Початок розвитку електричного освітлення

Ідея використання електричної енергії для освітлення з'явилася ще у перших дослідників гальванічного електрики. У 1801 р Л. Ж. Тенар, пропускаючи через платинову дріт електричний струм, довів її до білого розжарення. У 1802 р російський фізик В. В. Петров, отримавши вперше електричну дугу, зауважив, що нею може бути висвітлений «темний спокій». Тоді ж він спостерігав електричний розряд в вакуумі, що супроводжувався світінням.

Кілька років по тому англійський вчений Г. Деві також висловлював думку про можливість освітлення електричною дугою. Таким чином, в експериментальних роботах початку XIX в. вже були виявлені три принципово різні можливості електричного освітлення, реалізовані пізніше в лампах розжарювання, дугових і газорозрядних освітлювальних приладах, однак до практичного їх освоєння було тоді далеко.

Перші спроби були спрямовані на створення джерела світла, що діє внаслідок розжарювання провідника струмом. У 1820 р французький вчений Деларю запропонував циліндричну трубку з двома кінцевими затискачами для підведення струму і платинової спіраллю як тіла розжарення. Лампа Деларю виявилася непридатною для практичного використання. Винахідницька думка звернулася до відшукання прийнятних матеріалів для тіла розжарення і технології його отримання.

Бельгійський інженер Жобар в 1838 р, російський винахідник Барщевський в 1845 р, німецький механік Г. Гебель в 1846 р, англійський фізик Д. В. Свон в 1860 р пропонували нові конструкції і вдосконалення, але відчутного успіху досягнуто не було. У той же час було встановлено, що в якості тіла напруження могли бути використані платина, обвуглені рослинні волокна або ретортне вугілля. Правда, платина була занадто дорогою, а вугілля - недовговічним. Для збільшення часу служби лабораторних зразків Г. Гебель в 1856 р помістив тіло розжарення в вакуум.

До 1860 р відноситься створення російським підполковником В. Г. Сергєєвим оригінального прожектора (лампи-фари), призначеного для освітлення мінних галерей. Тілом напруження в лампі служила платинова спіраль; передбачалося водяне охолодження приладу.

Помітний прогрес у створенні електричних освітлювальних приладів настав в 70-ті роки завдяки роботам російського винахідника А. Н. Лодигіна і американського винахідника Т. А. Едісона. Протягом 1873-1874 рр. Лодигін неодноразово влаштовував тимчасове електричне освітлення на вулицях і в громадських будівлях Петербурга за допомогою створених ним світильників.

Як тіла розжарення в них використовувалися стрижні з ретортного вугілля; для збільшення довговічності в ряді зразків (конструкції Лодигіна-Дідріхсона) монтували кілька стерженьков, автоматично включалися натомість згорає, а з балонів відкачували повітря. Лодигін першим продемонстрував практичну придатність і експлуатаційне зручність ламп розжарювання, подолавши бар'єр скептичного ставлення багатьох вчених і інженерів до принципової можливості здійснення цього виду освітлення.

Конструкція лампи розжарювання: а - Лодигіна-Дідріхсона, б - Едісона

У 1879 р Едісон, домігшись отримання високоякісних матеріалів для тіла розжарення і поліпшення відкачування повітря з балона, створив лампу з тривалим терміном служби, придатну для масового вжитку. Особливо стрімкий розвиток електричного освітлення починається після освоєння технології виготовлення вольфрамових ниток. Спосіб застосування вольфраму (або молібдену) для тіла розжарення вперше дав А. Н. Лодигін, який запропонував в 1893 р розжарювати платинову або вугільну нитку в атмосфері хлористих сполук вольфраму (або молібдену) разом з воднем. Починаючи з 1903 р австрійці Юст, Ф. Ханаман стали використовувати ідею Лодигіна в промисловому виробництві ламп розжарювання.

Введення електричного освітлення сприяло розвитку різних галузей електротехніки (електромашинобудування, електроізоляційної техніки, приладобудування) і в кінцевому рахунку створювало об'єктивні умови для переходу до централізованого електропостачання.

