Prvi trifazni prenos od Laufna do Frankfurta

Najsplošnejša in prva tehnična utelešenje načel, na katerih temelji AC tehnologija, je bil slavni prenos Laufen-Frankfurt, ki je tako pomemben za nastanek in razvoj celotne AC tehnologija.

Na razdalji 175 km od Frankfurta na Majni (v bližini mesta Heilbronn) v mestu Laufen je bila majhna tovarna cementa, ki je za svoje energetske potrebe uporabljala energijo reke Neckar. Leta 1890 je nastala ideja o prenosu električne energije v Frankfurtu in nemški industrialec in izumitelj Oskar von Müller (1855-1934) se je o tem začel pogajati z različnimi podjetji.

Konec leta je bilo sklenjeno, da bo cementarna Neckarju za to dobavila turbino, Maschinenfabrik Oerlikon Laufenu generator, General Electricity Company (AEG) pa električni motor Frankfurtu.

Daljnovod od Laufna do Frankfurta sta podjetji izdelali skupaj, vendar se je morala elektrotehnika že pri prvih korakih soočati z določenimi težavami.Oscar von Miller in drugi promotorji tega posla so morali premagati številne ovire, ki so jih postavili lastniki zemljišč in podjetja.

Ruski izumitelj Mihail Osipovič Dolivo-Dobrovolski (1861-1919) je od leta 1887 delal v podjetju AEG. V tem podjetju je M. O. Dolivo-Dobrovolsky dokončal svoje znamenito delo o trifaznem toku, ki je avtorja naredilo svetovno slavo in revolucioniralo tehniko uporabe in prenosa električne energije.

Prejel je več patentov za trifazne transformatorje, motorje in generatorje. Zanimiva je tudi ugotovitev: njegova zasnova transformatorja se je do nedavnega ohranila praktično brez temeljnih sprememb.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Dolivo-Dobrovolski je prvi opozoril na tehnično rešitev, ki je prinesla znatne prihranke pri bakrenih daljnovodih - uporabo trifaznih vodov za prenosne sisteme na izmenični tok. Po njegovi zaslugi se je začela nova faza v razvoju podjetja. AEG, ki se je izkazal za monopolnega imetnika najpomembnejših patentov na področju novega aktualnega sistema.

Glavni znanstveni, tehnični tisk in inženirski krogi so se takrat negativno odzvali na projekt prenosa in napovedovali, da bo le 5 % energije doseglo Frankfurt. Veliko je bilo zaskrbljenosti glede usode telefonskih linij. V splošnem je prvi trifazni prenos naletel na enak sovražen odpor kot prve železnice, prvi enosmerni prenos itd.

Vendar je linija zgrajena. Sestavljajo ga trije bakreni vodniki, obešeni na stebre na višini 8 m, za trifazni daljnovod pa je bilo potrebnih približno 3000 stebrov, 9000 oljnih izolatorjev in 60 ton bakrene žice premera 4 mm. Letalski prevoz je v glavnem deloval po železnici.

Tok se prenaša pod napetostjo 8500 V (zatem sta bili izvedeni še dve seriji poskusov, v katerih se je napetost oddanega toka povečala na 15000 in 25000 V) iz Laufena v Frankfurtu na Majni. Trifazni električni vod je bil lansiran v Frankfurtu med Mednarodno elektrotehnično razstavo leta 1891. Ta razstava je prvič prikazala trifazni tok kot nov sistem.

Celoten menjalnik sta zasnovala in izdelala AEG in Maschinenfabrik Oerlikon pod vodstvom Oskarja von Millerja in Mihaila Osipoviča Dolivo-Dobrovolskega. Transformatorsko napravo, generatorje in oljne izolatorje je zasnoval Charles Brown ml. (1863 — 1924), oblikovalec in inženir, izumitelj in podjetnik, ki je pustil svetel pečat v zgodovini tehnike.

Uradna predstavitev prvega visokonapetostnega trifaznega prenosnika električne energije na mednarodni elektrotehniški razstavi je bila v torek, 25. avgusta 1891, ob 12. uri. Prva poskusna izstrelitev se je končala nekaj dni prej.

