Меню

Генератор переменного тока яблочкова

Плоды напряжения: как изобретение трансформатора связано с именем Павла Яблочкова

Плоды напряжения: как изобретение трансформатора связано с именем Павла Яблочкова

  • © musen.ru

Юность изобретателя

Павел Яблочков родился в Саратовской губернии 14 сентября 1847 года. Судьба не баловала будущего изобретателя: он принадлежал к весьма знатной, но обедневшей семье, а «в наследство» ему досталась не только интеллигентность предков, но и слабое здоровье — от отца.

Сложное финансовое положение Яблочковых привело к тому, что 15-летний гимназист, который демонстрировал удивительную одарённость в точных науках, был вынужден покинуть учебное заведение, не окончив его. Родители Павла не хотели оставлять сына недоучкой, поэтому решили отдать в Николаевское инженерное училище, где готовили специалистов для русской армии.

Но даже столь талантливый молодой человек, как Павел Яблочков, не мог обладать достаточными знаниями для поступления в престижное училище, не окончив и пяти классов гимназии. На счастье, обучение в Подготовительном пансионе военного инженера и композитора Цезаря Антоновича Кюи стоило дешевле, чем в Саратовской гимназии. Здесь меньше чем за год Павел смог блестяще подготовиться ко вступительным испытаниям и, что важнее, ещё больше пристраститься к науке, интерес к которой возник у него в раннем детстве.

В этом ему помог наставник Цезарь Антонович, дружба с которым продлилась до самой смерти Яблочкова в 1894 году. Именно ему юноша показал свои первые изобретения, предназначавшиеся для сельского хозяйства. Впоследствии они вполне успешно использовались саратовскими крестьянами.

30 сентября 1863 года Павел Яблочков был зачислен в младший кондукторский класс Николаевского инженерного училища. Юноше предстояло пройти два этапа обучения: само училище и недавно объединённую с ним академию. Несмотря на то, что выпускные экзамены по окончании училища будущий изобретатель сдал на отлично, получив чин инженера-подпоручика, продолжать обучение он не стал.

Военная служба, на которую юный офицер поступил после окончания училища, не вдохновляла Яблочкова, поэтому, сославшись на слабое здоровье, он ушёл в отставку, чтобы заняться научной деятельностью. Однако вскоре Яблочков понял, что в области электричества все передовые разработки принадлежат как раз армии, и вернулся на службу. В 1868 году он перебрался в Киевскую крепость.

«Русский свет» в парижских гостиных

Однако мечтам родителей о блестящей офицерской карьере сына не суждено было сбыться: в 1872 году Павел Николаевич навсегда покидает армию. Незадолго до этого он женился. Яблочков отучился в единственной российской электротехнической школе — Техническом гальваническом заведении — и решил податься в Политехнический музей Москвы. Это был центр электротехнических разработок. Чтобы прокормить семью, Яблочков устроился работать начальником телеграфа Московско-Курской железной дороги. Именно здесь он получил возможность проявить свои изобретательские таланты.

Начальство железной дороги решило произвести впечатление на царскую семью: паровоз, на котором она ехала из Москвы в Крым, с помощью Яблочкова был оснащён прожектором с дуговой лампой с регулятором Фуко, который действовал с помощью трёх пружин и требовал непрерывного внимания. Павел Николаевич провёл рядом с лампой более 20 часов, поправляя регулятор для поддержания свечения. Изобретатель понял: источник электрического света в том виде, в котором он использовался на паровозе, существовать не может. Регулятор из системы нужно убирать, но заниматься этим в России не получалось — не было финансирования. Отправив семью в Саратовскую губернию, изобретатель начинает своё путешествие в поисках удобного для работы места: сначала он отправляется в США, потом во Францию. Городом, где впервые зажёгся «русский свет», стал Париж.

