-÷итатник

ћотает судьба клубочек жизниЕ. - (1)

Ећотает судьба клубочек жизниЕ. ћотаетс€ судьбой клубочек времени. ¬се больше и больше ко...

ƒерев€нные храмы –уси - шедевры древнерусской культуры. - (0)

ƒерев€нные храмы –уси - шедевры древнерусской культуры. –овно тыс€чу и двадцать один...

ћилые сказки про котов - (0)

ћилые сказки про котов.   ...

≈динственный в –оссии и мире музей современного искусства Ёрарта. - (0)

≈динственный в –оссии и мире музей современного искусства Ёрарта. ћузей современного иску...

 огда улыбаетс€ женщина... - (0)

 огда улыбаетс€ женщина...   ...

 -¬идео

100 великих изобретений. 60.ѕередача энергии на большие рассто€ни€

¬оскресенье, 07 јвгуста 2016 г. 21:10 + в цитатник

levnmr


100 великих изобретений.


60. ѕ≈–≈ƒј„ј ЁЋ≈ “–ќЁЌ≈–√»» Ќј ЅќЋ№Ў»≈ –ј——“ќяЌ»я



ƒорогие друзь€!
¬ этом посте и в последующих постах € хочу познакомить вас с историей развити€ человечества как историей мировых изобретений



60. ѕ≈–≈ƒј„ј ЁЋ≈ “–ќЁЌ≈–√»» Ќј ЅќЋ№Ў»≈ –ј——“ќяЌ»я

¬ последней трети XIX века во многих крупных промышленных центрах ≈вропы и јмерики стала очень остро ощущатьс€ энергетическа€ проблема. ∆илые дома, транспорт, фабрики и мастерские требовали все больше топлива, подвозить которое приходилось издалека, вследствие чего цена на него посто€нно росла. ¬ этой св€зи то здесь, то там стали обращатьс€ к гидроэнергии рек, гораздо более дешевой и доступной. ¬месте с тем повсеместно возрастал интерес к электрической энергии. ”же давно было отмечено, что этот вид энергии чрезвычайно удобен: электричество легко генерируетс€ и так же легко преобразуетс€ в другие виды энергии, без труда передаетс€ на рассто€ние, подводитс€ и дробитс€.

ѕервые электрические станции обычно представл€ли собой электрогенератор, присоединенный к паровой машине или турбине, и предназначались дл€ снабжени€ электроэнергией отдельных объектов (например, цеха или дома, в крайнем случае, квартала). — середины 80-х годов стали строитьс€ центральные городские электростанции, дававшие ток прежде всего дл€ освещени€. (ѕерва€ така€ электростанци€ была построена в 1882 году в Ќью-…орке под руководством Ёдисона.) “ок на них вырабатывалс€ мощными паровыми машинами. Ќо уже к началу 90-х годов стало €сно, что таким образом энергетическую проблему не разрешить, поскольку мощность центральных станций, расположенных в центральной части города, не могла быть очень большой. »спользовали они те же уголь и нефть, то есть не снимали проблемы доставки топлива.

ƒешевле и практичнее было возводить электростанции в местах с дешевыми топливными и гидроресурсами. Ќо, как правило, местности, где можно было в большом количестве получать дешевую электроэнергию, были удалены от промышленных центров и больших городов на дес€тки и сотни километров. “аким образом, возникла друга€ проблема Ч передачи электроэнергии на большие рассто€ни€.

ѕервые опыты в этой области относ€тс€ к самому началу 70-х годов XIX века, когда пользовались в основном посто€нным током. ќни показали, что как только длина соединительного провода между генератором тока и потребл€вшим этот ток двигателем превышала несколько сотен метров, ощущалось значительное снижение мощности в двигателе из-за больших потерь энергии в кабеле. Ёто €вление легко объ€снить, если вспомнить о тепловом действии тока. ѕроход€ по кабелю, ток нагревает его. Ёти потери тем больше, чем больше сопротивление провода и сила проход€щего по нему тока. ( оличество выдел€ющейс€ теплоты Q легко вычислить. ‘ормула имеет вид: Q=RХI2, где I Ч сила проход€щего тока, R Ч сопротивление кабел€. ќчевидно, что сопротивление провода тем больше, чем больше его длина и чем меньше его сечение. ≈сли в этой формуле прин€ть I=P/U, где P Ч мощность линии, а U Ч напр€жение тока, то формула примет вид Q=RХP2/U2. ќтсюда видно, что потери на тепло будут тем меньше, чем больше напр€жение тока.) »мелось только два пути дл€ снижени€ потерь в линии электропередачи: либо увеличить сечение передающего провода, либо повысить напр€жение тока. ќднако увеличение сечени€ провода сильно удорожало его, ведь в качестве проводника тогда использовалась достаточно дорога€ медь. √ораздо более выигрыша сулил второй путь.

