизма и предложил рассматривать их как результат единого процесса природы. Эта теория, встреченная современниками Ампера с большим недоверием, была весьма прогрессивной и сыграла огромную роль в правильном понимании открытых позднее явлений.

Через пять лет после первых работ Ампера был построен первый электромагнит и началось глубокое изучение законов электромагнетизма. В 1827 году немецкий ученый Георг Ом открыл один из фундаментальных законов электричества, устанавливающий основные зависимости между силой тока, напряжением и сопротивлением цепи, по которой протекает электрический ток; в 1847 году Кирхгоф сформулировал законы развертывания токов в сложных цепях.

Открытия Эрстеда, Араго, Ампера заинтересовали гениального английского физика Майкла Фарадея и побудили его заняться всем кругом вопросов о превращении электрической и магнитной энергии в механическую. В 1821 году он нашел еще одно решение поставленной задачи превращения электрической и магнитной энергии в механическую и продемонстрировал свой прибор, в котором он получал явление непрерывного электромагнитного вращения. В тот же день Фарадей записал в свой рабочий дневник обратную задачу: «Превратить магнетизм в электричество». Более десяти лет потребовалось, чтобы решить ее и найти способ получения электрической энергии из магнитной и механической. Лишь в конце 1831 года Фарадей сообщил об открытии им явления, названного затем электромагнитной индукцией и составляющего основу всей современной электроэнергетики.

Исследование Фарадея и работы русского академика Э. X. Ленца, сформулировавшего закон, по которому можно было определить направление электрического тока, возникающего в результате электромагнитной индукции, дали возможность создать первые электромагнитные генераторы и электродвигатели.

Вначале электрогенераторы и электродвигатели развивались независимо друг от друга, как две совершенно разные машины. Первый изобретатель электрического генератора, основанного на принципе электромагнитной индукции, пожелал остаться неизвестным. Произошло это так. Вскоре после опубликования доклада Фарадея в Королевском обществе, в котором было изложено открытие электромагнитной индукции, ученый нашел в своем почтовом ящике письмо, подписанное инициалами Р. М. Оно содержало описание первого в мире синхронного генератора и приложенный к нему чертеж.

Фарадей, внимательно разобравшись в этом проекте, направил письмо Р. М. и чертеж в тот же журнал, в котором был в свое время помещен его доклад, надеясь, что неизвестный изобретатель, следя за журналом, увидит опубликованным не только свой проект, но и сопровождающее его письмо Фарадея, исключительно высоко оценивающее изобретение Р. М.

Действительно, спустя почти полгода Р. М. прислал в редакцию журнала дополнительные разъяснения и описание предложенной им конструкции электрогенератора, но и на этот раз пожелал остаться неизвестным. Имя истинного создателя первого электромагнитного генератора так и осталось скрытым под инициалами, и человечество до сих пор, несмотря на тщательные розыски историков электротехники, остается в неведении, кому же оно обязано одним из важнейших изобретений.

Машина Р. М. не имела устройства для выпрямления тока и была первым генератором переменного тока. Но этот ток, казалось, не мог быть использован для дугового освещения, электролиза, телеграфа, уже прочно вошедших в жизнь. Необходимо было, по мысли конструкторов того времени, создать машину, в которой можно было бы получать ток постоянным по направлению и величине.

Почти одновременно с Р. М. конструированием генераторов занимались братья Пикси и профессор физики Лондонского университета и член Королевского общества В. Риччи. Созданные ими машины имели специальное устройство для выпрямления переменного тока в постоянный – так называемый коллектор.

Дальнейшее развитие конструкций генератора постоянного тока шло необычайно быстрыми темпами. Менее чем за сорок лет динамо-машина приобрела почти полностью форму современного генератора постоянного тока. Правда, обмотка этих динамо-машин была распределена по окружности неравномерно, что ухудшало работу таких генераторов – напряжение в них то возрастало, то снижалось, вызывая неприятные толчки.

В 1870 году Зенобей Грамм предложил особую, так называемую кольцевую обмотку якоря динамо-машины, Равномерное распределение обмотки якоря давало возможность получать совершенно равномерное напряжение в генераторе и такое же вращение двигателя, что значительно улучшило свойства электрических машин. По существу, изобретение это повторяло то, что было уже создано и описано в 1860 году итальянским физиком Пачинноти, но прошло незамеченным и осталось неизвестным З. Грамму.

Машины с кольцевым якорем получили особенно большое распространение после того, как на Венской всемирной выставке в 1873 году была обнаружена обратимость электрических машин Грамма: одна и та же машина при вращении якоря давала электрический ток, при протекании тока через якорь вращалась и могла быть использована в качестве электродвигателя.

С этого времени начинается быстрый рост применения электродвигателей и все расширяющееся потребление электроэнергии, чему немало способствовало изобретение П. Н. Яблочковым способа освещения с помощью так называемой «свечи Яблочкова» – дуговой электролампы с параллельным расположением углей.

Простота и удобство «свечей Яблочкова», заменивших дорогие, сложные и громоздкие дуговые фонари с регуляторами для непрерывного сближения сгорающих углей, вызвали их повсеместное распространение, и вскоре «свет Яблочкова», «русский» или «северный» свет, освещал бульвары Парижа, набережные Темзы, проспекты столицы России и даже древние города Камбоджи. Это было подлинным триумфом русского изобретателя.

Но для питания этих свечей электроэнергией потребовалось создание особых электрогенераторов, дающих не постоянный, а переменный ток, то есть ток, хотя бы и не часто, но непрерывно меняющий свою величину и направление. Это было необходимо потому, что угли, соединенные с разными полюсами генератора постоянного тока, сгорали неравномерно – анод, подключенный к положительному, сгорал вдвое быстрее катода. Переменный ток попеременно превращал анод в катод и тем самым обеспечивал равномерное сгорание углей. Специально для питания «свечей Яблочкова» и был создан самим П. Н. Яблочковым, а затем усовершенствован французскими инженерами Лонтеном и Граммом генератор переменного тока. Однако о двигателе переменного тока еще не возникало и мысли.

Вместе с тем для раздельного питания отдельных свечей от генератора переменного тока изобретателем был создан особый прибор – индукционная катушка (трансформатор), позволявший изменять напряжение тока в любом ответвлении цепи в соответствии с числом подключенных свечей.

Вскоре растущие потребности в электроэнергии и возможности получения ее в больших количествах вступили в противоречие с ограниченными возможностями передачи ее на расстояние. Применявшееся в то время низкое напряжение (100–120 вольт) постоянного тока и передача его по проводам сравнительно небольшого сечения вызывали огромные потери в линиях передачи. С конца 70-х годов прошлого столетия основной проблемой, от успешного решения которой зависело все будущее электротехники, стала проблема передачи электроэнергии на значительные расстояния без больших потерь.

Первое теоретическое обоснование возможности передачи любых количеств электроэнергии на любые расстояния по проводам сравнительно небольшого диаметра без значительных потерь путем повышения напряжения было дано профессором физики Петербургского лесного института Д. А. Лачиновым в июле 1880 года. Вслед за этим французский физик и электротехник Марсель Депре в 1882 году на Мюнхенской электротехнической выставке осуществил передачу электроэнергии в несколько лошадиных сил на расстояние 57 километров с коэффициентом полезного действия в 38 процентов.

В истории передачи электроэнергии на дальние расстояния эта первая передача из Мисбаха в Мюнхен имеет особое значение – на нее обратили внимание Маркс и Энгельс, живо интересовавшиеся опытами М. Депре. Их переписка об этих опытах, как и письмо Энгельса к Э. Бернштейну от 28 февраля 1883 года, содержит замечательное предвидение социальной и технической роли электрификации.