Свеча Яблочкова, ставшая главным детищем изобретателя, была проще и надёжней дуговой лампы с регулятором. Она состояла из двух стержней, разделённых изоляцией. Каждый из стержней зажимался в отдельной клемме подсвечника. На верхних концах зажигался дуговой разряд, и пламя дуги ярко светило, постепенно сжигая угли и испаряя изоляционный материал.

С 1876 по 1881 год «русские свечи» Яблочкова горели во всех европейских столицах, обещая своему создателю долгожданный финансовый успех. Однако, по словам второй жены Павла Николаевича Марии, «менее практического человека, чем Яблочков, трудно было встретить, и выбор сотрудников был неудачный… Деньги были истрачены, мысль об устройстве русского общества с капиталом извне не удалась, и дело в России заглохло».

Он создал трансформатор

Между тем в 1876 году появилось ещё одно, не менее важное изобретение Яблочкова, которое, правда, не было названо его именем. Это был трансформатор. Изобретатель использовал стальной сердечник с двумя катушками. На одну из них подавался переменный ток, который, порождая магнитный поток, бесконтактно возбуждал ток и на второй катушке. Однако на ней — другое количество витков, поэтому напряжение на катушках было разным. На практике, по словам Яблочкова, «эта схема позволяет осуществлять раздельное питание нескольких осветительных приборов с разной силой света от единого источника электричества».

Читайте также:  Модули для питания током

«Соавторами» изобретённого трансформатора можно назвать и других учёных. В первую очередь это британец Майкл Фарадей — первооткрыватель явления электромагнитной индукции, лежащего в основе работы трансформатора. В 1831 году Фарадей обнаружил, что в замкнутом контуре при изменении магнитного потока появляется электрический ток. Он же нарисовал схему трансформатора, которая, правда, не отмечала изменение напряжения тока между катушками. А француз Генрих Румкорф создал прообраз изобретения Яблочкова: его индукционная катушка особой конструкции преобразовывала постоянный ток низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения.

Однако именно появление трансформатора Яблочкова подтолкнуло развитие приборов переменного тока. Его изобретение в дальнейшем старательно совершенствовали другие учёные. И именно благодаря ему трансформаторы переменного тока являются сегодня важной частью самых разнообразных электрических систем.

Источник



Газета ЗАО МПО «Электромонтаж»

Газета «МПО ЭЛЕКТРОМОНТАЖ» сентябрь 2008

В номере

Акцент

Деловое партнерство

Новинки ассортимента

Измерения

Актуальная покупка

Инструмент

Прошлое больших открытий

  • Ток в пути. Яблочков и Доливо-Добровольский

Хобби-класс

Коротко

Архив газеты по годам

Все статьи по рубрикам газеты

Ток в пути. Яблочков и Доливо-Добровольский

Ток в пути. Яблочков и Доливо-Добровольский

Электрический ток от электростанции до потребителя может проделывать долгий путь. Сегодня технически возможна передача на 2,5 тыс км — как от Москвы до Парижа. А в 1873 году французский электрик И. Фонтен впервые продемонстрировал такую возможность в принципе: в его опыте ток шёл от генератора к двигателю по кабелю длиной 1 км. Препятствием к промышленному использованию электричества были высокие потери в линии. Пробовали для их уменьшения использовать проводники увеличенного сечения (русский инженер Ф. Пироцкий), однако это вело к громадным затратам металла.

В 1880-е годы француз М. Депре и русский Д. Лачинов обосновали теоретическую возможность и экономическую целесообразность транспортировки электроэнергии при повышенном напряжении в линии. Некоторые построенные ЛЭП длиной несколько десятков км с напряжением до 6,8 кВ постоянного тока и КПД до 0,82 использовались для небольших производств.

Но высоковольтные генераторы часто выходили из строя, а для преобразования постоянного тока в «потребительские форматы» на выходе требовалась пара «высоковольтный двигатель – низковольтный генератор». В предыдущих номерах газеты мы рассказывали об этом.