¬ 1882 году под руководством известного французского электротехника ƒепре была построена перва€ лини€ электропередачи посто€нного тока от ћисбаха до ћюнхена, прот€женностью в 57 км. Ёнерги€ от генератора передавалась на электродвигатель, приводивший в действие насос. ѕри этом потери в проводе достигали 75%. ¬ 1885 году ƒепре провел еще один эксперимент, осуществив электропередачу между  рейлем и ѕарижем на рассто€ние в 56 км. ѕри этом использовалось высокое напр€жение, достигавшее 6 тыс€ч вольт. ѕотери снизились до 55%. Ѕыло очевидно, что, повыша€ напр€жение, можно значительно повысить  ѕƒ линии, но дл€ этого надо было строить генераторы посто€нного тока высокого напр€жени€, что было св€зано с большими техническими сложност€ми. ƒаже при этом сравнительно небольшом напр€жении ƒепре приходилось посто€нно чинить свой генератор, в обмотках которого то и дело происходил пробой. — другой стороны, ток высокого напр€жени€ нельз€ было использовать, поскольку на практике (и прежде всего дл€ нужд освещени€) требовалось совсем небольшое напр€жени€, пор€дка 100 вольт. ƒл€ того чтобы понизить напр€жение посто€нного тока, приходилось строить сложную преобразовательную систему: ток высокого напр€жени€ приводил в действие двигатель, а тот, в свою очередь, вращал генератор, дававший ток более низкого напр€жени€. ѕри этом потери еще более возрастали, и сама иде€ передачи электроэнергии становилась экономически невыгодной.

ѕеременный ток в отношении передачи казалс€ более удобным хот€ бы уже потому, что его можно было легко трансформировать, то есть в очень широких пределах повышать, а затем понижать его напр€жение. ¬ 1884 году на “уринской выставке √ол€р осуществил электропередачу на рассто€ние в 40 км, подн€в с помощью своего трансформатора напр€жение в линии до 2 тыс€ч вольт. Ётот опыт дал неплохие результаты, но и он не привел к широкому развитию электрификации, поскольку, как уже говорилось, двигатели однофазного переменного тока по всем параметрам уступали двигател€м посто€нного тока и не имели распространени€. “аким образом, и однофазный переменный ток было невыгодно передавать на большие рассто€ни€. ¬ следующие годы были разработаны две системы многофазных токов Ч двухфазна€ “еслы и трехфазна€ ƒоливо-ƒобровольского.  ажда€ из них претендовала на господствующее положение в электротехнике. ѕо какому же пути должна была пойти электрификаци€? “очного ответа на этот вопрос поначалу не знал никто. ¬о всех странах шло оживленное обсуждение достоинств и недостатков каждой из систем токов. ¬се они имели своих гор€чих сторонников и ожесточенных противников. Ќекотора€ €сность в этом вопросе была достигнута только в следующем дес€тилетии, когда был сделан значительный прорыв в деле электрификации. ќгромную роль в этом сыграла ‘ранкфуртска€ международна€ выставка 1891 года.

¬ конце 80-х годов встал вопрос о сооружении центральной электростанции во ‘ранкфурте-на-ћайне. ћногие германские и иностранные фирмы предлагали городским власт€м различные варианты проектов, предусматривающие применение либо посто€нного, либо переменного тока. ќбер-бургомистр ‘ранкфурта находилс€ в €вно затруднительном положении: он не мог сделать выбор там, где это было не под силу даже многим специалистам. ƒл€ вы€снени€ спорного вопроса и решено было устроить во ‘ранкфурте давно планировавшуюс€ международную электротехническую выставку. ≈е главной целью должна была стать демонстраци€ передачи и распределени€ электрической энергии в различных системах и применени€х. Ћюба€ фирма могла продемонстрировать на этой выставке свои успехи, а международна€ комисси€ из наиболее авторитетных ученых должна была подвергнуть все экспонаты тщательному изучению и дать ответ на вопрос о выборе рода тока.   началу выставки различные фирмы должны были построить свои линии передачи электроэнергии, причем одни собирались демонстрировать передачу посто€нного тока, другие Ч переменного (как однофазного, так и многофазного). ‘ирме јЁ√ было предложено осуществить передачу электроэнергии из местечка Ћауфен во ‘ранкфурт на рассто€ние 170 км. ѕо тем временам это было огромное рассто€ние, и очень многие считали саму идею фантастической. ќднако ƒоливо-ƒобровольский был настолько уверен в системе и возможност€х трехфазного тока, что убедил директора –отенау согласитьс€ на эксперимент.