Позднее Депре произвел еще ряд опытов, осуществив передачу электроэнергии на расстояние в сотню километров и доведя мощность передачи до нескольких сот киловатт. Дальнейшее увеличение расстояния требовало значительного повышения напряжения. Депре довел его до 6 тысяч вольт и убедился, что изоляция пластин в коллекторе генераторов и электродвигателей постоянного тока не позволяет достигнуть более высокого напряжения.

Несмотря на все эти трудности, в начале 80-х годов развитие промышленности и концентрация производства все более и более настоятельно требовали создания нового двигателя, более совершенного, чем широко распространенная паровая машина. Уже было ясно, что электростанции выгодно строить вблизи месторождений угля или на реках с большим падением воды, в то время как фабрики возводить поближе к источникам сырья. Это зачастую требовало передачи огромных количеств электроэнергии к объектам ее потребления на значительные расстояния.

Такая передача была бы целесообразна лишь при применении напряжения в десятки тысяч вольт.

Но получить такое напряжение в генераторах постоянного тока было невозможно. На помощь пришли переменный ток и трансформатор: пользуясь ими, стали производить переменный ток низкого напряжения, затем повышать его до любой требуемой величины, передавать на расстояние высоким напряжением, а на месте потребления снова снижать до требуемого и использовать в токоприемниках. Но… снова возникало «но»…

Еще не существовало электродвигателей переменного тока. А ведь уже в начале 80-х годов электроэнергия потреблялась главным образом для силовых нужд. Электродвигатели постоянного тока для привода самых различных машин применялись все чаще и чаще. Создать электродвигатель, который мог бы работать на переменном токе, стало основной задачей электротехники.

В поисках новых путей всегда необходимо оглянуться назад. Не было ли в истории электротехники чего-либо такого, что могло бы подсказать путь к созданию электродвигателя переменного тока? Поиски в прошлом увенчались успехом. Вспомнили: еще в 1824 году Араго демонстрировал опыт, положивший начало множеству плодотворных исследований. Речь идет о демонстрации «магнетизма вращения». Медный (не магнитный) диск увлекался вращающимся магнитом.

Возникла идея, нельзя ли, заменив диск витками обмотки, а вращающийся магнит вращающимся магнитным полем, создать электродвигатель переменного тока? Наверное, можно, но как получить вращение магнитного поля?

В эти годы было предложено много различных способов применения переменного тока. Добросовестный историк электротехники должен будет назвать имена различных физиков и инженеров, пытавшихся в середине 80-х годов создать электродвигатели переменного тока. Он не забудет напомнить об опытах Бейли (1879 г.), Марселя Депре (1883 г), Бредли (1887 г.), о работах Венстрома, Хазельвандера и многих других. Предложения, несомненно, были очень интересны, но ни одно из них не могло удовлетворить промышленность: электродвигатели их были либо громоздки и неэкономичны, либо сложны и ненадежны. Не был еще найден сам принцип постройки простых, экономичных и надежных электродвигателей переменного тока.

Именно в этот период и начал, как мы уже знаем, поиски решения этой задачи Никола Тесла. Он шел своим путем, путем размышлений над сущностью опыта Араго, и предложил коренное решение возникшей проблемы, сразу же оказавшееся приемлемым для практических целей. Еще в Будапеште весной 1882 года Тесла ясно представил себе, что если каким-либо образом осуществить питание обмоток магнитных полюсов электродвигателя двумя различными переменными токами, отличающимися друг от друга лишь сдвигом по фазе, то чередование этих токов вызовет переменное образование северного и южного полюсов или вращение магнитного поля. Вращающееся магнитное поле должно увлечь и обмотку ротора машины.

Построив специальный источник двухфазного тока (двухфазный генератор) и такой же двухфазный электродвигатель, Тесла осуществил свою идею. И хотя конструктивно его машины были весьма несовершенны, принцип вращающегося магнитного поля, примененный в первых же моделях Теслы, оказался правильным.

Рассмотрев все возможные случаи сдвига фаз, Тесла остановился на сдвиге в 90°, то есть на двухфазном токе. Это было вполне логично – прежде чем создавать электродвигатели с большим числом фаз, следовало начать с тока двухфазного. Но можно было бы применить и другой сдвиг фаз: на 120° (трехфазный ток). Не проанализировав теоретически и не осмыслив все возможные случаи, даже не сравнив их между собой (вот в чем большая ошибка Теслы), он все свое внимание сосредоточил на двухфазном токе, создав двухфазные генераторы и электродвигатели и лишь мельком упомянул в своих патентных заявках о многофазных токах и возможности их применения.

Но Тесла не был единственным ученым, вспомнившим об опыте Араго и нашедшим решение важной проблемы. В те же годы исследованиями в области переменных токов занимался итальянский физик Галилео Феррарис, представитель Италии на многих международных конгрессах электриков (1881 и 1882 годы в Париже, 1883 год в Вене и другие). Подготавливая лекции по оптике, он пришел к мысли о возможности постановки опыта, демонстрирующего свойства световых волн. Для этого Феррарис укрепил на тонкой нити медный цилиндр, на который действовали два магнитных поля, сдвинутых под углом в 90°. При включении тока в катушки, попеременно создающие магнитные поля то в одной, то в другой из них, цилиндр под действием этих полей поворачивался и закручивал нить, в результате чего поднимался на некоторую величину вверх. Устройство это прекрасно моделировало явление, известное под названием поляризации света.

Феррарис и не предполагал использовать свою модель для каких-либо электротехнических целей. Это был всего лишь лекционный прибор, остроумие которого заключалось в умелом применении электродинамического явления для демонстраций в области оптики.

Феррарис не ограничился этой моделью. Во второй, более совершенной модели ему удалось достигнуть вращения цилиндра со скоростью до 900 оборотов в минуту. Но за определенными пределами, как бы ни увеличивалась в цепи сила тока, создававшего магнитные поля (другими словами, как бы ни увеличивалась затрачиваемая мощность), достигнуть увеличения числа оборотов не удавалось. Подсчеты показали, что мощность второй модели не превышала 3 ватт.

Несомненно, Феррарис, будучи не только оптиком, но и электриком, не мог не понимать значения произведенных им опытов. Однако ему, по собственному его признанию, и в голову не приходило применить этот принцип к созданию электродвигателя переменного тока. Самое большое, что он предполагал, это использовать его для измерения силы тока, и даже начал конструировать такой прибор.

18 марта 1888 года в Туринской Академии наук Феррарис сделал доклад «Электродинамическое вращение, произведенное с помощью переменных токов». В нем он рассказал о своих опытах и пытался доказать, что получение в таком приборе коэффициента полезного действия свыше 50 процентов невозможно. Феррарис был искренне убежден, что, доказав нецелесообразность использования переменных магнитных полей для практических целей, он оказывает науке большую услугу.

Доклад Феррариса опередил сообщение Николы Теслы в Американском институте электроинженеров. Но заявка, поданная для получения патента еще в октябре 1887 года, свидетельствует о несомненном приоритете Теслы перед Феррарисом. Что же касается публикации, то статья Феррариса, доступная для чтения всем электрикам мира, была опубликована лишь в июне 1888 года, то есть после широко известного доклада Теслы.

На утверждение Феррариса, что работы по изучению вращающегося магнитного поля начаты им в 1885 году, Тесла имел все основания возразить, что он занимался этой проблемой еще в Граце, решение ее нашел в 1882 году, а в 1884 году в Страсбурге демонстрировал действующую модель своего двигателя Но, конечно, дело не только в приоритете. Несомненно, оба ученых сделали одно и то же открытие независимо друг от друга: Феррарис не мог знать о патентной заявке Теслы, так же как и последний не мог знать о работах итальянского физика.