V Laufenu turbina napaja trifazni generator Braun. To je tipičen avto iz 90. let. XIX stoletja, eden prvih trifaznih generatorjev. Tu se elektromagnet vrti pred stacionarno armaturo, ki ga obdaja.

Armatura je bila sestavljena iz 96 palic, med seboj povezanih v treh navitjih, v vsakem od katerih se je tok spremenil s faznim zamikom 120 °. Statorski tok pri polni obremenitvi je bil do 1400 A, kar je zahtevalo uporabo debelih bakrenih palic s premerom skoraj 30 mm in toplotno odporno izolacijo z azbestnimi cevmi.

Vzbujevalni tok, ki ga dovajajo baterije, se dovaja rotorju prek dveh bakrenih žic, ki sta pritrjeni na valjčne obroče na sprednji strani generatorja na os. Generator je ocenjen na 150 vrt / min.Frekvenca trifaznega izmeničnega toka je bila 40 Hz.

Ta generator zagotavlja tok 55 V, ki je ojačen s transformatorjem. V Frankfurtu so drugi transformator znižali na 65 V. Uporabili smo dva oljno hlajena transformatorja, enega 100 kVA proizvajalca AEG in drugega 150 kVA proizvajalca Maschinenfabrik Oerlikon.

Železniška postaja v Laufenu

Na električni razstavi v Frankfurtu tok poganja trifazni motor Dolivo-Dobrovolsky s 100 KM. vasi, ki je poganjala hidravlično črpalko, ki je dovajala vodo za močno osvetljen desetmetrski okrasni slap.

To je bil takrat najmočnejši trifazni asinhroni motor na svetu. Poleg tega je bila razstava osvetljena s 1000 električnimi žarnicami z žarilno nitko, ki so obkrožale napis v sredini z napisom: »Dalekovod Laufen-Frankfurt«. Spodaj je dolžina proge - 175 km, ob strani pa imena podjetij, ki so izvedla poskus - "Oerlikon" in "AEG".

Elektromotor Dolivo-Dobrovolski

Prenosna shema Laufen-Frankfurt

Prenos Laufen-Frankfurt je bil obsežno raziskan. Strokovna komisija je opravila podrobne preizkuse strojev.

Sklepi te komisije so naslednji: prenos električne energije na razdalji 170 km z izmeničnim tokom pri napetosti 8500 V z golo bakreno žico dostavi 68,5 % do 75,2 % energije, proizvedene v Laufenu, v Frankfurt. Izgube pri prenosu so bile omejene z uporom žic. Učinek zmogljivosti je bil popolnoma zanemarljiv. Prenos je bil enako miren, varen in pravilen kot pri napetosti nekaj sto voltov in razdalji nekaj metrov.

Ta sklep je bil velikega zgodovinskega pomena, saj je preko prenosa Laufen-Frankfurt združil vse povezave nove elektrotehnike, vključno s trifaznim generatorjem in motorjem, transformatorjem in visokonapetostno izmenično napetostjo.

Trifazni dinamo Charlesa Browna je po dokumentih verifikacijske komisije pokazal učinkovitost 93,5%. obremenitev je bila 190 litrov. c) Učinkovitost transformatorjev je 96 %.

Načelo pretvarjanja mehanske energije v električno in pretvorbe električne energije nazaj v mehansko, načelo, utelešeno v revoluciji, ki jo proizvaja elektrika, je dobilo ustrezno obliko v tehnologiji izmeničnega toka. Sama tehnologija izmeničnega toka, začenši s tem prenosom, se je razvila v obliki trifazne elektrotehnike.

Na kongresu, ki je potekal hkrati z razstavo, je M. O. Dolivo-Dobrovolsky podal veliko poročilo, v katerem je orisal temelje teorije trifaznih tokovnih vezij. Njegov govor je služil kot izhodišče za mnoga kasnejša teoretična dela in razvoj v tej novi industriji.

