Penghantaran tiga fasa pertama dari Laufen ke Frankfurt

Penjelmaan teknikal yang paling umum dan pertama bagi prinsip yang mendasari teknologi AC ialah transmisi Laufen-Frankfurt yang terkenal, yang sangat penting untuk penciptaan dan pembangunan keseluruhan teknologi AC.

Pada jarak 175 km dari Frankfurt am Main (berhampiran bandar Heilbronn) di bandar Laufen terdapat sebuah kilang simen kecil yang menggunakan tenaga Sungai Neckar untuk keperluan tenaganya. Pada tahun 1890, idea penghantaran kuasa di Frankfurt timbul dan perindustrian dan pencipta Jerman Oskar von Müller (1855 - 1934) mula berunding dengan pelbagai syarikat mengenai perkara ini.

Pada penghujung tahun telah diputuskan bahawa loji simen akan membekalkan turbinnya kepada Neckar untuk ini, Maschinenfabrik Oerlikon akan membekalkan penjana kepada Laufen, dan Syarikat Elektrik Am (AEG) sebuah motor elektrik ke Frankfurt.

Talian penghantaran dari Laufen ke Frankfurt dihasilkan bersama oleh kedua-dua syarikat, tetapi dari langkah pertama kejuruteraan elektrik terpaksa menghadapi kesukaran tertentu.Oscar von Miller dan penganjur lain perniagaan ini terpaksa mengatasi beberapa halangan yang ditetapkan oleh pemilik tanah dan perniagaan.

Pencipta Rusia Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 - 1919) bekerja di syarikat AEG dari 1887. Semasa di syarikat ini, M. O. Dolivo-Dobrovolsky menyelesaikan kerja terkenalnya mengenai arus tiga fasa, yang menjadikan pengarang terkenal di dunia dan merevolusikan teknik menggunakan dan menghantar tenaga elektrik.

Beliau menerima beberapa paten untuk transformer tiga fasa, motor dan penjana. Ia juga menarik untuk diperhatikan: reka bentuk pengubahnya telah dipelihara sehingga baru-baru ini secara praktikal tanpa perubahan asas.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Dolivo-Dobrovolskilah yang mula-mula menarik perhatian kepada penyelesaian teknikal yang membawa kepada penjimatan ketara dalam talian kuasa tembaga - penggunaan talian tiga fasa untuk sistem penghantaran arus ulang-alik. Terima kasih kepadanya, peringkat baru dalam pembangunan syarikat bermula. AEG, yang ternyata menjadi pemegang monopoli paten yang paling penting dalam bidang sistem semasa yang baru.

Lingkaran saintifik, teknikal dan kejuruteraan arus perdana pada masa itu bertindak balas secara negatif terhadap projek penghantaran dan meramalkan bahawa hanya 5% daripada tenaga akan sampai ke Frankfurt. Terdapat banyak kebimbangan mengenai nasib talian telefon. Secara umum, penghantaran tiga fasa pertama bertemu dengan rintangan musuh yang sama seperti kereta api pertama, penghantaran arus terus pertama, dan sebagainya.

Walau bagaimanapun, garisan itu dibina. Ia terdiri daripada tiga konduktor kuprum yang digantung pada tiang pada ketinggian 8 m. Talian atas tiga fasa memerlukan kira-kira 3,000 tiang, 9,000 penebat minyak dan 60 tan dawai tembaga diameter 4 mm. Syarikat penerbangan itu kebanyakannya dikendalikan dengan kereta api.

Arus dihantar di bawah voltan 8500 V (dua lagi siri eksperimen kemudiannya dijalankan di mana voltan arus yang dihantar meningkat kepada 15000 dan 25000 V) dari Laufen di Frankfurt am Main. Talian kuasa tiga fasa telah dilancarkan di Frankfurt semasa Pameran Elektroteknikal Antarabangsa pada tahun 1891. Pameran ini menunjukkan arus tiga fasa sebagai sistem baharu buat kali pertama.

Keseluruhan transmisi direka dan dibina oleh AEG dan Maschinenfabrik Oerlikon di bawah arahan Oskar von Miller dan Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. Pemasangan transformer, penjana dan penebat minyak telah direka oleh Charles Brown Jr. (1863 — 1924), seorang pereka dan jurutera, pencipta dan usahawan yang meninggalkan tanda cerah dalam sejarah teknologi.