Гораздо важнее то, что Г. Феррарис, открыв явление вращающегося магнитного поля и построив свою модель мощностью в 3 ватта, и не думал об их практическом использовании. Более того: если бы ошибочный вывод Феррариса о нецелесообразности применения переменных многофазных токов был принят, то человечество еще несколько лет было бы направлено по ложному пути и лишено возможности широкого использования электроэнергии в самых различных отраслях производства и быта.

Заслуга Николы Теслы и заключается в том, что, несмотря на множество препятствий и скептическое отношение к переменному току, он практически доказал целесообразность применения многофазного тока. Созданные им первые двигатели двухфазного тока, хотя и имели ряд недостатков, привлекли внимание электротехников всего мира и возбудили интерес к его предложениям.

Однако статья Галилео Феррариса в журнале «Атти ди Турино» сыграла огромную роль в развитии электротехники. Ее перепечатал один крупный английский журнал, и номер с этой статьей попал в руки другого ученого, теперь заслуженно признанного создателем современной электротехники трехфазного тока.

В один из июльских дней 1888 года статью Феррариса в английском журнале с увлечением читал молодой еще, всего лишь за четыре года до этого окончивший Дармштадтское Высшее техническое училище, русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский.

Михаил Осипович родился в России, в Гатчине – одном из живописных пригородов Петербурга, в семье чиновника. Десяти лет он вместе с родителями переехал в Одессу, где его отец, выйдя в отставку, начал издавать прогрессивную газету «Правда». К участию в этой газете он привлек многих передовых деятелей русской и мировой литературы, и вскоре газета эта за непозволительный образ мыслей была закрыта.

В этот период в семье Доливо-Добровольских сильно развилось критическое отношение к царскому строю, и юноша Добровольский отличался от своих сверстников если не революционными, то, во всяком случае, передовыми взглядами.

В 1880 году Михаил Осипович окончил Одесское реальное училище и осенью того же года поступил на химический факультет Рижского политехнического института. Но недолго пришлось ему быть студентом этого учебного заведения: весной 1881 года, после убийства царя Александра II, многих революционно настроенных студентов русских университетов и других высших учебных заведений уволили без права продолжать учение в России. В число их попал и Михаил Осипович.

В конце 1881 года Доливо-Добровольский поступил на химический факультет Дармштадтского высшего технического училища, но сразу же больше чем химией увлекся новым тогда предметом – электротехникой. В Дармштадте курс электротехники читал профессор Китлер, прекрасный педагог, имевший богатый практический опыт, сумевший не только увлечь М. О. Доливо-Добровольского, но и дать ему порядочный запас знаний.

Отлично окончивший курс Дармштадтского высшего технического училища, Доливо-Добровольский был приглашен в Германскую эдисоновскую компанию и в 1884 году начал работу на одном из ее заводов. Глубокий и вдумчивый инженер, он хорошо представлял себе все недостатки постоянного тока и не раз размышлял о возможности создания электродвигателей переменного тока.

Михаил Осипович немало думал над этой задачей, не раз пытался превратить электродвигатель постоянного тока Грамма в машину переменного тока, – мы помним, что примерно в это время той же проблемой занимался и Никола Тесла.

Статья Феррариса произвела на М. О. Доливо-Добровольского исключительное впечатление, и еще во время чтения он представил себе принцип действия электродвигателя, основанного на использовании явления вращающегося магнитного поля. Ошибка Феррариса в расчете коэффициента полезного действия была найдена также мгновенно, и для Михаила Осиповича не оставалось сомнений в возможности быстрого решения проблемы применения переменного тока. Но уже с самого начала М. О. Доливо-Добровольский оценил все преимущества трехфазного тока перед двухфазным, примененным Теслой и Феррарисом, и начал конструировать электродвигатели трехфазного переменного тока.

Так появился опасный соперник двухфазного тока, скоро показавший ряд неоспоримых преимуществ перед своим близнецом.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

НА ВЕРШИНЕ

ГЛАВА ПЯТАЯ

Вестингауз и его фирма. Кто отказался бы от 12 миллионов долларов? Трехфазный ток. Лауфен-Франкфуртская передача. «Чикаго. 1893. Колумбийская выставка». Ниагара дает электрический ток

В июле 1888 года в лаборатории Николы Теслы на Пятой авеню появился необычайно подвижный для своей тучной фигуры мужчина с крупным выразительным лицом. Это был Георг Вестингауз, один из наиболее оригинальных деятелей среди капиталистов Соединенных Штатов.

Сын кузнеца, владельца небольшой мастерской земледельческих машин, Георг Вестингауз с юных лет интересовался техникой, проводя все свободное время в кузнице. Природная сметка и изобретательность рано проявились в нем, и уже в пятнадцать лет он изобрел паровую машину, основанную на ротационном принципе, то есть вращающуюся подобно ротору паровой турбины.

В 1863–1865 годах Вестингауз принимал участие в гражданской войне против рабовладельческого Юга, а по окончании войны начал работать в мастерских одной крупной железнодорожной компании США, где изобрел приспособление для подъема на рельсы сошедших с них вагонов. В 1866 году двадцатилетний Г. Вестингауз организовал в Питсбурге собственные вагоноремонтные мастерские, а в 1869 году сделал свое главное изобретение – автоматический воздушный тормоз для железнодорожных вагонов. Годом позднее он создал Акционерное общество воздушных тормозов Вестинтауза. Вскоре воздушные тормоза получили широкое распространение как в США, так и в странах Европы. Огромные прибыли Акционерного общества сделали его одним из наиболее могущественных капиталистических объединений США, а Г. Вестингауза весьма влиятельным лицом. Сам он продолжал работать в качестве главы фирмы, проявляя незаурядный талант организатора и изобретателя. Его личные качества, по воспоминаниям Николы Теслы и других лиц, немало способствовали развитию техники и распространению многих передовых изобретений.

В 1886 году Акционерное общество стало выпускать лампы накаливания и различное электрооборудование постоянного тока и вскоре превратилось в крупное электротехническое объединение с многочисленными заводами, главным из которых оставался завод в Питсбурге. В том же году Акционерное общество Вестингауза первым в Америке начало производство электрооборудования переменного тока и смонтировало ряд установок с высоковольтными линиями передачи. Но эти первые установки имели один существенный недостаток – они использовались для питания только осветительных ламп. Ясно, что потребление электроэнергии при этом резко возрастало лишь в вечерние часы. Для непрерывной работы в течение суток (а только она экономична и выгодна) этим станциям не хватало дневных потребителей электроэнергии, а ими могли быть только электродвигатели промышленных предприятий. Но эти электродвигатели, как и во всем мире, работали на постоянном токе. Естественно, что слух о патенте Теслы привел главу фирмы в Американский институт электроинженеров на лекцию изобретателя. Некоторое время он обдумывал реальность услышанного, а затем решился на смелый шаг.

Вестингауз был человеком дела и привык прямо излагать свои мысли. Появившись в лаборатории Теслы, он, не тратя лишних слов, обратился к ученому:

– Надеюсь, вы правильно поймете меня. Мы оба инженеры, оба изобретатели, для нас обоих дороже всего развитие любимой нами электротехники, будущее которой немыслимо без применения переменного тока. Я дам вам миллион долларов за все патенты, полученные вами до сегодняшнего дня и те из них, которые уже заявлены вами и относятся к переменному току. Подумайте, я жду ответа.

Мог ли Никола Тесла ожидать подобного предложения, открывавшего перед ним необозримые перспективы применения своих изобретений, их совершенствования? Мог ли он, уже познавший жестокие законы капиталистического мира, отказаться от этого предложения, обеспечивавшего материальную независимость и избавлявшего, казалось, от всех превратностей судьбы?

