Начало эпохи: передача электроэнергии. Часть 1

Начало эпохи: передача электрической энергии. Часть 1

….Доливо-Добровольский поднял провод голыми руками, демонстрируя уверенность в том, что сработает сконструированная им защита….»

….За полгода Доливо-Добровольскому необходимо было спроектировать и построить асинхронный двигатель на 100 л.с. и четыре трансформатора на 150 киловатт, учитывая, что максимальная мощность ТС составляла тогда только 30 киловатт…

Александр Баринов

Также смотрите:
Продолжение. Часть 2

Михаил Осипович Доливо-Добровольский

Начиная с 70-х годов XIX века, во многих крупных промышленных городах Европы и Америки начинает ощущаться энергетическая проблема. Города растут, энергии для них начинает требоваться все больше и больше, топливо приходится подвозить издалека цена на него постоянно растет. Поэтому начинается поиск решения проблемы. Внимание обращается к гидроэнергии рек, как более дешевой и доступной. Одновременно начинает расти интерес и к электрической энергии. Преимущества этого вида энергии заметны уже давно — электричество легко генерируется и преобразуется в другие виды энергии, передается на расстояние, подводится и дробится.

Первыми электростанциями были электрогенераторы, присоединенные к паровым машинам или турбинам, они предназначались для снабжения электроэнергией отдельных объектов (например, цеха или дома, в крайнем случае, квартала). С середины 80-х годов начинают строиться городские электрические станции, цель которых, прежде всего, была в производстве тока для освещения. Первая такая электрическая станция была построена в 1882 г. в Нью-Йорке под руководством Эдисона. Но уже к началу 90- х годов было понятно, что этого недостаточно для решения проблем большого города, поскольку мощность центральных станций, расположенных в городе, не могла быть достаточно большой. К тому же они использовали уголь и нефть, а это оставляло проблему доставки топлива нерешенной.

Электрические Станции удобнее возводить недалеко от места сосредоточения ресурсов гидроресурсов или топливных, вот только, как правило, эти места были удалены от промышленных центров и больших городов весьма значительное расстояние. И снова вставала проблема доставки, только теперь доставки электрической энергии.

Но все же, эта сфера была заманчивой — при решении задачи открывались огромные перспективы. Первые опыты в этой области относятся к самому началу 70-х годов XIX века, когда в ходу был преимущественно постоянный током. Эти опыты показали — как только длина соединительного провода между генератором тока и потребляющим устройством начинает превышать несколько сотен метров, начинается ощутимое снижение мощности в двигателе, из-за высоких энергопотерь в кабеле. Это легко объясняется тепловым действии тока — проходя по кабелю, ток нагревает его, тратя энергию. Эти потери тем больше, чем выше сопротивление провода. Применив формулу, можно подсчитать количество выделяющейся теплоты Q. Формула имеет вид: Q=R х I^2, где I — сила проходящего тока, R — сопротивление кабеля. Сопротивление провода возрастает прямо пропорционально длине, и в обратной пропорции к сечению. Если принять I=P/U, где P — мощность линии, а U — напряжение тока, то формула примет вид Q=RхP^2/U^2. Теперь видно, что потери на тепло будут уменьшаться, одновременно с увеличением напряжения, получаем два пути решения проблемы — либо увеличение сечения передающего провода, либо повышения напряжения тока. Но увеличение сечения провода резко увеличивало затраты. 2-Ой путь получался более заманчивым.

Первая попытка решить проблему была предпринята в 1882 г., под руководством французского электротехника Депре. Это была первая линия электропередачи постоянного тока проложенная от Мисбаха до Мюнхена, ее протяженность составила 57 км. Энергия от генератора подавалась на электродвигатель, приводивший в действие насос. Потери электрической энергии составили 75%.

Вторая попытка Депре, осуществленная в 1885 г., но с использованием высокого напряжения (6 тысяч вольт) — передача тока между Крейлем и Парижем на расстояние в 56 км, повышение напряжения позволило снизить потери до 55%. Стало понятно, что повышением напряжения, можно значительно повысить К.П.Д. линии, но постройка генераторов постоянного тока высокого напряжения была технически слишком сложна. Даже при этом напряжении генератор постоянно выходил из строя, в обмотках то и дело происходил пробой.

Еще одну проблему представляло собой то, что постоянный ток высокого напряжения невозможно было использовать практически, например, для нужд освещения требовалось совсем небольшое напряжения, порядка 100 вольт. Система понижения напряжения постоянного тока, была слишком сложна: ток высокого напряжения приводил в действие двигатель, а тот, в свою очередь, вращал генератор, дававший ток более низкого напряжения. При этом потери снова возрастали, и сама идея становилась экономически невыгодной.


Тс Доливо-Добровольского

Теперь исследователи обратились к переменному току — он позволял легко трансформировать напряжение в очень широких пределах, как повышать, так и понижать. В 1884 г. на Туринской выставке Голяр осуществил электропередачу на расстояние в 40 км, ТС подняв напряжение в линии до 2 тысяч вольт. Этот опыт дал неплохие результаты при передаче, но не смог привести к широкому развитию электрификации, поскольку двигатели однофазного переменного тока по всем параметрам уступали двигателям постоянного тока. Следовательно и однофазный переменный ток был невыгоден при передаче на большие расстояния.

Затем, в течении нескольких лет были разработаны две системы многофазных токов двухфазная Теслы и трехфазная Доливо-Добровольского. Какой системе необходимо было отдать предпочтение? Ответа на этот вопрос не было. Шло оживленное обсуждение достоинств и недостатков каждой, обе они имели своих горячих сторонников и ожесточенных противников. Только последующая практическая реализация внесла ясность в этом вопросе. Основную роль в этом сыграла Франкфуртская международная выставка 1891 г..

В конце 80-х годов возникла необходимость в сооружении электрические станции во Франкфурте-на-Майне. Были разработаны различные варианты проектов, предусматривающие применение либо постоянного, либо переменного тока. Обер-бургомистр Франкфурта был поставлен в затруднительном положении: необходимо сделать выбор в вопросе, где даже ученые не могли прийти к единому мнению. Поэтому было решено провести во Франкфурте международную электротехническую выставку. Ее главной целью и должна была стать демонстрация передачи и распределения электрической энергии в различных системах и применениях.
Также смотрите:
Продолжение. Часть 2

Обсудить на нашем форуме

Еще записи на эту же тему:



Оставить комментарий (Зарегистрируйтесь и пишите коментарии без CAPTCHи !)

 
© 2008-2018 EnergyFuture.RU Профессионально об энергетике. All rights reserved. Перепечатка материалов разрешается при условии установки активной гиперссылки на EnergyFuture.RU.