 огда по€вились первые сообщени€ о проекте электропередачи Ћауфен Ч ‘ранкфурт, электротехники во всем мире разделились на два лагер€. ќдни с энтузиазмом приветствовали это смелое решение, другие отнеслись к нему как к шумной, но беспочвенной рекламе. ѕодсчитывали возможные потери энергии. Ќекоторые считали, что они состав€т 95%, но даже самые большие оптимисты не верили, что  ѕƒ такой линии превысит 15%. Ќаиболее известные авторитеты в области электротехники, в том числе знаменитый ƒепре, высказывали сомнени€ в экономической целесообразности этой затеи. ќднако ƒоливо-ƒобровольский сумел убедить руководство компании в необходимости вз€тьс€ за предложенную работу.

ѕоскольку до открыти€ выставки оставалось совсем мало времени, строительство ЋЁѕ проходило в большой спешке. «а полгода ƒоливо-ƒобровольский должен был спроектировать и построить небывалый по мощности асинхронный двигатель на 100 л.с. и четыре трансформатора на 150 киловатт, при том что максимальна€ мощность однофазных трансформаторов составл€ла тогда только 30 киловатт. Ќе могло быть и речи об опытных конструкци€х: на это просто не хватало времени. ƒаже построенный двигатель и трансформаторы не могли быть испытаны на заводе, так как в Ѕерлине не было трехфазного генератора соответствующей мощности (генератор дл€ Ћауфеновской станции строили в Ёрликсоне). —ледовательно, все элементы электропередачи предсто€ло включить непосредственно на выставке в присутствии многих ученых, представителей конкурирующих фирм и бесчисленных корреспондентов. ћалейша€ ошибка была бы непростительной.  роме того, на плечи ƒоливо-ƒобровольского легла вс€ ответственность за проектирование и монтажные работы при сооружении ЋЁѕ. —обственно, ответственность была даже больше Ч ведь решалс€ вопрос не только о карьере ƒоливо-ƒобровольского и престиже јЁ√, но и о том, по какому пути пойдет развитие электротехники. ƒоливо-ƒобровольский прекрасно понимал всю важность сто€вшей перед ним задачи и писал позже: Ђ≈сли € не хотел навлечь на мой трехфазный ток несмываемого позора и подвергнуть его недоверию, которое вр€д ли удалось бы потом быстро рассе€ть, € об€зан был прин€ть на себ€ эту задачу и разрешить ее. ¬ противном случае опыты Ћауфен-‘ранкфурт и многое, что потом должно было развитьс€ на их основе, пошли бы по пути применени€ однофазного токаї.

¬ Ћауфене была в короткий срок построена небольша€ гидроэлектростанци€. “урбина мощностью 300 л.с. вращала генератор трехфазного тока, спроектированный и построенный, как уже говорилось, на заводе в Ёрликсоне. ќт генератора три медных провода большого сечени€ вели к распределительному щиту. «десь были установлены амперметры, вольтметры, свинцовые предохранители и тепловые реле. ќт распределительного щита три кабел€ шли к трем трехфазным трансформаторам Ђпризматическогої типа. ќбмотки всех трансформаторов соедин€лись в звезду. ѕредполагалось вести электропередачу при напр€жении в 15 тыс€ч вольт, но все расчеты делались на работу в 25 тыс€ч вольт. ƒл€ достижени€ такого высокого напр€жени€ планировалось включить по два трансформатора на каждом конце линии, так чтобы их обмотки низшего напр€жени€ были соединены параллельно, а обмотки высшего Ч последовательно.

