Проблема передачі електричної енергії на відстань

Створення економічних машин постійного струму і початкові кроки в розвитку електричного освітлення і електричного приводу не могли, б внести кардинальних змін у виробничу практику, якби не була вирішена інша наріжна завдання електроенергетики - передача електричної енергії на відстань. У 70-80-х роках XIX ст. ця проблема стала актуальною в зв'язку з виникненням великих промислових підприємств.

Сама по собі потреба в способах передачі, енергії до споживачів, віддаленим від джерел механічної енергії ,, існувала і так чи інакше дозволялася задовго до появи перших електростанцій. Так, за допомогою дротяних канатів вдавалося досягти дальності передачі до 120 м, а при влаштуванні проміжних, блоків - до 5 км. Неодноразово робилися спроби використовувати для передачі енергії стиснене повітря і гідравлічний тиск, але ні той ні інший принцип не міг лягти в основу забезпечення механічної, енергією фабрично-заводського виробництва в широкому масштабі.

Надії винахідників звернулися до нового виду енергії - до електрики. До перших спроб передачі електричної енергії на відстань відносяться до початку 70-х років. У 1873 р французький фізик І. Фонтен демонстрував на Віденській міжнародній виставці властивість оборотності електричних машин: приводив в дію двигун (машину Грамма) від генератора (такої ж машини Грамма).

Двигун і генератор з'єднувалися між собою кабелем довжиною в 1 км. Таким чином була доведена принципова можливість передачі механічної енергії на відносно велику відстань шляхом подвійного перетворення енергії: механічної в електричну на генераторному кінці і електричної в механічну - у споживача. Економічна доцільність такого принципу ще не була тоді доведена.

Починаючи з 1874 р протягом декількох років російський військовий інженер Ф. А. Піроцький, прагнучи довести економічність "електричної передачі сили", провів серію дослідів, використовуючи провідники великого перерізу - занедбану гілку Сестрорецький залізниці.

Прогресивний шлях вирішення проблеми передачі електричної енергії знайшли в 1880 р французький вчений М. Депре і російський фізик Д. А. Лачинов. Математичним аналізом істоти фізичних процесів в системі генератор-лінія-двигун вони показали, що ефективність електропередачі може бути досягнута при збільшенні напруги в лінії.

Теоретичний висновок, підсумував емпіричні знання в області електричних машин і електричних ланцюгів, послужив надійною платформою для подальших технічних рішень.

У 1882 р Депре побудував першу дослідну електропередачу Місбах - Мюнхен протяжністю 57 км, напругою постійного струму 1,5-2 кВ; ККД не перевищував 0,22%. Перший практичний крок ще не дав сприятливих результатів, але він став відправним пунктом для подальших робіт. На новій дослідній установці Вазіль - Гренобль 1883 р енергія, передана в Гренобль (приблизно 7 л. С), використовувалася для приводу декількох друкованих та інших машин. ККД передачі дорівнював 62%.

Досліди передачі енергії великого масштабу були здійснені в 1885 р, напруга лінії передачі довжиною в 56 км (між Крейл і Парижем) досягло 6 кВ. Тоді це було граничним напруженням для машин постійного струму за умовами ізоляції і комутації.

Незабаром була здійснена передача постійного струму на більш високу напругу - до 12 кВ. Однак електропередачі постійного струму настільки високої напруги були одиничними. Труднощі створення машин високої напруги і перетворення струму високої напруги в струм низької напруги у споживачів змусили звернутися до дослідження властивостей змінних струмів.

Шухардін С. В. "Техніка в її історичному розвитку"