Vůbec první třífázová převodovka z Laufenu do Frankfurtu

Nejobecnějším a prvním technickým ztělesněním principů technologie střídavého proudu byla slavná převodovka Laufen-Frankfurt, která je tak důležitá pro vznik a vývoj celé AC technologie.

Ve vzdálenosti 175 km od Frankfurtu nad Mohanem (u města Heilbronn) ve městě Laufen byla malá cementárna, která pro své energetické potřeby využívala energii řeky Neckar. V roce 1890 vznikla myšlenka přenosu síly ve Frankfurtu a německý průmyslník a vynálezce Oskar von Müller (1855 — 1934) začal o této věci jednat s různými firmami.

Na konci roku bylo rozhodnuto, že cementárna za tímto účelem dodá svou turbínu do Neckaru, Maschinenfabrik Oerlikon dodá generátor do Laufenu a General Electricity Company (AEG) elektromotor do Frankfurtu.

Přenosové vedení z Laufenu do Frankfurtu vyráběly obě společnosti společně, ale od prvních kroků musela elektrotechnika čelit určitým potížím.Oscar von Miller a další propagátoři tohoto podnikání museli překonat řadu překážek, které jim nastavili majitelé pozemků a podniků.

Ve firmě AEG působil od roku 1887 ruský vynálezce Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij (1861 — 1919). V této společnosti M. O. Dolivo-Dobrovolsky dokončil svou slavnou práci o třífázovém proudu, která autora světově proslavila a způsobila revoluci v technice využití a přenosu elektrické energie.

Získal několik patentů na třífázové transformátory, motory a generátory. Zajímavá je také poznámka: jeho transformátorová konstrukce se donedávna zachovala prakticky bez zásadních změn.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Byl to Dolivo-Dobrovolski, kdo jako první upozornil na technické řešení vedoucí k výrazným úsporám u měděných elektrických vedení - použití třífázových vedení pro střídavé přenosové soustavy. Díky němu začala nová etapa ve vývoji společnosti. AEG, která se ukázala jako monopolní držitel nejvýznamnějších patentů v oblasti nového současného systému.

Mainstreamové vědecké, technické tiskové a inženýrské kruhy v té době reagovaly na projekt přenosu negativně a předpovídaly, že do Frankfurtu se dostane pouze 5 % energie. O osud telefonních linek panovaly velké obavy. Obecně platí, že první třífázový přenos se setkal se stejným nepřátelským odporem jako první železnice, první přenos stejnosměrného proudu a tak dále.

Linka je však postavena. Skládá se ze tří měděných vodičů zavěšených na sloupech ve výšce 8 m. Třífázové venkovní vedení si vyžádalo asi 3000 sloupů, 9000 olejových izolátorů a 60 tun měděného drátu o průměru 4 mm. Letecká společnost byla provozována převážně po železnici.

Proud je přenášen pod napětím 8500 V (pak byly provedeny další dvě série experimentů, při kterých se napětí přenášeného proudu zvýšilo na 15000 a 25000 V) z Laufenu ve Frankfurtu nad Mohanem. Třífázové elektrické vedení bylo spuštěno ve Frankfurtu během Mezinárodní elektrotechnické výstavy v roce 1891. Tato výstava poprvé předvedla třífázový proud jako nový systém.

Celá převodovka byla navržena a vyrobena společnostmi AEG a Maschinenfabrik Oerlikon pod vedením Oskara von Millera a Michaila Osipoviče Dolivo-Dobrovolského. Instalaci transformátoru, generátory a olejové izolátory navrhl Charles Brown Jr. (1863 — 1924), konstruktér a inženýr, vynálezce a podnikatel, který zanechal jasnou stopu v dějinách techniky.

Oficiální spuštění prvního vysokonapěťového třífázového přenosu elektrické energie na Mezinárodní elektrotechnické výstavě se uskutečnilo v úterý 25. srpna 1891 ve 12 hodin. První testovací spuštění skončilo o pár dní dříve.

V Laufenu turbína napájí třífázový generátor Braun. Jde o typické auto z 90. let. století, jeden z prvních třífázových generátorů. Zde se elektromagnet otáčí před pevnou kotvou, která jej obklopuje.

Kotva se skládala z 96 tyčí propojených ve třech vinutích, v každém se měnil proud s fázovým posunem o 120°. Proud statoru při plném zatížení byl až 1400 A, což vyžadovalo použití silných měděných tyčí o průměru téměř 30 mm a tepelně odolnou izolaci pomocí azbestových trubek.

Budicí proud dodávaný bateriemi je přiváděn do rotoru dvěma měděnými dráty, které jsou připevněny k válečkovým kroužkům v přední části generátoru k nápravě. Generátor je dimenzován na 150 ot./min.Frekvence třífázového střídavého proudu byla 40 Hz.

Tento generátor poskytuje proud 55 V, který je zesílen transformátorem. Ve Frankfurtu klesl další transformátor na 65 V. Byly použity dva olejem chlazené transformátory, jeden 100 kVA od AEG a další 150 kVA od Maschinenfabrik Oerlikon.

Vlakové nádraží v Laufenu

Na elektrické výstavě ve Frankfurtu je proud poháněn třífázovým motorem Dolivo-Dobrovolsky o výkonu 100 k. vesnici, která provozovala hydraulické čerpadlo dodávající vodu pro jasně osvětlený desetimetrový dekorativní vodopád.

Byl to ve své době nejvýkonnější třífázový asynchronní motor na světě. Kromě toho byla výstava osvětlena 1000 žárovkami, které obklopovaly uprostřed nápis: "Laufen-Frankfurt Power Line". Níže je délka trati - 175 km a na straně - názvy společností, které provedly experiment - "Oerlikon" a "AEG".