Najpomembnejši dogodek na razstavi je bil "1891 mednarodni kongres elektrotehničnih inženirjev v Frankfurtu na Majni", ki je potekal v tednu od 7. do 12. septembra.

Ogled elektrarne v Laufnu udeležencev mednarodnega kongresa elektrotehnikov. Charles Brown (zgornja vrsta četrti z desne). V ospredju: Emile Rathenau (6. levo) Marcel Despres (7. levo), Gisbert Kapp (za obema zgoraj), dr. John Hopkinson (8. levo), takoj za njim — Peter Emile Huber , William Henry Preece (2. z desne), Poštni mojster Friedrich Ebert (1. z desne).

Končno točko v delu frankfurtske razstave je postavilo podrobno dvodelno "uradno poročilo", ki v vseh podrobnostih odraža njeno organizacijo, delo in poročanje v medijih.

Alternatorje izdelujejo Gram in drugi oblikovalci od sedemdesetih let prejšnjega stoletja. XIX stoletje. V osemdesetih letih se je pojavilo veliko novih modelov (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti itd.).

Ferrantijev avto

Za razumevanje razlogov za vrtenje magnetnega polja sta največ naredila italijanski profesor Galileo Ferraris in ameriški inženir iz Srbije. Nikola Tesla… Neodvisno drug od drugega sta dosegla podobne rezultate. Skoraj istočasno, leta 1888, sta poročala o svojem delu. Nikola Tesla opisuje različne polifazne sisteme. Kot najprimernejše pa se mu zdi tudi dvofazno.

Sprejeli so ga v hidroelektrarni Niagara, ki je bila za svoj čas ogromna, zgrajena v Ameriki, pa tudi v več drugih napravah v Evropi. Kmalu po prvem prenosu trifaznega toka iz Laufna v Frankfurt pa so se trifazni sistemi, ki so običajni v Evropi, izkazali za svoje prednosti in prisilili Američane, da so »Teslove sisteme« predelali na trifazni tok.

V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so z enofaznih generatorjev izmeničnega toka prešli na večfazne. V tem primeru glavna zasluga pripada Dolivo-Dobrovolskemu - pred njim so uporabili poceni povezavo enofaznih strojev.

Po razstavi so z generatorjem napajali Heilbronn, ki je tako postal prvo mesto na svetu s trifazno elektriko. Originalni generator je trenutno shranjen v Deutsches Museum v Münchnu.

Laufen generator v muzeju

Mirno lahko rečemo, da je v obdobju od 1888 do 1891razviti so bili vsi osnovni elementi trifaznega električnega sistema, ki so v celoti ohranili svoj pomen in se danes zelo uporabljajo in razvijajo.

Prenos električne energije od Laufna do Frankfurta na Majni prepričljivo dokazuje možnost temeljne rešitve zapletenega problema centralizirane proizvodnje električne energije in njenega prenosa na velike razdalje.

Pomen razstave v Frankfurtu je tudi v tem, da je imela velik vpliv na javno mnenje. Sodobniki razumejo razstavo v Frankfurtu kot odločilno prelomnico v zgodovini oskrbe z električno energijo. Elektrotehnika postaja vodilna tehnologija. Kot zmagovalci so se izkazala AC podjetja, podjetja, ki se ukvarjajo samo z enosmernim tokom, pa so nujno začela pridobivati ​​licence za AC tehnologijo.

Emil Rathenau je povzel uspeh prenosa energije na tako velike razdalje: »Nedavni napredek nam bo omogočil zgraditi veličastne centre za proizvodnjo energije povsod – v gorah in na morskem obrežju, za izkoriščanje energije gorskih potokov in plimovanja ter na najbolj - velike rečne brzice — jih, dotlej potrato energije, pretvoriti v koristno elektriko, jo prenesti na poljubno razdaljo in jo tam razdeliti in kakor koli uporabiti. »

S pilotnim prenosom trifaznega izmeničnega toka iz Laufna v Frankfurt leta 1891 se je začela vsa moderna elektrifikacija.