Слова Вестингауза поразили Теслу необычайной верой в будущее переменного тока. И все же он ничем не выдал своего восторга. Да, переменный так и многофазная система обеспечат будущее развитие промышленности. Но они требуют дальнейшего совершенствования, а значит, и средств,

– Если вы прибавите к этому обязательство платить мне по одному доллару за каждую лошадиную силу генераторов и электродвигателей двухфазного переменного тока, установленных вашей фирмой, я могу принять это предложение, – ответил Тесла Вестингаузу.

– Хорошо, я согласен. Чек на миллион долларов вы получите немедленно, как и обязательство платить по одному доллару за каждую лошадиную силу, – ответил после минутного раздумья Вестингауз.

Никогда еще в практике никакой капиталистической страны не было случая заключения соглашения на такую сумму в такое короткое время, причем обе стороны не проявили никакого интереса к формальным сторонам договора, по которому Вестингауз приобрел свыше 40 патентов Теслы, в среднем по 25 тысяч долларов за патент. Это была очень хорошая по тем временам оплата изобретений, но для Теслы смысл этого соглашения был выше всех коммерческих расчетов. Он смотрел далеко вперед и видел будущее развитие техники. Он верил в это будущее и понимал значение своих изобретений. Вестингауз, в свою очередь, верил в этого необычайного человека. Оба совершенно довольные друг другом, они расстались, полные надежд на быстрое осуществление своих планов.

Вечером того же дня Тесла подарил половину полученной суммы инженеру Брауну, оказавшему ему в свое время помощь в создании «Тесла арк лайт компани».

Чтобы быстрее приступить к производству электродвигателя переменного тока, Тесла в октябре 1888 года переехал из Нью-Йорка в Питсбург, где находились заводы Вестингауза. На этом настоял «питсбургский магнат» (так называли Георга Вестингауза), пригласивший Теслу в качестве консультанта. Все это освобождало собственную лабораторию Теслы от разработки промышленных конструкций, открыв возможность продолжать исследования в интересующих изобретателя областях.

Сразу же по приезде на завод Тесле пришлось обсуждать с инженерами фирмы вопрос о частоте переменного тока. Тесла предложил 60 периодов в секунду – частоту, принятую в его опытных образцах. Расчеты его показали, что при этой частоте достигается наилучший экономический эффект. Правда, большая частота давала некоторую экономию металла, но зато все другие показатели были значительно хуже, чем при 60 периодах. Заводские инженеры настаивали на применении частоты в 133 периода, хотя получаемая при этом некоторая экономия металла не оправдывалась вследствие конструктивных трудностей в изготовлении и эксплуатации машин. При более низких частотах, чем предложенная Теслой, машины становились громоздкими и малоэффективными.

Однако советы Теслы не были приняты заводскими инженерами, и надежды его в течение одного года разрешить все практические вопросы не сбылись. Тогда Тесла, несмотря на уговоры Вестингауза, отказался быть консультантом завода в Питсбурге. Не помогло и предложение остаться на заводе в качестве управляющего всей разработкой промышленных образцов машин переменного тока с баснословно высоким окладом – 24 тысячи долларов в год. Тесла уже не нуждался в деньгах и, отказавшись от всех предложений, уехал в Нью-Йорк.

«За год, проведенный в Питсбурге, я не сделал никакого вклада в электротехнику. Я не чувствовал себя свободным в этом городе, зависимость и связанность мешали мне работать. Для того чтобы созидать, я должен быть абсолютно свободен. Когда я освободился от ситуации, создавшейся в Питсбурге, идеи и изобретения снова хлынули в мою голову, как Ниагара», – писал он впоследствии.

Но Тесла не понял, что желанием «быть абсолютно свободным» он отгораживал себя от сотрудников, замыкался в узком кругу своих мыслей. Именно это ошибочное стремление к «свободе» привело его затем к цепи ошибок.

Вскоре по возвращении из Питсбурга в Нью-Йорк Тесла уехал в Европу. В 1889 году в Париже открылась Всемирная выставка, на которой отдел электричества был одним из наиболее популярных. Новейшие изобретения русских, французских, немецких, английских электротехников были представлены в нем весьма полно. Русский отдел, как всегда, привлекал внимаете посетителей. В нем были выставлены усовершенствованные генераторы П. Н. Яблочкова, трансформаторы И. Ф. Усагина, униполярная машина (диск-динамо) А. И. Полешко и множество других изобретений. Страна, в которой Тесла когда-то собирался заняться разработкой своих изобретений, поражала большим числом талантливых ученых, добивавшихся все новых и новых успехов, несмотря на то, что им приходилось творить в условиях промышленной отсталости.

Тесла посетил Париж, с интересом осмотрел экспонаты выставки и познакомился с новыми предложениями по использованию переменных токов. Будучи в Европе, он не мог не побывать на своей родине. В Хорватии он навестил мать и любимую сестру Марицу, провел несколько дней в Белграде, где встречался с видными сербскими писателями и поэтами. Но стремление скорее вернуться к исследованиям, к работе в лаборатории на Пятой авеню не позволяло ему долго задержаться на родине.

Между тем в Питсбурге продолжалась разработка конструкций электрических машин переменного тока. Инженерам фирмы Вестингауза пришлось убедиться в правильности соображений Теслы и принять в качестве стандартной частоту переменного тока в 60 периодов в секунду. Это доставляло Тесле большую радость и удовлетворение. Надо сказать, что этот стандарт сохранился в США и до настоящего времени[9].

Уже в 1890 году фирма «Вестиyгауз электрик компани» (ВЭК) начала производство всего комплекса электрооборудования переменного тока. Выпуская генераторы, трансформаторы и электродвигатели двухфазного тока, ВЭК постепенно начала вытеснять фирму «Эдисон электрик компани» с ее машинами и аппаратурой постоянного тока, хотя Эдисон ни на минуту не прекращал борьбу с распространением переменного тока.

Гигантская задача, поставленная Г. Вестингаузом, – перевести все электрооборудование промышленности США на переменный ток – успешно осуществлялась и вызвала небывалое расширение ВЭК. Можно утверждать, что основой расцвета фирмы в эти годы было использование приобретенных у Теслы патентов, удачно дополнявших изобретения, патенты на которые были приобретены ранее.

Однако период «просперити» – процветания – сменился глубокой депрессией, и множество мелких фирм во избежание краха должны были слиться с более крупными объединениями. Даже самым мощным компаниям было не под силу продолжать конкурентную борьбу со своими соперниками, и фирма Эдисона соединилась с фирмой «Томсон-Хаустон и К°». Так возникла «Дженерал электрик компани», превратившаяся вскоре в одну из наиболее могущественных в США да, пожалуй, и во всем мире электротехнических фирм. Вестиyгауз был не в состоянии в одиночку бороться с конкурентом, и компания его была вынуждена слиться с рядом более мелких объединений. Так возникла существующая и поныне «Вестингауз электрик энд мануфакчуринг компани».