Pelancaran rasmi penghantaran kuasa elektrik tiga fasa voltan tinggi pertama di Pameran Elektroteknikal Antarabangsa berlangsung pada hari Selasa, 25 Ogos 1891, jam 12 tengah hari. Pelancaran ujian pertama telah tamat beberapa hari lebih awal.

Di Laufen, turbin menyalurkan penjana Braun tiga fasa. Ini adalah kereta biasa dari tahun 90-an. Abad XIX, salah satu penjana tiga fasa pertama. Di sini elektromagnet berputar di hadapan angker pegun yang mengelilinginya.

Angker terdiri daripada 96 batang yang saling berkaitan dalam tiga belitan, di mana setiap satunya arus berubah dengan peralihan fasa 120 °. Arus stator pada beban penuh adalah sehingga 1400 A, yang memerlukan penggunaan rod kuprum tebal dengan diameter hampir 30 mm dan penebat tahan haba menggunakan paip asbestos.

Arus pengujaan yang dibekalkan oleh bateri dibekalkan kepada pemutar melalui dua wayar kuprum yang dipasang pada gelang penggelek di hadapan penjana ke gandar. Penjana dinilai pada 150 rpm.Kekerapan arus ulang alik tiga fasa ialah 40 Hz.

Penjana ini menyediakan arus 55 V, yang dirangsang oleh pengubah. Di Frankfurt, satu lagi transformer turun kepada 65 V. Dua transformer yang disejukkan minyak telah digunakan, satu 100 kVA dari AEG dan 150 kVA lagi dari Maschinenfabrik Oerlikon.

Stesen kereta api di Laufen

Pada pameran elektrik di Frankfurt, arus dipacu oleh motor Dolivo-Dobrovolsky tiga fasa 100 hp. kampung, yang mengendalikan pam hidraulik yang membekalkan air untuk air terjun hiasan sepuluh meter yang terang benderang.

Ia merupakan motor tak segerak tiga fasa yang paling berkuasa di dunia pada masa itu. Di samping itu, pameran itu diterangi oleh 1,000 lampu pijar elektrik. Lampu ini mengelilingi papan tanda di tengah yang berbunyi: "Laufen-Frankfurt Power Line". Di bawah adalah panjang garisan - 175 km, dan di sisi - nama syarikat yang menjalankan eksperimen - "Oerlikon" dan "AEG".

Motor elektrik Dolivo-Dobrovolski

Skim penghantaran Laufen-Frankfurt

Transmisi Laufen-Frankfurt telah dikaji secara meluas. Sebuah jawatankuasa pakar menjalankan ujian terperinci mesin.

Kesimpulan suruhanjaya ini adalah seperti berikut: penghantaran tenaga elektrik pada jarak 170 km dengan arus ulang alik pada voltan 8500 V dengan wayar kuprum kosong menyampaikan 68.5% hingga 75.2% tenaga yang dijana di Laufen ke Frankfurt. Kerugian penghantaran dihadkan oleh rintangan wayar. Kesan kapasiti sangat diabaikan. Penghantaran adalah lancar, selamat dan betul seperti pada voltan beberapa ratus volt dan jarak beberapa meter.

Kesimpulan ini mempunyai kepentingan sejarah yang besar, kerana melalui transmisi Laufen-Frankfurt ia menggabungkan semua sambungan kejuruteraan elektrik baharu, termasuk penjana dan motor tiga fasa, pengubah dan voltan AC voltan tinggi.

Dinamo tiga fasa Charles Brown menunjukkan kecekapan 93.5% mengikut dokumen komisen pengesahan. beban ialah 190 liter. c. Kecekapan transformer ialah 96%.

Prinsip menukar tenaga mekanikal kepada elektrik dan menukar tenaga elektrik kembali kepada tenaga mekanikal, prinsip yang terkandung dalam revolusi yang dihasilkan oleh elektrik, telah diberikan bentuk yang mencukupi dalam teknologi arus ulang-alik. Teknologi AC itu sendiri, bermula dengan penghantaran ini, dibangunkan di bawah bentuk kejuruteraan elektrik tiga fasa.

Di kongres, yang diadakan serentak dengan pameran itu, M. O. Dolivo-Dobrovolsky membuat laporan besar di mana dia menggariskan asas-asas teori litar semasa tiga fasa. Ucapannya menjadi titik permulaan bagi banyak karya teori dan perkembangan seterusnya dalam industri baharu ini.