На певному етапі важлива історична роль у розвитку електротехніки належала також дугового освітлення. Інтерес до розробки дугових джерел світла проявився дещо пізніше, ніж до ламп розжарювання, так як здавалося, що створити конструкцію дугового лампи, в якій би забезпечувалася незмінність відстані між електродами в міру їх згоряння, важко. Крім того, довгий час не вдавалося розробити технологію виготовлення якісних вугільних електродів.

Перші дугові лампи з ручним регулюванням довжини дуги побудували французи - вчений Ж. Б. Л. Фуко і електротехнік А. Ж. Аршро в 1848 р Ці лампи годилися лише для короткочасного підсвічування. Винахідницька думка спрямовується на створення автоматичних регуляторів з вартовими механізмами і з електромагнітними пристроями. У 50-70-х роках це були найбільш поширені електроавтоматіческіе пристрою. Дугові лампи з регуляторами отримали деякий застосування на маяках, для освітлення гаваней і великих приміщень, які потребують інтенсивної освітленості.

Однак конструкції електродугових світильників з регуляторами, на удосконалення яких було витрачено багато зусиль, не могли служити для масового застосування. Радикальне вирішення проблеми було знайдено російським винахідником П. Н. Яблочкова, який запропонував в 1876 р дугову лампу без регулятора - «електричну свічку».

Рішення Яблочкова було геніально просто: розташувати електродні вугілля, ізолювавши їх тонким шаром каоліну, паралельно один одному і поставити вертикально. У такому положенні в міру згоряння вугілля відстань між ними не змінювалося - вони згорали подібно свічці, і нужда в регуляторі відпадала. У процесі вдосконалення свого винаходу Яблочков прийшов до цікавих рішень, які суттєво позначилися на всьому ході розвитку електротехніки.

Перш за все це стосувалося освоєння на практиці змінних струмів. Протягом усього попереднього періоду застосування електрики базував виключно на постійному струмі. Склалося переконання, що змінний струм не придатний для технічних цілей. Для харчування ж свічок, як зауважив Яблочков, краще підходив змінний струм, що забезпечував рівномірне згоряння обох вугілля. У короткий термін освітлювальні установки по системі Яблочкова були переведені на харчування змінним струмом. Природним результатом був збільшений попит на генератори однофазного змінного струму.

Електрична свічка П. В. Яблочкова

Яблочкова належить заслуга рішення задачі освітлення будь-яким числом ламп від одного генератора. До нього кожна дугова лампа повинна була мати своє джерело струму. Яблочков розробив кілька ефективних схем «дроблення електричної енергії», одна з яких - дроблення за допомогою індукційних котушок - лягла в основу побудови електроенергетичних установок змінного струму, а самі індукційні котушки стали помітною віхою на шляху створення трансформатора. У схемах Яблочкова вперше з'явилися основні елементи сучасних енергетичних установок: первинний двигун, генератор, лінія передачі і приймачі.

Електричні свічки Яблочкова, названі «російський світ», в кінці 70-х років з'явилися на вулицях і в громадських будівлях багатьох столиць світу; вони проникли в виробничі корпуси великих заводів, на будівельні майданчики, верфі і т. п. З осені 1878 року, після заснування в Петербурзі підприємства П. Н. Яблочкова по виготовленню електричних машин і апаратів, введення електричного освітлення в Росія також помітно прискорилося.

Зростання установок дугового електричного освітлення викликав потребу в потужних джерелах струму. Поява динамо-машини - економічного електромашинного генератора - сприяло розширенню сфери енергетичного застосування електрики. Розробка щодо дешевого і доступного приймача електричної енергії спричинила за собою зародження ідеї централізованого виробництва електроенергії. Таким чином, електродугове освітлення, не ввійшовши в подальшому. в практику настільки широко, як освітлення лампами розжарювання, зіграло велику історичну роль у розвитку нових напрямків електротехніки.

Шухардін С. "Техніка в її історичному розвитку"