Чтобы устоять в конкурентной борьбе, новая фирма должна была отказаться от многих принятых на себя ранее обязательств и, в частности, от соглашения с Теслой. К этому времени в одних только США общая мощность электрооборудования переменного тока, созданного на основе патентов Теслы, превысила 12 миллионов лошадиных сил. Самый скромный подсчет показывал, что фирма обязана была уплатить изобретателю по соглашению около 10–12 миллионов долларов, что сделало бы Теслу по тем временам одним из богатейших людей Америки. Выплатить изобретателю то, что было обещано Вестингаузом, фирма оказалась не в состоянии. Ее финансовый совет потребовал расторжения соглашения, но Георг Вестингауз упорно не хотел нарушать слова, данного Тесле. Спор этот приобрел особую остроту, и вскоре финансовые круги, поддерживавшие фирму, стали угрожать, что заберут свои вложения, если Вестингауз не расторгнет соглашения с Теслой. Вестингауз понимал, какую опасность представляет эта угроза всему его замыcлу. С другой стороны, Тесла мог обратиться в суд и добиться выполнения обязательств компании. Трудно было рассчитывать на то, что изобретатель сам откажется от своих прав, тем более, что фирма выросла и окрепла на реализации его патентов.

Вестингауз был вынужден лично обратиться к Тесле. Изложив положение дел в «Вестингауз электрик энд мануфакчуринг компани», он сказал:

– Ваш ответ решает судьбу компании.

– Что, если я откажусь уничтожить соглашение и потребую уплаты всей причитающейся мне суммы? – спросил Никола Тесла.

– В этом случае я покину компанию, и все дело перейдет в другие руки, в руки банкиров, вряд ли способных понять величие ваших открытий. Я больше не буду руководить технической политикой фирмы, а создать новую я не в состоянии, – ответил Вестингауз.

– А если я уничтожу контракт и ваша компания будет спасена, вы сможете управлять ею и дадите миру мою многофазную систему? – спросил Тесла.

Утвердительный ответ Георга Вестингауза решил исход дела. Тесла встал, выпрямился во весь свой рост и, глядя сверху вниз своим лучезарным взглядом, не без пафоса сказал:

– Мистер Вестиyгауз, вы видели во мне то, чего не видели другие. Вы поверили в меня тогда, когда другие отвернулись от меня и моих изобретений. Это большая плата за все то, что я дал фирме, хотя и дал я немало. – С этими словами он достал из сейфа текст соглашения и, разорвав, бросил его в корзину для бумаг.

– Этого достаточно? – спросил Тесла Вестингауза, с изумлением следившего за всеми движениями изобретателя, так легко расставшегося с состоянием, превышающим десяток миллионов долларов.

– Я не нахожу слов для оценки вашего поступка. Мне всегда было ясно, что вы не преследовали своими изобретениями никаких корыстных целей, а изобретали потому, что не могли не изобретать. Теперь я обещаю вам, что фирма «Вестингауз» приложит все усилия для распространения многофазной системы во вcем мире, – эта тирада была произнесена Георгом Вестинтаузом несколько торжественно, но совершенно искренне.

Вестингаузу казалось, что избавившись от необходимости выплатить такую огромную сумму, он преодолел все препятствия на пути двухфазного тока. Теперь уж ничего не могло помешать его проникновению в промышленность. Надо лишь расширять и расширять производство, удовлетворяя огромный спрос на оборудование переменного тока.

Но не знал Вестингауз, что в это самое время в Берлине с каждым днем рос и набирал силы могучий противник двухфазного тока. Два года, прошедшие со времени открытий Феррариса, далеко продвинули эксперименты М. О. Доливо-Добровольского: им уже были созданы трехфазные электродвигатели и генераторы, разработаны чертежи трехфазных трансформаторов. Несмотря на недоверие, с которым был встречен переменный ток[10], несмотря на более зрелый возраст двухфазного тока, испытания созданного Михаилом Осиповичем оборудования показали, что новый вид тока обладает значительными преимуществами. Оказалось, что при значительном улучшении магнитных свойств генератора и двигателя существенно уменьшался и расход меди в линиях передачи. Связанная трехфазная система требовала всего лишь трех проводов в отличие от трехфазной несвязанной системы, предложенной Теслой, требовавшей шести проводов.

Простота конструкции трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором делала его применимым в самых различных случаях. Было ясно: именно трехфазному току принадлежит будущее. Но для того чтобы доброе имя нового титана электротехники стало известным во всем мире, надо было познакомить с ним этот весь мир.

В конце 1889 года по инициативе Оскара фон Миллера[11]началась подготовка к проведению Международной электротехнической выставки и Международного конгресса электриков, намеченных на осень 1891 года. Местом проведения выставки и конгресса был избран город Франкфурт-на-Майне. В середине 1890 года организаторы выставки обратились к фирме АЕГ с предложением принять на себя организацию передачи электроэнергии от водопада на реке Неккар близ города Лауфена на выставку.

Трудно было бы найти лучший способ продемонстрировать все преимущества трехфазного тока, и фирма АЕГ ответила согласием. Ее главный инженер М. О. Доливо-Добровольский начал с увлечением проектировать трехфазный асинхронный двигатель мощностью около 100 киловатт, трехфазные трансформаторы и всю аппаратуру для линии передачи и распределения электроэнергии на выставке. Постройку синхронного генератора поручили швейцарской фирме «Эрликон».

В середине 1891 года было закончено сооружение линии передачи «а расстояние в 175 километров, оборудована гидроэлектростанция в Лауфене, на которой установили трехфазный генератор мощностью около 190 киловатт с повышающей подстанцией, и понижающая подстанция во Франкфурте. 25 августа 1891 года на выставке впервые загорелось около 1 000 электрических ламп накаливания, а 12 сентября был включен и асинхронный двигатель трехфазного тока, приводивший в действие насос для подачи воды к декоративному водопаду.

Испытания линии передачи и всей системы были начаты международной комиссией в октябре 1891 года и показали, что при напряжении в линии передачи в 15 тысяч вольт коэффициент полезного действия достигал 75,2 процента. Особо провели испытание на повышенное напряжение, достигавшее 28 тысяч вольт, при котором коэффициент полезного действия составил 78,9 процента.

Это было огромным достижением электротехники. Вся Лауфен-Франкфуртская передача, работавшая без каких бы то ни было перебоев, свидетельствовала о полной возможности и экономической целесообразности применения разработанной М. О. Доливо-Добровольским системы трехфазного переменного тока.

С этого времени трехфазная система начала применяться во всем мире. Однако существование патентов Теслы, охватывавших все частные случаи применения любой многофазной системы переменного тока, обязывало АЕГ либо выкупить эти патенты у фирмы «Вестингауз», либо платить ей большие суммы. Трехфазная система, детально разработанная М. О. Доливо-Добровольским независимо от Теслы, все же была частным случаем, предусмотренным патентами №381968 и 382280, полученными Теслой в США 1 мая 1888 года, патентом №47885, полученным в Германии, и №6481, полученным в Англии.

Несомненно, сам Тесла не стал бы протестовать против применения более совершенной системы передачи и распределения электрической энергии, но он давно уже продал свои права на изобретение капиталистической фирме, действовавшей исключительно в интересах получения прибыли.

Чтобы избавиться от оплаты патентов Теслы, АЕГ стала оспаривать их распространимость на трехфазный переменный ток. Но попытка эта была безуспешной. Многие авторитеты в области практической электротехники – профессор Г. Антони, Б. Беренд и другие – убедительно доказывали бесспорность того, что уже в первых патентах Теслы имеется указание на систему многофазных токов. Противники их утверждали, что если это указание и есть, то оно дано лишь в самом общем виде, а трехфазная система описана в патентах в виде несвязанной, состоящей из трех самостоятельных фаз, с применением шести проводов, так что ее нельзя считать аналогичной изобретению М. О. Доливо-Добровольского.

Наконец в пользу Теслы высказался тогда еще молодой, но уже проявивший свои обширные познания и великолепно владевший математическими методами технических расчетов главный консультант фирмы «Дженерал электрик компани» Чарлз Штейнметц[12]. Мнение этого авторитетного ученого имело решающее значение, и споры в научных кругах постепенно прекратились.

