Електрифікація на основі трифазної системи струмів

Виникнення техніки трифазних струмів вирішувало не тільки завдання використання електроенергії, а й її передачі на значні відстані. Воно знаменувало собою новий, сучасний етап у розвитку електроенергії і зумовило перехід до широкої електрифікації.

Трифазна система вперше демонструвалася на Міжнародній електротехнічній виставці 1891 у Франкфурті-на-Майні. З ініціативи відомого німецького електроенергетика О. фон Міллера організатори виставки звернулися до фірми АЕГ, де працював Доливо-Добровольський, з проханням влаштувати передачу енергії потужністю 300 л. с. від водоспаду на р. Неккар (поблизу Лауфен) на територію виставки.

Під керівництвом М. О. Доліво-Добровольського була споруджена лінія передачі протяжністю 175 км при лінійній напрузі близько 15 кВ. На виставці горіла тисяча ламп розжарювання, асинхронний двигун потужністю 100 кВт нагнітав воду для декоративного водоспаду. Максимальний ККД передачі становив 75,2%, що в той час переконливо доводило економічність енергетичної установки.

Після закриття виставки гідростанція в Лауфене перейшла у власність міста Хайльбронн і використовувалася для харчування освітлювальної мережі міста і ряду невеликих заводів і майстерень. Це була перша промислова установка трифазного струму.

У 1892 р була готова електропередача Бюлах - Ерлікон в Швейцарії, а потім досить швидко був введений в роботу ряд електростанцій в Німеччині. В Америці перша установка трифазного струму введена в Каліфорнії в 1893 р і в тому ж році в Росії на Новоросійському елеваторі. Примітно, що потужність установки в Новоросійську (1200 кВт) перевершувала всі існуючі до того трифазні електростанції.

Впровадження системи трифазних струмів протікало в атмосфері напруженої боротьби. Противниками цієї системи були в США Едісон, в Англії - Свінберн, в Австро-Угорщині - Дері, в Швейцарії - Броун. Всі вони були главами або представниками провідних електротехнічних фірм, які протягом ряду років активно впроваджували одні постійний, інші - однофазний або двофазний змінний струм.

Їх опір було зламано на рубежі XIX-XX століть, коли з усією визначеністю було виявлено переваги техніки трифазного струму. Вона зумовила можливість концентрації виробництва електроенергії та передачі її струмами високої напруги на значні відстані.

У міру будівництва високовольтних мереж зростала їх напруга: в середині 90-х років воно не перевищувало 10 кВ, а до кінця сторіччя вводяться лінії напругою 50-60 кВ. Система трифазного струму сприяла швидкому впровадженню у виробництво щодо дешевших і надійних асинхронних електродвигунів.

Процес електрифікації промислових підприємств супроводжувався витісненням парової машини з системи приводу і обмеженням її призначення в якості первинного двигуна, т. Е. Її переходом з виробничих цехів в машинні зали електростанцій.

Експлуатація потужних дугових електропечей була пов'язана з істотними труднощами через величезні поштовхів струму - номінальний струм печей досягав декількох сотень ампер.

На технологічний процес вирішальне значення надавали характеристики самої дуги. Зокрема, подовження дуги сприяло економічності печей, так як дуга при цьому робилася більш стійкою і поліпшувалася передача тепла до металу. Для додання дузі бажаної форми і розмірів вдавалися, починаючи з першої печі Сіменса, до установки електромагнітів.

Вдалий спосіб подовження дуги був знайдений російським інженером С. І. Тельнов (1916 г.): в під печі закладався мідний соленоїд, включений послідовно з електродами; взаємодія електромагнітного поля соленоїда з дугою призводило дугу в обертання, через що вона видовжувалася.

Тривали пошуки раціональних методів індукційного нагріву. У 1900 р швед Ф. А. Челліні винайшов індукційну піч, що живиться струмом нормальної частоти (для виплавки кольорових металів). У 1907 р А. Н. Лодигін запропонував нагрівати і плавити метали за допомогою вихрових струмів. У промислових установках в першому десятилітті XX в. використовували трифазні індукційні печі Рёхлінг -Роденгаузера і Челліні.

В кінці минулого століття електрохімія, електрометалургія і електротермія увійшли в тісний контакт. Згодом ці напрямки електротехніки виділилися в самостійні галузі науки і техніки. Ці електроємна виробництва розвивалися в міру централізації виробництва електроенергії і її здешевлення. Найбільш перспективним у даному випадку виявилося електропостачання від гідроелектричних станцій. У Росії, не розташовувала потужними ГЕС, електроємна виробництва розвинулися незначно. В основному електроенергію використовували для електроприводу.

У розглянутий період електротехніка виділялася з фізики і ставала самостійною галуззю техніки і промисловості. У 90-і роки на основі системи, що розвивається трифазного змінного струму здобула самостійність електроенергетика. Це спричинило за собою глибокі перетворення в усіх галузях суспільного виробництва. Почався перехід від механічних систем передачі енергії до електроприводу робочих машин.

Шухардін С. "Техніка в її історичному розвитку"