Розвиток електростанцій постійного струму

Початковий період електрифікації пов'язаний з використанням постійного струму. Після вдалих дослідів застосування динамо в 70-х роках XIX ст. виникли невеликі генераторні установки для харчування однієї певної навантаження: дугової лампи, електричного двигуна або гальванічної ванни. Це був етап децентралізованого виробництва електричної енергії.

Наступною сходинкою в розвитку електропостачання стало харчування від загального генератора ряду приймачів - від будинкових електростанцій; потім виникли станції місцевого значення, що служили для електропостачання міського кварталу або заводу - так звані блок-станції. Вони виробляли струм низької напруги (близько 100 - 200 В), що різко обмежувало протяжність електричних мереж.

Перші блок-станції виникли в Парижі для харчування свічок Яблочкова. У Росії першою станцією такого роду була установка для освітлення Ливарного мосту в Петербурзі, побудована в 1879 р за участю. П. Н. Яблочкова. В кінці 1881 р з'явилися блок-станції, в мережі яких включалися дугові лампи і лампи розжарювання, наприклад станція в Честерфілді (Англія) і станція в Луб'янській пасажі в Москві.

Разом зі зростанням числа споживачів електроенергії збільшувалися потужності електростанцій і все більш виразно виявилася тенденція централізації електропостачання.

Перша центральна електрична станція була побудована Т. А. Едісоном в 1882 р на Пірльстріт в Нью-Йорку для харчування освітлювальної навантаження. Її загальна потужність перевищувала 500 кВт. У 1883 р виникла центральна електрична станція в Петербурзі для освітлення Невського проспекту.

Експлуатація перших ЦЕС виявила брак, не подоланий протягом усього часу застосування постійного струму: обмежений радіус електропостачання, який визначається величиною допустимих втрат напруги в електричній мережі. Це обставина змушувала споруджувати електростанції поблизу від споживачів, головним чином в центральних частинах міста, що, в свою чергу, ускладнювало постачання водою і паливом і було пов'язане з високою вартістю земельних ділянок. Тому в Нью-Йорку в той період були змушені вдатися до багатоповерхового розміщення станційного обладнання, а в Петербурзі перші електростанції були встановлені на баржах на річках Мойці і Фонтанці.

З ростом споживачів електроенергії починаються наполегливі пошуки шляхів збільшення відстані передачі енергії. Ефективними виявилися трипровідні мережі за схемою, запропонованою в 1882 р Д. Гопкинсон і незалежно від нього Т. А. Едісоном. Цей спосіб забезпечував підвищення напруги в лінії вдвічі і знайшов досить широке поширення.

Ще більш ефективною була п'ятипровідна мережу, так як напруга при цьому зростала вчетверо. Автором схеми був В. Сіменс. Вона не знайшла широкого визнання, так як при збільшенні радіуса електропостачання всього до 1,5 тис. М пристрій мережі істотно ускладнювалося.

Інший шлях збільшення дальності передачі полягав у спорудженні акумуляторних підстанцій. Потужність електростанцій постійного струму рідко перевищувала 500 кВт, проте велика їх кількість, побудоване за останні два десятиліття XIX ст., Визначало їх істотну частку в загальному виробітку електроенергії.

До 90-х років централізоване електропостачання стало визначальним для електричного освітлення, але не поширювалося на силове електрообладнання. Електрифікація робочих машин в заводських умовах носила яскраво виражений децентралізований характер: електрифікували окремо стоять великі машини і механізми, для яких встановлювали самостійні динамо-машини.

Для приведення в дію групи верстатів через трансмісії (крупнотрансмісснонний електропривод) замість парової машини встановлювали відносно великі електродвигуни, що живляться від окремих генераторів. Досвід застосування електричних двигунів для приведення в дію різноманітних машин-знарядь поступово переконував в їх більшій економічності в порівнянні з приводом від парової машини. На початку 90-х років починається електрифікація силових процесів в гірничозаводської і металообробної промисловості, в текстильному виробництві і т. П.

Велика промисловість висунула до кінця XIX в. ряд абсолютно нових вимог до ведення самого виробництва. Збільшилася його складність і точність, відбулося прискорення темпів технологічних процесів, розвинулися безперервні види виробництва, розширилися площі промислових підприємств - все це ускладнило завдання управління системою машин. У ряді випадків людина опинявся не в змозі впоратися з механічними операціями без спеціальних додаткових коштів. Яскравим прикладом такого виробництва стала металургійна промисловість.

На початку 90-х років електричний привід проникає на металургійні заводи США для виробництва прокату і для здійснення завантаження мартенівських і доменних печей. У цей період зароджується автоматичне керування процесами пуску, гальмування, зупинки і швидкістю електродвигунів за допомогою релейно-контакторною апаратури, а також з'являються схеми електромашинній автоматики.

Провісником електромашинній автоматики слід вважати винахід російського електротехніка В. Н. Чиколева - його диференціальну лампу з електродвигуном для регулювання положення вугілля в дугового лампі (1874 г.). Наступним кроком на шляху до електромашин регулювання була схема генератор - двигун М. О. Доліво-Добровольського (1890 г.) для електродвигунів з серієсний збудженням, за допомогою якої забезпечувалася приблизно постійна швидкість обертання при значних змінах навантаження.

У 1892 році американський інженер В. Леонард запропонував спосіб плавного і в широких межах регулювання по схемі генератор - двигун, що стала класичною. Вона знайшла широке застосування для електроприводу прокатних станів і підйомників починаючи з 1903 р, коли німецький інженер К. Ільгнер зробив доповнення до схемою Леонарда в вигляді махового колеса для вирівнювання толчкообразной навантаження. Цю систему електромашинного управління використовують до теперішнього часу.

З 70-х років розгортаються роботи по застосуванню електричної енергії на транспорті. У 80 - 90-х роках XIX ст. з'являються перші електричні залізниці і електричний трамвай. Електрична тяга розвивалася переважно на постійному струмі.

Електричні двигуни постійного струму в міру їх поширення в різних галузях промисловості придбали репутацію універсального і безвідмовного джерела механічної енергії.

Електропривод забезпечував простоту і швидкість пуску, можливість регулювання швидкості обертання, компактність і легкість, пристосовність до будь-яких виробничих процесів при менших експлуатаційних витратах на одиницю продукції в порівнянні з паровим приводом. Однак обмежені можливості передачі електроенергії на відстань постійним струмом не могли забезпечити широкої електрифікації.

Шухардін С. "Техніка в її історичному розвитку"