Между тем, уже в 1870-е Павел Николаевич Яблочков для своих «электрических свечей» использовал и усовершенствовал генераторы переменного тока, а для одновременного включения ламп в сеть изобрёл метод «дробления энергии» — посредством индукционных катушек и, впоследствии, трансформаторов. (О «Русском свете Яблочкова» и «Трансформации трансформатора» мы тоже рассказывали). Получилась вполне современная схема электропередачи: двигатель – генератор — трансформатор – линия – трансформатор – нагрузка. В 1883 г. пустился в путь поезд по освещённой таким способом 23-километровой ветке Лондонского метро.

Но переменный ток встретил противодействие тогдашних электрических компаний и их идеолога (и акционера) Т. Эдисона, которые ориентировались на ток постоянный.

Однако промышленности объективно была необходима система генерации электроэнергии, её экономичной передачи на большие расстояния и разработка простого и высокоэффективного двигателя переменного тока,

В основу решения проблемы легли теоретические выводы итальянского физика Галилео Феррариса: два переменных тока, отличающихся по фазе на 90°, во вращающемся магнитном поле могут производить механическую работу. Созданные на этом принципе многофазные машины сочетали бы электрическую и механическую уравновешенность системы, снижение материалоёмкости из-за меньшего числа проводников и, в конечном счёте, надёжность и экономичность.

Серб Никола Тесла в 1888 г. построил двухфазные генератор и двигатель, у которых не было ни скользящих контактов, ни коммутатора либо коллектора, и только три провода вместо четырёх.

Русский Михаил Осипович Доливо-Добровольский создал вращающееся трёхфазное поле, более совершенное, чем двухфазное, в 1888 г. сделал первый трёхфазный синхронный генератор мощностью около 3 кВт, в 1889 — удивительно простой трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, принцип которого работает и в наши дни. Он исследовал соединения звездой и треугольником и экспериментировал с токами различной силы и с машинами с разным числом пар и полюсов. Вместо трёх однофазных трансформаторов изобрёл трёхфазный – сначала с радиальным расположением обмоток, потом – с параллельным (как сейчас).

Читайте также:  Постоянный ток закон джоуля ленца задачи

В 1891 году во время Франкфуртской электротехнической выставки состоялась триумфальная демонстрация всей системы. Трёхфазным током напряжением 8500 вольт удалось передать от гидротурбины мощностью в 300 л.с на Лауфенском водопаде на 175 км — во Франкфурт-на-Майне, с использованием трансформатора 150 кВА, энергию с коэффициентом полезного действия 77,4%. На выставке зажглась тысяча ламп, запитанных пониженным на выходе до 65 В напряжением, двигатель 75 кВт качал воду для декоративного водопада…

И промышленная электрификация пошла именно по трёхфазному пути, стала фактором глобализации экономики. (Кстати, в России такая электростанция — 4 генератора по 300 кВт, 250 В, 25 Гц — была задействована уже в 1893 году в Новороссийске. Она была самая мощная и современная в мире. Сегодня протяженность сетей 0,4—1150 кВ в России — 2,65 млн км).

Человечество идёт дальше, замахнулось на преодоление «коммерческого барьера» новых — высокотемпературных сверхпроводниковых технологий в электроэнергетике. Российская программа Единой национальной электрической сети на этом пути предполагает сокращение потерь энергии в 2 раза, снижение массогабаритных показателей оборудования, повышение надежности и срока эксплуатации систем… В США первая линия — 350 метров — на 34,5 кВ более года обеспечивала электроэнергией 25 тыс. жилых и офисных зданий. Сейчас запущена 600-метровая — 138 кВ, 2,4 кА, мощность 574 МВА.

А Доливо-Добровольский в последние годы жизни задумывался о дальних передачах… постоянного тока высокого напряжения по подземным кабелям.