ќт трансформаторов в Ћауфене начиналась трехпроводна€ лини€, подвешенна€ на 3182 дерев€нных опорах высотой 8 и 10 м со средним пролетом 60 м. Ќикаких выключателей на линии не было. ƒл€ того чтобы в случае необходимости можно было быстро отключить ток, предусматривались два оригинальных приспособлени€. –€дом с Ћауфенской гидроэлектростанцией были установлены две опоры на рассто€нии 2, 5 м одна от другой. «десь в разрыв каждого провода линии включалась плавка€ вставка, состо€вша€ из двух медных проволок диаметром 0, 15 мм. ¬о ‘ранкфурте и вблизи железнодорожных станций (часть линии шла вдоль железнодорожного полотна) были установлены так называемые угловые замыкатели.  аждый из них представл€л собой металлический брус, подвешенный с помощью шнура на √-образной опоре. ƒостаточно было дернуть за шнур, и брус опускалс€ на все три провода, создава€ искусственное короткое замыкание, что вызывало перегорание плавких вставок в Ћауфене и обесточивание всей линии. ¬о ‘ранкфурте провода подходили к понижающим трансформаторам (они находились на выставке в специальном павильоне), которые снижали напр€жение на выходе до 116 вольт.   одному из этих трансформаторов было подключено 1000 ламп накаливани€ по 16 свечей (55 ватт) кажда€, к другому Ч большой трехфазный двигатель ƒоливо-ƒобровольского, размещавшийс€ в другом павильоне.

Ћинейное напр€жение генератора в Ћауфене составл€ло 95 вольт. ѕовышающий трансформатор имел коэффициент трансформации равный 154. —ледовательно, рабочее напр€жение в ЋЁѕ составл€ло 14650 вольт (95Х154). ƒл€ того времени это было очень высокое напр€жение. ѕравительства земель, через которые проходила ЋЁѕ, были встревожены ее сооружением. ” некоторых возникало чувство страха даже перед дерев€нными столбами, на которых были укреплены таблички с черепами. ќсобые опасени€ вызывала возможность обрыва провода и падени€ его на рельсы железной дороги. ¬ыставочному комитету и сооружавшим лини€м фирмам пришлось провести огромную разъ€снительную работу, чтобы убедить правительственных чиновников в том, что все возможные опасности предусмотрены и что лини€ надежно защищена. јдминистраци€ Ѕадена все же не разрешала соедин€ть участок уже готовой линии на баденской границе. ƒл€ того чтобы устранить последние преп€тстви€ и рассе€ть сомнени€ местных властей, ƒоливо-ƒобровольский провел опасный, но весьма убедительный эксперимент.  огда лини€ была впервые включена под напр€жение, один из проводов на границе Ѕадена и √ессена был искусственно оборван и с €ркой вспышкой упал на рельсы железной дороги. ƒоливо-ƒобровольский сейчас же подошел и подн€л провод голыми руками: настолько он был уверен, что сработает сконструированна€ им защита. Ётот Ђметодї доказательства оказалс€ очень нагл€дным и устранил последнюю преграду перед испытани€ми линии.

25 августа 1891 года в 12 часов дн€ на выставке впервые вспыхнули 1000 электрических ламп, питаемых током Ћауфенской гидроэлектростанции. Ёти лампы обрамл€ли щиты и арку над входом в ту часть выставки, экспонаты которой относились к электропередаче Ћауфен Ч ‘ранкфурт. Ќа следующий день был успешно испытан двигатель мощностью в 75 киловатт, который 12 сент€бр€ впервые привел в действие дес€тиметровый водопад. Ќесмотр€ на то что лини€, машины, трансформаторы, распределительные щиты изготовл€лись в спешке (некоторые детали, по свидетельству ƒоливо-ƒобровольского, продумывались всего в течение часа), вс€ установка, включенна€ без предварительного испытани€, к удивлению одних и к радости других, сразу же стала хорошо работать. ќсобое впечатление на посетителей выставки произвел водопад. ќднако лица, более осведомленные в вопросах физики и электротехники, радовались в этот день не огромному водопаду, сверкавшему тыс€чами стекл€нных брызг, подсвеченных дес€тками разноцветных ламп. »х восторг был св€зан с пониманием того, что этот прекрасный искусственный водопад приводитс€ в действие источником, наход€щимс€ на рассто€нии 170 км на реке Ќеккар у местечка Ћауфен. ќни видели перед собой блест€щее решение проблемы передачи энергии на большие рассто€ни€.

