תיבת ההילוכים התלת פאזית הראשונה אי פעם מלאופן לפרנקפורט

ההתגלמות הטכנית הכללית והראשונה ביותר של העקרונות שבבסיס טכנולוגיית AC הייתה התמסורת המפורסמת של Laufen-Frankfurt, שהיא כה חשובה ליצירה ולפיתוח של השלם. טכנולוגיית AC.

במרחק של 175 ק"מ מפרנקפורט אם מיין (ליד העיר היילברון) בעיר לאפן היה בית חרושת קטן למלט שהשתמש באנרגיה של נהר הנקר לצרכי האנרגיה שלו. בשנת 1890 עלה רעיון העברת הכוח בפרנקפורט והתעשיין והממציא הגרמני אוסקר פון מולר (1855 - 1934) החל לנהל משא ומתן עם חברות שונות בעניין זה.

בסוף השנה הוחלט כי מפעל המלט יספק את הטורבינה שלו לנקאר לשם כך, Maschinenfabrik Oerlikon תספק גנרטור ללאופן, וחברת החשמל הכללית (AEG) מנוע חשמלי לפרנקפורט.

קו ההולכה מלאופן לפרנקפורט יוצר במשותף על ידי שתי החברות, אך כבר מהצעדים הראשונים הנדסת החשמל נאלצה להתמודד עם קשיים מסוימים.אוסקר פון מילר ומקדמים אחרים של העסק הזה נאלצו להתגבר על מספר מכשולים שהקימו בעלי קרקעות ועסקים.

הממציא הרוסי מיכאיל אוסיפוביץ' דוליבו-דוברובולסקי (1861 - 1919) עבד בחברת AEG משנת 1887. בעודו בחברה זו, M. O. Dolivo-Dobrovolsky השלים את עבודתו המפורסמת על זרם תלת פאזי, מה שהפך את המחבר למפורסם בעולם וחולל מהפכה בטכניקת השימוש וההעברה של אנרגיה חשמלית.

הוא קיבל מספר פטנטים על שנאים תלת פאזיים, מנועים וגנרטורים. מעניין לציין גם: עיצוב השנאי שלו נשמר עד לאחרונה כמעט ללא שינויים מהותיים.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

דוליבו-דוברובולסקי היא זו שהפנה לראשונה את תשומת הלב לפתרון טכני המוביל לחסכון משמעותי בקווי חשמל מנחושת - שימוש בקווים תלת פאזיים למערכות הולכה של זרם חילופין. בזכותו החל שלב חדש בהתפתחות החברה. AEG, שהתבררה כמחזיקת המונופול של הפטנטים החשובים ביותר בתחום מערכת עכשווית חדשה.

חוגי המיינסטרים המדעיים, הטכניים וההנדסים באותה תקופה הגיבו בשלילה לפרויקט ההולכה וחזו שרק 5% מהאנרגיה תגיע לפרנקפורט. היו דאגות רבות לגבי גורלם של קווי הטלפון. באופן כללי, התמסורת התלת פאזית הראשונה נתקלה באותה התנגדות עוינת כמו מסילות הברזל הראשונות, תמסורת הזרם הישר הראשונה וכו'.

עם זאת, הקו נבנה. הוא מורכב משלושה מוליכים נחושת התלויים על עמודים בגובה 8 מ'. קו עילי תלת פאזי דרש כ-3,000 עמודים, 9,000 מבודדי שמן ו-60 טון חוטי נחושת בקוטר 4 מ"מ. חברת התעופה הופעלה בעיקר ברכבת.

הזרם מועבר במתח של 8500 וולט (לאחר מכן בוצעו שתי סדרות נוספות של ניסויים שבהם המתח של הזרם המועבר עלה ל-15000 ו-25000 וולט) מ-Laufen בפרנקפורט אם מיין. קו החשמל התלת פאזי הושק בפרנקפורט במהלך התערוכה האלקטרוטכנית הבינלאומית בשנת 1891. תערוכה זו הדגימה לראשונה זרם תלת פאזי כמערכת חדשה.

התמסורת כולה תוכננה ונבנתה על ידי AEG ו- Maschinenfabrik Oerlikon בניהולם של אוסקר פון מילר ומיכאיל אוסיפוביץ' דוליבו-דוברובולסקי. מתקן השנאים, הגנרטורים ומבודדי השמן תוכננו על ידי צ'ארלס בראון הבן (1863 - 1924), מעצב ומהנדס, ממציא ויזם שהותיר חותם מזהיר בהיסטוריה של הטכנולוגיה.