Интересно, что Китай намерен построить на постоянном токе воздушную ЛЭП которая должна передавать 3000 МВт на расстояние 920 км. А московское правительство планирует заменить на подземные кабели тысячу километров опутавших столицу воздушных высоковольтных ЛЭП, — это вернёт 10% её территории, сейчас не используемой по санитарным нормам.

Источник

muzejsveta

Братский Музей Света

КАЖДУЮ ЛАМПОЧКУ СВЕТ УБИВАЕТ!

  • Recent Entries
  • Friends
  • Profile
  • Archive
  • Tags
  • Memories

30 ноября 1876 считается датой рождения первого трансформатора

Почтовая марка СССР, посвящённая П. Н. Яблочкову, 1951 год.

Павел Николаевич Яблочков — русский электротехник, военный инженер, изобретатель и предприниматель. Известен разработкой дуговой лампы (вошедшей в историю под названием «свеча Яблочкова») и другими изобретениями в области электротехники.

Не смотря на то, что самым выдающимся его изобретением является электрическая свеча, мир должен быть ему благодарен и за многие другие изобретения.

Так, в годы пребывания во Франции Павел Николаевич работал не только над изобретением и усовершенствованием электрической свечи, но и над решением других практических задач. Только за первые полтора года — с марта 1876 по октябрь 1877 — он подарил человечеству ряд других выдающихся изобретений и открытий.

П. Н. Яблочков сконструировал первый генератор переменного тока, который, в отличие от постоянного тока, обеспечивал равномерное выгорание угольных стержней в отсутствие регулятора. Первым применил переменный ток для промышленных целей. Создал трансформатор переменного тока (30 ноября 1876 года, дата получения патента, считается датой рождения первого трансформатора), электромагнит с плоской обмоткой и впервые использовал статистические конденсаторы в цепи переменного тока.

Открытия и изобретения позволили Яблочкову первому в мире создать систему «дробления» электрического света, то есть питания большого числа свечей от одного генератора тока, основанную на применении переменного тока, трансформаторов и конденсаторов.

Источник

Как «русский свет» залил всю Европу и добрался до Америки. История Павла Яблочкова

30 ноября 1876 года российский физик и исследователь Павел Яблочков получил очередной патент на свое изобретение. Вот уже почти 150 лет эта дата отмечается как день рождения трансформаторов переменного тока — устройств, без которых немыслима современная электроинфраструктура. Однако при жизни ученого это изобретение не получило должного признания — в отличие от легендарной «свечи Яблочкова», которая залила «русским светом» всю Европу и добралась до Америки, где вдохновила Эдисона на плагиат.

Отец готовил Павла Яблочкова к офицерской карьере. Сам Николай Павлович не смог окончить Морской кадетский конкурс из-за болезни и, как это часто бывает, надеялся реализовать свою мечту в сыне. А ведь в смышленом мальчике легко было угадать будущего великого изобретателя. Еще ребенком, до поступления в гимназию, Павел Яблочков смастерил для крестьян остроумный землемерный прибор, а потом придумал своего рода одометр для телеги — устройство, отсчитывающее пройденное расстояние.

Неудивительно, что из всех военных учебных заведений он выбрал именно инженерное училище. А потом всеми силами стремился попасть в военное Техническое гальваническое заведение в Кронштадте — единственное в то время в России учреждение, готовившее военных специалистов в области электротехники. Там тогда были сконцентрированы все те знания, что человечество успело к концу 1870-х годов накопить в области применения электрического тока.

Читайте также:  Аппарат для лечения диадинамическими токами дт 50 3 тонус 1 паспорт

Получив основательную подготовку, Яблочков уволился из армии и устроился на железную дорогу начальником телеграфной службы, чтобы все свободное время участвовать в экспериментах и исследованиях вместе со своими товарищами из кружка изобретателей при Московском политехническом музее.

Саратовского инженера всерьез занимала казавшаяся тогда немыслимой возможность освещения городских улиц с помощью электричества. Он долго пытался усовершенствовать регулятор Фуко, который тогда использовали в дуговых лампах. А однажды вызвался всю ночь дежурить на паровозе, чтобы с помощью прожектора освещать путь правительственному поезду, следовавшему из Москвы в Крым.