Так же неудачно для АЕГ было и обращение в суд, отвергнувший утверждение, что изобретение М. О. Доливо-Добровольского не предусмотрено всеобъемлющей формулой патентов Николы Теслы. Тогда АЕГ начала оспаривать вообще приоритет Теслы в открытии многофазных переменных токов, вспомнив о ряде предшествующих попыток создать электродвигатель переменного тока. Имена М. Депре, Хазельвандера, Бредли, Венсрема и, наконец, Феррариса были названы с надеждой убедить мир в отсутствии у Теслы каких-либо заслуг в создании многофазной системы.

Однако и эти попытки в результате многолетней борьбы фирмы «Вестингауз» со всеми противниками Теслы постигла неудача. Более двадцати пяти судебных процессов, выигранных Вестингаузом на протяжения двух десятилетий, показывают, какой ожесточенной конкурентной борьбой сопровождается развитие техники в капиталистических странах.

Следует еще раз напомнить, что вся эта борьба между капиталистическими фирмами велась безо всякого участия самого изобретателя, помимо его воли. Каковы бы ни были убеждения Теслы, как бы ни относился он сам к изобретениям других, фирмы, скупившие патенты, распоряжались ими по своему усмотрению.

Переменный ток, как двухфазный, так и трехфазный, при самом своем зарождении должен был выдержать трудную борьбу с постоянным током. Первой и решающей победой была Лауфен-Франкфуртская передача, о которой рассказано выше. Следующим триумфом переменного тока – и двухфазного и трехфазного – стали Всемирная электрическая выставка и конгресс электриков, проведенные в Чикаго в 1893 году в честь 300-летия со времени открытия Америки Колумбом. Фирма «Вестингауз электрик энд мануфакчуринг К°» имела контракт на оборудование всей выставки электроосвещением и установку электродвигателей. Компания не упустила случая широко применить переменный ток, как двухфазный, тогда еще господствовавший в Америке, так и «европейский», трехфазный. Соперничая с американской фирмой, немецкая АЕГ в соседнем помещении также демонстрировала достижения трехфазного тока.

В русском журнале «Электричество» за 1894 год появилось описание экспонатов фирмы Вестингауза на выставке. В нем говорится об установке двухфазного генератора, от которого электроэнергия передавалась двухфазному электродвигателю мощностью в 500 лошадиных сил. Кроме того, был установлен «60-сильный двухфазный двигатель Теслы синхронического типа, соединенный непосредственно с 45-киловаттным генератором переменного тока для освещения накаливанием», – писал корреспондент журнала.

На выставке изобретатели встретились: Никола Тесла был делегатом конгресса от Австрии – его родная Хорватия все еще входила в состав австро-венгерской монархии, – М. О. Доливо-Добровольский от Германии. По сложившимся обстоятельствам оба они вынуждены были представлять чужие страны. Однако встреча не вызвала сближения или даже обмена мнениями о будущем электротехники. В эти годы М. О. Доливо-Добровольский был весь поглощен дальнейшим совершенствованием системы трехфазного тока, а Тесла уже далеко ушел от вопросов применения переменного тока для силовых целей, передав всю заботу об этом фирме Вестинтауза.

На выставке Тесла имел особый стенд, где он демонстрировал многие свои изобретения и, в частности, один из остроумнейших приборов, созданных им для демонстрации возможности получения механического вращения с помощью вращающегося магнитного поля. Прибор этот представлял собой плоскую металлическую сковородку, находившуюся в зоне действия катушек, создававших вращающееся магнитное поле; на сковородке лежало выточенное из меди яйцо. При пропускании тока через обмотки катушек яйцо начинало двигаться, сначала беспорядочно, а затем, встав на острый конец, быстро вращалось как вокруг своей оси, так и по окружности «сковороды».

Толпы посетителей останавливались около этого прибора, привлеченные не только забавным зрелищем, но и объяснениями, даваемыми самим изобретателем, о котором почти ежедневно писали самые распространенные газеты Америки.

Следующим большим событием в истории переменных токов была постройка самой крупной в мире в те годы гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде.

Этот величайший в мире водопад давно уже привлекал внимание предпринимателей, мечтавших об использовании его энергии. Еще в 1886 году была создана специальная компания по изучению возможности постройки гидроэлектрической станции. Общая мощность водопада была определена в 9 миллионов киловатт, и компания объявила международный конкурс на лучший проект станции. В состав жюри конкурса вошли виднейшие специалисты под председательством знаменитого английского физика Вильяма Томсона (лорда Кельвина). За лучший проект была установлена премия в 3 тысячи долларов.

Однако ни одно из тридцати поступивших предложений не было принято, а наиболее солидные электротехнические компании вообще отказались принять участие в конкурсе.

Вестингауз отверг предложение участвовать в составлении проекта, насмешливо заявив, что Ниагарская компания хочет за 3 тысячи долларов получить то, что стоит по меньшей мере 100 тысяч. Лишь спустя несколько лет «Дженерал электрик компани» предложила построить электростанцию мощностью в 15 тысяч киловатт, отведя часть воды Ниагары специальным каналом. Электроэнергию было решено передавать трехфазным током на расстояние более 30 километров до крупного промышленного города Буффало для продажи фабрикам и заводам.

В октябре 1893 года под влиянием успеха фирмы «Вестингауз» на Чикагской выставке было решено принять проект, предложенный этой компанией. На Ниагарской гидроэлектростанции установили три генератора двухфазного тока по 5 тысяч лошадиных сил каждый. Специальными трансформаторами ток превращался затем в трехфазный высокого напряжения и передавался в Буффало, где снова превращался в двухфазный. Потребители в Буффало устанавливали у себя электрооборудование двухфазного тока, и «Компания Вестингауза» получила огромные заказы. В 1896 году эта самая крупная в мире гидроэлектростанция начала работать, а вскоре ее мощность довели до 50 тысяч лошадиных сил.

Пуск Ниагарской станции явился последним триумфом двухфазного тока. Несомненные преимущества трехфазного тока вытеснили менее совершенный двухфазный не только в Европе, но и в США. Саму Ниагарскую станцию вскоре переоборудовали, установив на ней трехфазные генераторы.

Но в эти годы Тесла был уже очень далек от вопросов, связанные с первым своим изобретением. Творческая мысль увела его далеко-далеко и открыла перед ним новое, необозримое поле для исследований.

Оценивая работы Николы Теслы в области многофазных токов, выдающийся американский ученый Эдвин Галард Армстронг писал: «…только одно это открытие многофазных токов и индукционного мотора было бы достаточно, чтобы обеспечить имени Теслы вечную славу, даже если бы он, кроме этого, ничего не сделал».

Но он сделал еще многое…

ГЛАВА ШЕСТАЯ

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

mykonspekts.ru

История развития электротехники

Фактически все, что нас с вами окружает, тем или иным образом связано с электричеством. Замечаем, что если где-то на подстанции выключили рубильник, то сразу меняется весь привычный мир. Электричество очень плотно внедрилось в нашу жизнь, а порою сама жизнь зависит от него. С электричеством существование человека гораздо комфортнее, легче и лучше.

Первоначальный опыт использования электрической энергии человечество имело ещё тысячелетия назад. При раскопках культурных слоев, при вскрытии древних захоронений обнаружены находки и рисунки, которые не многозначно говорят о применении электричества людьми. «Древние» - в нашем понимании народы, пользовались получением тока, и одним из способов его получения, был - гальванический.

К сожалению, история не донесла до нас подробного текстового описания жизнедеятельности предков современного человеческого общества. Мы лишь можем строить догадки и делать предположения, на основе археологических открытий.