¬ окт€бре международна€ комисси€ приступила к испытани€м Ћауфен-‘ранкфуртской линии электропередачи. Ѕыло установлено, что потери при электропередаче составл€ют всего 25%, что €вл€лось очень хорошим показателем. ¬ но€бре лини€ была испытана при напр€жении в 25 тыс€ч вольт. ѕри этом  ѕƒ ее увеличилс€, и потери снизились до 21%. ѕодавл€ющее большинство электриков всех стран мира (выставку посетило более миллиона человек) по достоинству оценило значение Ћауфен-‘ранкфуртского эксперимента. “рехфазный ток получил очень высокую оценку, и ему отныне был открыт самый широкий путь в промышленность. ƒоливо-ƒобровольский сразу выдвинулс€ в число ведущих электротехников планеты, и им€ его приобрело мировую известность.

“ак была разрешена главна€ энергетическа€ проблема конца XIX века Ч проблема централизации производства электроэнергии и передачи ее на большие рассто€ни€. ƒл€ всех стал €сен способ, каким многофазный ток мог быть подведен от далекой электростанции к каждому отдельному цеху, а потом и отдельному станку. Ѕлижайшим следствием возникновени€ техники многофазного тока €вилось то, что в последующие годы во всех развитых странах началось бурное строительство электростанций и широчайша€ электрификаци€ промышленности. ѕравда, в первые годы она еще осложн€лась ожесточенной борьбой между конкурирующими компани€ми, стремившимис€ внедрить тот или иной тип тока. “ак, в јмерике сначала вз€ла вверх компани€ ¬естингауза, котора€, скупив патенты “еслы, старалась распространить двухфазный ток. “риумфом двухфазной системы стало строительство в 1896 году мощной √Ё— на Ќиагарском водопаде. Ќо трехфазный ток вскоре повсеместно был признан наилучшим. ƒействительно, двухфазна€ система требовала проведени€ четырех проводов, а трехфазна€ Ч только трех.  роме большей простоты, она сулила значительную экономию средств. ѕозже “есла, по примеру ƒоливо-ƒобровольского, предложил объедин€ть два обратных провода вместе. ѕри этом происходило сложение токов, и в третьем проводе тек ток примерно в 1, 4 раза больший, чем в двух других. ѕоэтому сечение этого провода было в 1, 4 раза больше (без этого увеличени€ сечени€ в цепи возникали перегрузки). ¬ результате затраты на двухфазную проводку все равно оказывались больше, чем на трехфазную, между тем как двухфазные двигатели по всем параметрам уступали трехфазным. ¬ XX веке трехфазна€ система утвердилась повсеместно. ƒаже Ќиагарска€ электростанци€ была со временем переоборудована на трехфазный ток.

Ѕаза «наний.




levnmr
ћетки:  
ѕонравилось: 1 пользователю



Ѕахыт_—ветлана   обратитьс€ по имени ¬оскресенье, 07 јвгуста 2016 г. 21:19 (ссылка)
¬ысоковольтные провода и все возможные подстанции сейчас этим людей не удивишь.
ќтветить — цитатой ¬ цитатник
levnmr   обратитьс€ по имени ¬оскресенье, 07 јвгуста 2016 г. 21:21 (ссылка)
Ќо основой передачи электоэнергии на большие рассто€ни€ послужило изобретение трансформатора.
ќтветить — цитатой ¬ цитатник
ѕерейти к дневнику

¬оскресенье, 07 јвгуста 2016 г. 21:29ссылка
—ейчас это “ѕ(“рансформаторные будки)а ещЄ их называют подстанции. “ак что € тут тоже кое-что знаю.
levnmr   обратитьс€ по имени ¬торник, 09 јвгуста 2016 г. 21:29 (ссылка)
—веточка! „есть тебе и хвала!
ќтветить — цитатой ¬ цитатник
ѕерейти к дневнику

¬торник, 09 јвгуста 2016 г. 21:31ссылка
” мен€ просто муж энергетик,и хочешь-не хочешь а начнЄшь хоть что-то знать и разбиратьс€.
 омментировать   дневнику —траницы: [1] [Ќовые]
 

ƒобавить комментарий:
“екст комментари€: смайлики

ѕроверка орфографии: (найти ошибки)

ѕрикрепить картинку:

 ѕереводить URL в ссылку
 ѕодписатьс€ на комментарии
 ѕодписать картинку