Убедившись, что дуговые лампы неудобны и бесперспективны, он закрылся в мастерской и принялся работать над более совершенными аккумуляторами, динамо-машинами и приборами, в которых использовался электролиз растворов поваренной соли. Последнее сыграло определяющую роль в изобретательской судьбе Павла Николаевича. Однажды во время опытов угли в электролитической ванне случайно коснулись друг друга, и вспыхнувшая между ними электрическая дуга ярко осветила лабораторию. Так родилась идея «свечи Яблочкова».

Русский гений в Париже

Павел Яблочков никогда не стремился к заграничному признанию, наоборот, всю жизнь он стремился содействовать техническому прогрессу в России. Однако целый ряд обстоятельств привел к тому, что самые свои важные изобретения он сделал в Париже и там же добился поистине всемирного успеха.

Трогательная комедия Аллы Суриковой «Чокнутые» рассказывает о том, как жадные и отсталые помещики пытаются помешать энтузиастам построить наивному и прекраснодушному инженеру первую в России железную дорогу. События этой ленты произошли за полвека до того, как Яблочков пытался внедрить в России электрическое уличное освещение, но в целом ему пришлось пережить примерно то же, что и героям «Чокнутых».

Фото предоставлены globallookpress.com

Однако вернемся к парижским успехам. В 1876 году Павел Яблочков завершил свою работу над принципиально новой электрической свечой и получил на нее французский патент № 112024. Его свеча была проще, удобнее, дешевле, чем все ранее существующие. Она даже позволяла окрашивать электрический свет в разные цвета. Демонстрация изобретения на лондонской выставке физических приборов стала триумфом.

Все европейские газеты вышли с заголовками «Свеча Яблочкова — вы должны это видеть!» «Новая эра в технике», «Северный свет, русский свет — чудо нашего времени» и даже «Россия — родина электричества».

«Свечи Яблочкова» начали производиться и продаваться в невероятных количествах. Их свет залил французские улицы и ипподромы. Каждый вечер толпы зевак собирались, чтобы посмотреть, как разом вспыхнут чистым и мягким светом фонари. Затем «русские огни» зажглись в Лондоне, Берлине, Риме, Вене — по всей Европе.

Поспорить с Эдисоном

Вскоре свет «свечи Яблочкова» достиг и берегов Америки. Истории точно известно, когда и от кого Томас Эдисон получил это принципиально новое устройство. И когда, внеся незначительные изменения, попытался выдать его за свое изобретение. Павел Яблочков даже изменил своей обычной скромности и выступил в американской печати, обвинив Эдисона в плагиате.

Это был нехарактерный для русского изобретателя поступок. Потому что он продолжал увлеченно и азартно проводить эксперименты. И делать изобретение за изобретением. Это ему человечество обязано генератором переменного тока, уже упомянутыми трансформаторами и другими неизменно остроумными и надежными устройствами.

Со временем, когда Эдисон в США доработал лампу накаливания, «свечи Яблочкова» ушли в небытие. Но другие творения саратовского гения продолжают работать до сих пор.

Незадолго до смерти Павел Николаевич Яблочков потратил все свое состояние, миллион рублей, чтобы выкупить свои заграничные патенты и тем самым упросить их распространение на родине.

Последние годы Яблочков жил в бедности, как и в юные годы. Но до последнего дня продолжал корпеть над чертежами. В конце 1930-х годов президент советской Академии наук Сергей Вавилов организовал экспедицию по саратовским селам и деревням, чтобы отыскать место захоронения своего выдающегося коллеги-физика. Тогда на могиле Павла Яблочкова был поставлен памятник, на котором высекли пророческие слова изобретателя:

«Электрический ток будет подаваться в дома как газ или вода».

Источник