Для нашего исторического времени эпохальным периодом начала мощного развития изучения и использования электрического тока стал период 17-19 столетия.

Один из патриархов стоящих у подножия изучения явлений, связанных с электрической энергией, немецкий физик, философ, инженер Отто фон Герике, во второй половине 17-ого века первым наблюдал электролюминесценцию. Он изобрёл один из первых электростатических генераторов, производящих электричество трением — шар из серы, натираемый руками. Герике обнаружил свойство отталкивания однополярно заряженных предметов.

У всех на слуху привычные названия единиц измерения из области электротехники, такие как ом, ампер, вольт, фарад, ватт, герц и т.д. которые мы слышим при покупках различных девайсов и бытовой техники. Свои названия эти единицы, в подавляющем большинстве, получили от имен ученых сделавших открытие или сформулировавших законы и закономерности.

Так например: Выдающийся французский блестящий военный инженер и физик Шарль Огюстен дэ Кулон, член Парижской академии наук, один из основателей электростатики, внес в развитие науки: закономерности внешнего трения, закон кручения упругих нитей, основной закон электростатики (закон Кулона), закон взаимодействия магнитных полюсов. Название единицы электрического заряда «кулон» в физической терминологии, носит именно его имя.

Немецкий учёный Георг Симон Ом в 1826 году сформулировал закон описывающий зависимость таких электрических величин как ток, напряжение и сопротивление. Ом равен электрическому сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 вольт при силе постоянного тока 1 ампер. Единица сопротивления названа в честь этого ученого - Ом. Решением XI Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 году, ом введен в международную систему единиц (СИ).

Величайшие умы, такие как – Михаил Ломоносов, Алессандро Вольта, Луиджи Гальвани, Ампер Андре-Мари и другие, все они вносили вклад в тогда еще малоизвестную науку - электротехнику.

Знаменитый французский физик, математик и естествоиспытатель, член Парижской Академии наук Андре-Мари Ампер, который занимался изучением токов и их взаимодействием, ввел в физику понятие «электрический ток». Именно он предложил теорию природы магнетизма. В честь этого ученого названа единица измерения силы тока – Ампер.

Граф Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Джероламо Умберто Вольта, итальянец по национальности, физик, химик, физиолог, является одним из основоположников учения об электричестве. В арсенале его многочисленных разработок, исследований, изобретений числятся: «закон ёмкостного сопротивления», первая электрическая батарея (ученый считается отцом электромобиля), электростатическая машина (электрофор), вырабатывающая эл.заряд за счет трения. В честь Алессандро Вольта названа единица измерения электрического напряжения – вольт.

Майкл Фарадей пожалуй один из самых «результативных» ученых в вопросах количества и значимости открытий в области начинающей развиваться ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ, как науки. Физик, химик, экспериментатор (около 30 тысяч экспериментов), естествоиспытатель, член Лондонского королевского общества, почётный член Петербургской академии наук, занимаясь изучением электромагнитных полей, открыл электромагнитную индукцию, создал первый трансформатор, первую модель электродвигателя. В результате титанической научно-практической деятельности Фарадея в обиходе появились понятия: физическое поле, анод, катод, электролит, диэлектрик, ион и многие другие. Среди его открытий числится жидкий хлор, гексохлоран, нержавеющая сталь, количественные законы электролиза, открытие поляризации света и связь магнетизма с оптикой.

Наука никогда не стояла на месте, от теоретических и модельных разработок она прогрессировала, встраиваясь в реалии человеческой жизни, уже практически применимым оборудованием в быту, при этом обрастая новыми идеями и новыми открытиями.

Изобретения, члена Петербургской Академии наук, Бориса Семеновича Якоби, служат ярким примером перехода от теории к используемой в деятельности человека практике. Это создание первого электродвигателя, с непосредственным вращением вала. Якоби впервые осуществил движение бота при помощи электрической энергии. Он является изобретателем коллектора для выпрямления тока, гальванопластики, стрелочного и электромагнитного пишущего телеграфных аппаратов, а также первого в мире буквопечатающего телеграфного аппарата.

Далее развитие электродвигателей шло гигантскими шагами. Благодаря гениальности, инженера, физика, Николы Теслы, им был получен двухфазный ток и разработана конструкция двухфазного электродвигателя и генератора. В непостижимо короткий промежуток времени, на основе разработок Теслы, Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским была создана трехфазная система.

Доливо-Добровольский создал трехфазный трансформатор, трехфазный асинхронный двигатель, доказал на практике преимущества передачи трехфазного тока на расстояния. Можно сказать, что благодаря ему, асинхронный двигатель стал основным и востребованным в производственной сфере, во всем мире, принципиально не изменившись до сих пор.

На протяжении всего срока своего существования, человечество копило знания и опыт в области теоретического и практического использования электричества. Когда-то проводимые простые эксперименты со статическим электричеством, постепенно переросли в целую науку, включающую в себя многочисленные развивающиеся отрасли. Название этой науки – ЭЛЕКТРОТЕХНИКА.

Электротехника развивается, внедряясь во все научные сферы, и уже давно стала неотъемлемой частью нашей жизни. Это развитие несет в себе новые открытия и новые возможности для человеческой расы.

www.ekomplect.ru

Загадка, оставленная историей

В истории отечественной электротехники год 1893-й ознаменован двумя не связанными между собой событиями. В это время был основан один из первых в мире Электротехнический институт в Петербурге и вошла в строй электростанция при Новороссийском элеваторе. Случилось так, что через год заведующий кафедрой электротехники этого института М.А.Шателен совершенно случайно оказался в Новороссийске и посетил элеватор. Он уехал отсюда, потрясенный увиденным. Что же поразило столичного профессора?

Удивить самого главного ученого-специалиста по электротехнике в России было трудно. Сам он физик с электрической специализацией в 1888-1889гг совершенствовал свои знания во Франции (родина Кулона и Ампера) и, имея ученую степень, прошел путь от рабочего до шеф-монтера в компании Эдисона, создателя первой в мире районной электрической станции.

Чуть позже в журнале «Электричество» №19-20 за 1895г. появилась его статья, где можно было прочитать следующее: «Станции, подобные Новороссийской имеют громадное значение в деле распространения применений электричества. Когда инженеры и техники видят подобные станции, они могут убедиться, что применение электричества в передаче энергии – дело весьма простое и могут победить свое предубеждение против него».

Слишком мало времени было у профессора при знакомстве со станцией и он сам не смог подготовить полноценную статью, а эта заканчивалась словами: «Хорошо бы было, если бы устроитель станции опубликовал подробности ее устройства и эксплуатации». Какие причины помешали появлению такой статьи в журнале в то время неизвестно. Но она все-таки появилась, правда в 1953 году.

Современный читатель наверняка будет в полном недоумении насчет предубеждений в отношении электричества в те не столь далекие времена. Но это именно так. Обыватель не всегда хотел даже введение электрического света, считая его слишком ярким и вредным для здоровья. Среди же специалистов, внедряющих это освещение, существовала непримиримая конфронтация по системе питания установок – постоянный или переменный ток. Эта вражда перешла все границы отраслевой конкуренции, как известно являющейся двигателем прогресса.

Переменный ток получать было легче, передавать на большие расстояния дешевле, он легко трансформировался под любые напряжения. Но двигатели переменного тока надо было перед работой раскручивать, а число оборотов их роторов не поддавалась регулировке. Значит, они не годились для применения, например, в трамвае.

Постоянный ток всем был хорош, но он не трансформировался и поэтому не годился для передачи энергии на расстояния более одного километра из-за больших потерь. Следовательно, даже не в очень большом городе надо было строить несколько электростанций.