ההשקה הרשמית של הילוך חשמלי תלת פאזי במתח גבוה הראשון בתערוכה האלקטרוטכנית הבינלאומית התקיימה ביום שלישי, 25 באוגוסט 1891, בשעה 12 בצהריים. השקת המבחן הראשונה הסתיימה כמה ימים קודם לכן.

בלאופן, טורבינה מזינה גנרטור תלת פאזי של בראון. מדובר במכונית טיפוסית משנות ה-90. המאה ה-19, אחד מהגנרטורים התלת פאזיים הראשונים. כאן האלקטרומגנט מסתובב מול האבזור הנייח המקיף אותו.

האבזור כלל 96 מוטות המחוברים ביניהם בשלוש פיתולים, שבכל אחד מהם השתנה הזרם עם שינוי פאזה של 120 מעלות. זרם הסטטור בעומס מלא היה עד 1400 A, מה שהצריך שימוש במוטות נחושת עבים בקוטר של כמעט 30 מ"מ ובידוד עמיד בחום באמצעות צינורות אסבסט.

זרם העירור שמספקות הסוללות מסופק לרוטור דרך שני חוטי נחושת המחוברים לטבעות רולר בקדמת הגנרטור אל הציר. הגנרטור מדורג ב-150 סל"ד.התדר של זרם החילופין התלת פאזי היה 40 הרץ.

גנרטור זה מספק זרם של 55 וולט, המוגבר על ידי שנאי. בפרנקפורט, שנאי נוסף ירד ל-65 V. נעשה שימוש בשני שנאים מקוררי שמן, אחד 100 kVA של AEG ועוד 150 kVA של Maschinenfabrik Oerlikon.

תחנת רכבת בלאופן

בתערוכת חשמל בפרנקפורט, הזרם מונע על ידי מנוע דוליבו-דוברובולסקי תלת פאזי בהספק של 100 כ"ס. הכפר, שהפעיל משאבה הידראולית שסיפקה מים למפל הדקורטיבי המואר באור עשרה מטרים.

זה היה המנוע האסינכרוני התלת פאזי החזק ביותר בעולם באותה תקופה. בנוסף, התערוכה אוירה על ידי 1,000 מנורות ליבון חשמליות, מנורות אלו הקיפו שלט במרכז בו נכתב: "קו חשמל לאופן-פרנקפורט". להלן אורך הקו - 175 ק"מ, ובצד - שמות החברות שערכו את הניסוי - "אורליקון" ו-"AEG".

מנוע חשמלי דוליבו-דוברובולסקי

ערכת שידור לאופן-פרנקפורט

שידור לאופן-פרנקפורט נחקר רבות. ועדת מומחים ביצעה בדיקות מפורטות של המכונות.

המסקנות של ועדה זו הן כדלקמן: העברת אנרגיה חשמלית למרחק של 170 ק"מ על ידי זרם חילופין במתח של 8500 וולט עם חוט נחושת חשוף מספקת 68.5% עד 75.2% מהאנרגיה שנוצרת בלאופן לפרנקפורט. הפסדי שידור הוגבלו על ידי ההתנגדות של החוטים. השפעת הקיבולת הייתה זניחה לחלוטין. השידור היה חלק, בטוח ונכון כמו במתח של כמה מאות וולט ובמרחק של כמה מטרים.

למסקנה זו הייתה חשיבות היסטורית רבה, משום שבאמצעות תמסורת לאופן-פרנקפורט היא שילבה את כל החיבורים של הנדסת החשמל החדשה, כולל גנרטור ומנוע תלת פאזי, שנאי ומתח AC במתח גבוה.

הדינמו התלת פאזי של צ'ארלס בראון הראה יעילות של 93.5% על פי מסמכי ועדת האימות. העומס היה 190 ליטר. ג.היעילות של השנאים היא 96%.

העיקרון של המרת אנרגיה מכנית לחשמל והמרת אנרגיה חשמלית חזרה לאנרגיה מכנית, העיקרון שגלום במהפכה שמייצר החשמל, קיבל צורה נאותה בטכנולוגיית זרם חילופין. טכנולוגיית AC עצמה, החל מהולכה זו, פותחה תחת הטופס של הנדסת חשמל תלת פאזי.

בקונגרס, שנערך במקביל לתערוכה, פרסם M. O. Dolivo-Dobrovolsky דו"ח גדול שבו התווה את יסודות התיאוריה של מעגלי זרם תלת פאזיים. נאומו שימש כנקודת מוצא לעבודות תיאורטיות רבות ופיתוחים רבים בתעשייה החדשה הזו.