Acara paling penting dalam pameran itu ialah "Kongres Jurutera Elektrik Antarabangsa 1891 di Frankfurt am Main", yang berlangsung pada minggu 7-12 September.

Lawatan loji janakuasa di Laufen oleh peserta Kongres Jurutera Elektrik Antarabangsa. Charles Brown (baris atas keempat dari kanan). Latar depan: Emile Rathenau (6 kiri) Marcel Despres (7 kiri), Gisbert Kapp (belakang dua di atas), Dr. John Hopkinson (8 kiri), tepat di belakangnya — Peter Emile Huber , William Henry Preece (2 dari kanan), Guru pos Friedrich Ebert (1 dari kanan).

Titik akhir dalam kerja pameran Frankfurt telah ditetapkan oleh "laporan rasmi" dua jilid terperinci, dalam semua butiran mencerminkan organisasi, kerja dan liputan akhbarnya.

Alternator telah dibina oleh Gram dan pereka lain sejak tahun 1970-an. abad XIX. Pada tahun 1980-an, banyak reka bentuk baru muncul (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti, dll.).

kereta Ferranti

Profesor Itali Galileo Ferraris dan seorang jurutera Amerika dari Serbia melakukan yang terbaik untuk memahami sebab-sebab putaran medan magnet. Nikola Tesla… Secara bebas antara satu sama lain, mereka mencapai keputusan yang sama. Hampir serentak, pada tahun 1888, mereka melaporkan kerja mereka. Nikola Tesla menerangkan pelbagai sistem polifasa. Bagaimanapun, dia juga menganggap dua fasa adalah yang paling sesuai.

Ia telah diterima pakai di loji hidroelektrik Niagara, yang besar pada zamannya, dibina di Amerika, serta di beberapa pemasangan lain di Eropah. Walau bagaimanapun, sejurus selepas pemindahan pertama arus tiga fasa dari Laufen ke Frankfurt, sistem tiga fasa yang biasa di Eropah membuktikan kelebihannya dan memaksa Amerika menukar "sistem Tesla" kepada arus tiga fasa.

Pada tahun 1990-an, mereka bertukar daripada penjana arus ulang alik fasa tunggal kepada berbilang fasa. Dalam kes ini, kredit utama adalah milik Dolivo-Dobrovolsky - sebelum dia mereka menggunakan sambungan murah mesin fasa tunggal.

Selepas pameran itu, penjana telah digunakan untuk menggerakkan Heilbronn, yang dengan itu menjadi bandar pertama di dunia yang menerima kuasa tiga fasa. Penjana asal kini ditempatkan di Muzium Deutsches di Munich.

Penjana Laufen di muzium

Kita boleh dengan selamat mengatakan bahawa dalam tempoh dari 1888 hingga 1891semua elemen asas sistem elektrik tiga fasa telah dibangunkan, yang telah mengekalkan sepenuhnya kepentingannya dan digunakan secara meluas dan dibangunkan hari ini.

Penghantaran tenaga elektrik dari Laufen ke Frankfurt am Main dengan meyakinkan menunjukkan kemungkinan penyelesaian asas kepada masalah kompleks pengeluaran elektrik berpusat dan penghantarannya dalam jarak jauh.

Kepentingan pameran di Frankfurt juga terletak pada fakta bahawa ia mempunyai kesan yang besar terhadap pendapat umum. Orang sezaman menganggap pameran Frankfurt sebagai titik perubahan yang menentukan dalam sejarah bekalan elektrik. Kejuruteraan elektrik menjadi teknologi terkemuka. Syarikat AC muncul sebagai pemenang, dan syarikat DC sahaja mula memperoleh lesen untuk teknologi AC dengan segera.

Emil Rathenau merumuskan kejayaan menghantar tenaga dalam jarak yang begitu jauh: "Kemajuan terkini akan membolehkan kita membina pusat-pusat penghasil tenaga yang hebat di mana-mana—di pergunungan dan di pinggir laut, untuk memanfaatkan tenaga aliran gunung dan pasang surut, dan di yang paling - jeram sungai yang hebat - untuk mengubahnya, sehingga kini membazir tenaga, menjadi elektrik yang berguna, untuk mengangkutnya ke mana-mana jarak, dan di sana untuk mengedarkan dan menggunakannya dalam apa jua cara. »

Dengan pemindahan perintis arus ulang alik tiga fasa dari Laufen ke Frankfurt pada tahun 1891, semua elektrifikasi moden bermula.