В те годы развитие капитализма шло так стремительно, что конкуренты в целях получения заказов на электрификацию, наносили удары противнику, как говорится, ниже пояса. В борьбе принимали участие звезды первой величины. Так Эдисон, сторонник постоянного тока, на одной из электротехнических выставок заявил, что двигателей переменного тока он не только не хочет видеть, но и слышать о них. А прокладку высоковольтных кабелей под землей сравнивал с закладкой под улицы городов динамита.

Его сторонники сделали главную ставку в борьбе на электробезопасность. Нужно сказать, что в биологическом смысле переменный ток гораздо опаснее постоянного. На улицах городов США устраивались шоу, где публично гибли сотни собак, свиней и даже лошадей, разумеется, от переменного тока. Верхом цинизма явилось решение конгресса США о введении для преступников казни на электрическом стуле. Кстати существующей и поныне.

Сторонники переменного тока могли предъявить только более дешевую энергию и энтузиазм в устранении недостатков, указанных конкурентами. А самым главным недостатком в их системе были электродвигатели. Решение этого вопроса предложил наш соотечественник М.О.Доливо-Добровольский. Он предложил трехфазную систему электрических токов и надежнейший для нее электродвигатель. Скорость его вращения не регулировалась, зато в нём не было никаких электрических контактов и его обслуживание сводилось только к смазке подшипников.

Однако простота конструкции не означала легкого понимания понятия вращающегося магнитного поля, возникающего в таком двигателе. Наступил новый этап в развитии науки об электричестве, когда нельзя было объяснить действие электрических токов, как воды в водопроводных трубах. Здесь речь шла о колебательных процессах, об амплитудах и фазах колебаний, которые могут быть поняты только подготовленным человеком.

В 1891г. Доливо-Добровольский успешно продемонстрировал свою систему на выставке во Фракфурте-на-Майне. В 1893г. в Новороссийске на элеваторе уже работала трехфазная электростанция мощностью более 1000 квт. Кем же был тот человек, который пренебрег мнением Эдисона и предугадал развитие мировой электротехники минимум на столетие вперед?

М.А.Шателен в своей статье пишет: «Строитель элеватора инженер Александр Николаевич Шенснович решил применить электрическое распределение энергии». И далее: «Вся станция и машины построены под наблюдением А.Н.Шенсновича, который и в настоящее время стоит во главе дела». На бывшем здании электростанции висит мемориальная доска, которая выражает признательность потомков этому человеку, инженеру путей сообщения. Казалось бы, всё ясно. Инженеры-путейцы России на рубеже ХХ века построили крупнейшую в мире транссибирскую магистраль, сотни мостов и тоннелей, тысячи различных сооружений, им многое было по плечу. Но выбрать систему питания электродвигателей они не могли. Не в укор им будь сказано, но они не обладали такими знаниями.

Э.Н.Шенснович

Мы ни в коем случае не хотим уменьшить заслуг А.Н.Шенсновича в деле развития трехфазного тока. Но все-таки он не был первым. Маломощные генераторы и двигатели трехфазного тока сразу же после электротехнической выставки 1891г. сразу же начали изготавливать в Швейцарии, используя свои горные речушки в энергетических целях. Делала их своя фирма Браун-Бовери. Но мощности их с десяток лошадиных сил нельзя называть электростанциями.

Другое дело, когда на строящейся крупнейшей в мире гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде талантливейший электротехник Н.Тесла призывает к использованию двухфазных систем, которые почти не найдут применения

Александр Николаевич, используя чертежи Браун-Бовери, налаживает производство электрических машин прямо на месте, благо простое устройство их позволяет это. Этим он убивает сразу двух зайцев – ускоряет процесс и сразу же готовит будущий обслуживающий персонал электриков. Поэтому под ключ электростанция была построена всего за два года. Это был своего рода подвиг и А.Н.Шенснович вполне справедливо занимает почетное место в нашей истории.

Но вопрос остается открытым, кто же подсказал ему наилучший вариант решения проблемы. Кто пошел против мнений великих изобретателей Н.Теслы и Т.Эдисона и одержал победу? Мог ли быть этот человек нашим соотечественником?

Да мог! И в этом нет ничего удивительного. Известно, что П.Н.Яблочков первым нашел широкое применение переменному току. М.О.Доливо-Добровольский изобрел трехфазный двигатель, работающий и поныне. Были еще и другие изобретатели, работающие на оборону России. В первую очередь следует назвать имена П.Л.Шиллинга, изобретателя телеграфа, и академика Б.С.Якоби, создателя морской мины с электроподрывом.

Известно, что Крымскую войну Россия проиграла, но благодаря минным заграждениям на Балтике, боевые действия шли только на Черном море, да и на суше, в Севастополе, минная война была нами выиграна у Англии и Франции. Всё это благодаря тому, что на флоте существовал Минный офицерский класс, где морские офицеры постигали последние достижения в электрической науке. Уровень преподавателей можно охарактеризовать хотя бы двумя фамилиями: академик Б.С.Якобы, изобретатель гальванопластики, и профессор А.С.Попов, изобретатель радио.

Среди преподавателей Минного офицерского класса числится и бывший его слушатель, выпускник по 1 разряду Эдуард Николаевич Шенснович. То есть брат устроителя Новороссийской электростанции. Впоследствии вице-адмирал, начальник учебно-минного отряда Балтийского флота. Известно, что он как лучший специалист командировался в свое время на Парижскую выставку для знакомства с новейшими достижениями в области электротехники, а позже в Англию и снова во Францию.

Вот кто был в курсе всех новинок электротехники, глубоко понимал все возможности систем тока, их преимущества и недостатки, скорее всего и смог посоветовать брату сделать правильный выбор. Хотя по иронии судьбы сам до конца жизни имел дело с постоянным током. Он считается одним из первых организаторов подводного флота в России. А подводные лодки работают, как известно, на аккумуляторах. До конца жизни он был членом Адмиралтейского совета и Начальником учебно-минного отряда Балтийского флота.

В Новороссийском историческом музее есть материалы по электростанции и даже фотография А.Н.Шенсновича. Ничего этого нет о его брате, хотя военно-морская деятельность Эдуарда Николаевича достаточно хорошо освещена в печати по истории флота в России. Он является героем Русско-Японской войны и недавно вышла книга его воспоминаний о тех событиях (1999г.).

Как-то случилось, что об этих людях, который внесли решающий вклад в историю развития нашего города-порта, почти ничего не известно. Нет даже могил, но которые можно было бы положить цветы. Александр Николаевич в 1917 году выехал во Владивосток за получением новых паровозов. На этом следы жизни его теряются. Эдуард Николаевич умер в 1910 году и был похоронен на Выборгском кладбище Петербурга. Кладбище не сохранилось.

Потомкам надо помнить, что тот, кто не имеет прошлого, не будет иметь и будущего.

ЛИТЕРАТУРА:

1. М.А.Шателен. Электрическая установка на элеваторе в Новороссийске. «Электричество», №19-20, 1895, с.284-285.

2. С.А.Гусев. Первая русская установка трехфазного тока. «Электричество», №12, 1953, с.65-68.

3. С.А.Гусев. Первая промышленная установка трехфазного тока в России. «Труды по истории техники», вып.6, М., 1953. с.74-84.

4. Б.Хасапов. Автор или соавторы? «Техника – молодежи» №3, 1982, с.56.

5. Б.Хасапов. Уходящее столетие трехфазного. «Техника – молодежи» №12, 1989, с.36-37.

6. Э.Н.Шенснович. Плавание эскадренного броненосца «Ретвизан» 1902-1904. СПБ, 1999г.

Автор статьи: Хасапов Б. Г.

electrik.info


Смотрите также