האירוע החשוב ביותר בתערוכה היה "הקונגרס הבינלאומי של מהנדסי חשמל 1891 בפרנקפורט אם מיין", שהתקיים במהלך השבוע שבין 7 ל-12 בספטמבר.

ביקור בתחנת הכוח בלאופן של משתתפי הקונגרס הבינלאומי של מהנדסי חשמל. צ'ארלס בראון (שורה העליונה רביעית מימין). חזית: אמיל רתנאו (6 משמאל) מרסל דספרס (7 משמאל), גיסברט קאפ (מאחורי השניים למעלה), ד"ר ג'ון הופקינסון (8 משמאל), ממש מאחוריו - פיטר אמיל הובר, וויליאם הנרי פריס (שני מימין), מנהל הדואר פרידריך אברט (ראשון מימין).

הנקודה האחרונה בעבודת תערוכת פרנקפורט נקבעה על ידי "דוח רשמי" מפורט בן שני כרכים, בכל הפרטים המשקפים את הארגון, עבודתה וסיקור העיתונות.

אלטרנטורים נבנו על ידי גראם ומעצבים נוספים מאז שנות ה-70. המאה XIX. בשנות ה-80 הופיעו עיצובים חדשים רבים (סיפרנובסקי, מורדיי, פורבס, תומסון, פרנטי וכו').

המכונית של פרנטי

הפרופסור האיטלקי גלילאו פראריס ומהנדס אמריקאי מסרביה עשו הכי הרבה כדי להבין את הסיבות לסיבוב השדה המגנטי. ניקולה טסלה... ללא תלות זה בזה, הם הגיעו לתוצאות דומות. כמעט במקביל, ב-1888, הם דיווחו על עבודתם. ניקולה טסלה מתאר מערכות פוליפאזיות שונות. עם זאת, הוא גם רואה דו-פאזי כמתאים ביותר.

הוא אומץ במפעל ההידרואלקטרי בניאגרה, שהיה ענק לתקופתו, שנבנה באמריקה, וכן במספר מתקנים נוספים באירופה. עם זאת, זמן קצר לאחר ההעברה הראשונה של זרם תלת פאזי מלאופן לפרנקפורט, המערכות התלת פאזיות הנפוצות באירופה הוכיחו את יתרונותיהן ואילצו את האמריקנים להמיר את "מערכות הטסלה" לזרם תלת פאזי.

בשנות ה-90 הם עברו ממחוללי זרם חילופין חד פאזיים לרב פאזיים. במקרה זה, האשראי העיקרי שייך לדוליבו-דוברובולסקי - לפניו השתמשו בחיבור זול של מכונות חד פאזיות.

לאחר התערוכה, הגנרטור שימש להפעלת היילברון, שהפכה בכך לעיר הראשונה בעולם שקיבלה חשמל תלת פאזי. הגנרטור המקורי שוכן כיום במוזיאון הגרמני במינכן.

מחולל Laufen במוזיאון

אנו יכולים לומר בבטחה כי בתקופה שבין 1888 ל-1891פותחו כל האלמנטים הבסיסיים של מערכת חשמלית תלת פאזית, אשר שמרו במלואם על משמעותם ונמצאים בשימוש נרחב ומפותחים כיום.

העברת האנרגיה החשמלית מ-Laufen לפרנקפורט אם מיין מדגים בצורה משכנעת את האפשרות של פתרון בסיסי לבעיה המורכבת של ייצור חשמל ריכוזי והולכתו למרחקים ארוכים.

חשיבותה של התערוכה בפרנקפורט טמונה גם בעובדה שהייתה לה השפעה עצומה על דעת הקהל. בני זמננו רואים בתערוכת פרנקפורט נקודת מפנה מכרעת בהיסטוריה של אספקת החשמל. הנדסת חשמל הופכת לטכנולוגיה מובילה. חברות AC זכו כמנצחות, וחברות DC בלבד החלו בדחיפות לרכוש רישיונות לטכנולוגיית AC.

אמיל רתנאו סיכם את הצלחת העברת האנרגיה למרחק כה גדול: "ההתקדמות האחרונה תאפשר לנו לבנות מרכזים מפוארים להפקת אנרגיה בכל מקום - בהרים ובחוף הים, לרתום את האנרגיה של נחלי הרים וגאות ושפל, ובשעה הכי הרבה - מפלי הנהרות הגדולים - להפוך אותם, עד כה בזבוז אנרגיה, לחשמל שימושי, להעביר אותו לכל מרחק, ולשם להפיץ אותו ולהשתמש בו בכל דרך. »

עם העברת הפיילוט של זרם חילופין תלת-פאזי מלאופן לפרנקפורט בשנת 1891, החל כל החשמול המודרני.