Elektromotor Dolivo-Dobrovolski

Schéma přenosu Laufen-Frankfurt

Převodovka Laufen-Frankfurt byla široce studována. Odborná komise provedla podrobné testy strojů.

Závěry této komise jsou následující: přenos elektrické energie na vzdálenost 170 km střídavým proudem o napětí 8500 V holým měděným drátem dodává 68,5 % až 75,2 % energie vyrobené v Laufenu do Frankfurtu. Přenosové ztráty byly omezeny odporem vodičů. Vliv kapacity byl zcela zanedbatelný. Přenos byl hladký, bezpečný a správný jako při napětí několika set voltů a na vzdálenost několika metrů.

Tento závěr měl velký historický význam, protože prostřednictvím převodovky Laufen-Frankfurt spojil všechna spojení nové elektrotechniky, včetně třífázového generátoru a motoru, transformátoru a vysokonapěťového střídavého napětí.

Třífázové dynamo Charlese Browna vykázalo podle dokumentů ověřovací komise účinnost 93,5 %. náklad byl 190 litrů. c. Účinnost transformátorů je 96 %.

Princip přeměny mechanické energie na elektřinu a přeměny elektrické energie zpět na mechanickou energii, princip ztělesněný v revoluci produkované elektřinou, dostal adekvátní podobu v technologii střídavého proudu.Samotná technologie střídavého proudu, počínaje tímto přenosem, se vyvinula pod formou třífázové elektrotechniky.

Na kongresu, který se konal současně s výstavou, vystoupil M. O. Dolivo-Dobrovolsky s velkou zprávou, ve které nastínil základy teorie třífázových proudových obvodů. Jeho řeč posloužila jako výchozí bod pro mnoho následných teoretických prací a vývoje v tomto novém odvětví.

Nejvýznamnější událostí výstavy byl „1891 Mezinárodní kongres elektrotechniků ve Frankfurtu nad Mohanem“, který se konal v týdnu od 7. do 12. září.

Návštěva elektrárny v Laufenu účastníky Mezinárodního kongresu elektrotechniků. Charles Brown (horní řada čtvrtá zprava). Popředí: Emile Rathenau (6. zleva) Marcel Despres (7. zleva), Gisbert Kapp (za těmi dvěma nahoře), Dr. John Hopkinson (8. zleva), hned za ním — Peter Emile Huber, William Henry Preece (2. zprava), Dr. Poštmistr Friedrich Ebert (1. zprava).

Definitivní tečku za prací frankfurtské výstavy stanovila podrobná dvousvazková „oficiální zpráva“, ve všech detailech odrážející její organizaci, práci a zpravodajství v tisku.

Alternátory vyrábí Gram a další konstruktéři od 70. let minulého století. XIX století. V 80. letech se objevilo mnoho nových designů (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti atd.).

Ferrantiho auto

O pochopení důvodů rotace magnetického pole se nejvíce zasadili italský profesor Galileo Ferraris a americký inženýr ze Srbska. Nikola Tesla… Nezávisle na sobě dosáhli podobných výsledků. Téměř současně, v roce 1888, podali zprávu o své práci. Nikola Tesla popisuje různé polyfázové systémy. Za nejvhodnější však považuje i dvoufázové.

Byl přijat ve vodní elektrárně Niagara, která byla na svou dobu obrovská, postavená v Americe, stejně jako v několika dalších zařízeních v Evropě. Krátce po prvním převedení třífázového proudu z Laufenu do Frankfurtu však třífázové systémy běžné v Evropě prokázaly své přednosti a donutily Američany přeměnit „Tesla systémy“ na třífázový proud.

V 90. letech přešli z jednofázových generátorů střídavého proudu na vícefázové. V tomto případě má hlavní zásluhu Dolivo-Dobrovolsky - před ním používali levné zapojení jednofázových strojů.

Po výstavě byl generátor využíván k napájení Heilbronnu, který se tak stal prvním městem na světě, které získalo třífázový proud. Původní generátor je v současné době umístěn v Deutsches Museum v Mnichově.

Generátor Laufen v muzeu

Můžeme bezpečně říci, že v období od roku 1888 do roku 1891byly vyvinuty všechny základní prvky třífázové elektrické soustavy, které si plně zachovaly svůj význam a jsou dnes široce používány a rozvíjeny.

Přenos elektrické energie z Laufenu do Frankfurtu nad Mohanem přesvědčivě demonstruje možnost zásadního řešení složitého problému centralizované výroby elektřiny a jejího přenosu na velké vzdálenosti.

Význam výstavy ve Frankfurtu spočívá i v tom, že měla obrovský dopad na veřejné mínění. Současníci považují frankfurtskou výstavu za rozhodující zlom v historii dodávek elektřiny. Elektrotechnika se stává přední technologií. Společnosti se střídavým proudem se ukázaly jako vítězové a společnosti pouze se stejnosměrným proudem začaly naléhavě získávat licence na technologii střídavého proudu.

Emil Rathenau shrnul úspěch přenosu energie na tak velkou vzdálenost: „Nedávné pokroky nám umožní vybudovat velkolepá centra produkující energii všude – v horách a na mořském pobřeží, využít energii horských potoků a přílivů a odlivů. nejvíce – peřeje velkých řek – přeměnit je, dosud plýtvání energií, na užitečnou elektřinu, dopravit ji na libovolnou vzdálenost a tam ji jakkoli distribuovat a využívat. »

Pilotním převodem třífázového střídavého proudu z Laufenu do Frankfurtu v roce 1891 začala veškerá moderní elektrifikace.