Рассказы об электричестве
Шрифт:
В 1882 году, когда городские власти Мюнхена решили устроить в столице Баварии «электрическую» выставку, для демонстрационной электропередачи выбрали линию телеграфа. Организатор выставки инженер Оскар фон Миллер пригласил Депре, с которым был знаком еще по парижской выставке прошлого года.
В Мисбахе на шахтах имелась небольшая паровая машина, мощностью в две лошадиные силы, и динамо-машина Грамма постоянного тока. В принципе она могла развивать до 2000 вольт электродвижущей силы.
Но что поставить на выставке в качестве демонстрации переданной на расстояние силы? Устроители задумывают взять вторую,
Вы можете улыбнуться: странный, дескать, способ демонстрации. Но здесь, по-видимому, вступали в силу национальные привязанности — немцы обожают водопады. Я был свидетелем, как почтенные обыватели выезжают в субботу за город, чтобы выпить кружку пива под шум падающей воды. Время от времени ее спускает из накопителя бармен с помощью обычного поплавкового затвора от бачка, веревка к которому спрятана за пивной стойкой. Вы бы видели, как радуются эти люди, когда начинает работать «вассерфалль», как кричат «ура» и поднимают кружки… за падающую с высоты двух-трех метров воду!
Миллер собирался перекачивать воду на высоту четырех метров!
К сожалению, машина Грамма на шахтах Мисбаха была старой и шелковая изоляция ее проводов сомнительной. Депре тянул и тянул с началом эксперимента, пока 10 сентября из Нью-Йорка не пришло известие о пуске Эдисоном первой в мире «фабрики электричества». Так называли тогда электростанции, обслуживающие клиентов энергией. Шесть динамо-машин конструкции Эдисона по 125 лошадиных сил каждая должны были обеспечить питанием несколько тысяч ламп, 617 подъемных машин и 55 лифтов. Правда, расстояние от всех абонентов не превышало нескольких километров. Поэтому Эдисон не боялся потерь в подземных кабелях. Но все равно дальше оттягивать демонстрацию было нельзя.
15 сентября у бетонного ложа искусственного водопада, декорированного зеленью и снабженного вывеской «Марсель Депре. Силовая электропередача Мисбах-Мюнхен. Расстояние — 57 километров» собрались люди. Вечером, когда последние посетители покинули выставку, Миллер послал по телеграфной линии сигнал, и вслед за тем двигатель заработал. Несколько минут спустя по бетону вниз полились первые струи поднятой воды. Браво! Что из того, что установка работала с перебоями, что передача энергии шла с КПД всего 22 %. Это было началом начал и исходным пунктом для многих дальнейших работ в этой области.
В тот же день Миллер послал телеграмму: «Париж, Академия наук. Мы счастливы сообщить вам, что опыт Марселя Депре, имевший целью передачу силы по обыкновенной телеграфной проволоке из Мисбаха в Мюнхен на расстояние 57 километров, полностью удался.
Комитет специальных электрических исследований.
Секретарь О. Миллер».
В общем-то, конечно, несмотря на ликование устроителей, опыт не удался. Вернее, результаты его были очень уж ничтожными. Изоляция машины Грамма была действительно ненадежной, и Депре не решился поднять напряжение выше 1500 вольт. Паровая машина сломалась на следующий же день. Сопротивление проводов линии было велико, и оно съедало большую часть мощности, вырабатываемой генератором. Здесь главное заключалось в том, что Депре не смог поднять напряжение. Чем выше напряжение и меньше передаваемый по линии ток, тем меньше в ней потери. Это был важнейший вывод, к которому пришли Лачинов и Депре.
Несколько лет спустя соотечественник Депре Ипполит Фонтен повторил опыт Депре. Он взял те же условия — передать 100 лошадиных сил на 50 километров при коэффициенте полезного действия 50 %. Он не стал строить специальную машину на задуманное напряжение в 6000 вольт, а соединил последовательно четыре машины, каждая из которых развивала по 1500 вольт, и получил требуемое напряжение. Также и на приемном конце он соединил последовательно три двигателя. Фонтену удалось доказать требуемое.
И все-таки именно Депре дал толчок практикам-электрикам к их работам по передаче электроэнергии на большие расстояния. В 1883 году в письме редактору партийной газеты «Социал-демократ» Э. Бернштейну Фридрих Энгельс писал: «…это колоссальная революция. Паровая машина научила нас превращать тепло в механическое движение, но использование электричества откроет нам путь
4
Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 27. с. 289.
Мы с вами свидетели того, как сбылись и сбываются эти предсказания.
Депре не прекратил своей деятельности. Он предпринял еще целый ряд опытов, постепенно повышая напряжение. Самой значительной из его работ была линия Крейль-Париж, осуществленная в 1885 году. По ней передавалась мощность около 50 лошадиных сил на расстояние 56 километров при напряжении 6000 вольт. Однако и на этот раз коэффициент полезного действия был не выше 50 %.
Надо сказать, что неудачи его опытов вызвали среди довольно значительной части электриков скептическое отношение вообще к возможностям передачи энергии на дальние расстояния. Появились даже теоретические попытки доказать, что КПД в 50 % является предельным… Однако все эти трудности заключались, как мы сегодня понимаем, лишь в технических возможностях того времени. Прежде всего хорошо изученный и удовлетворяющий всем потребностям промышленности постоянный ток не допускал трансформации. Его напряжение было то, которое снималось с клемм электрической машины. А они давали в конце прошлого столетия не более 6000 вольт. Высокое напряжение постоянного тока трудно было использовать и потребителям. Последовательное соединение их было по большей части неудобным.
Выход был: требовалось перейти к переменному току. Его применение началось по инициативе П. Н. Яблочкова. Я уже рассказывал, что переменный ток был удобнее для питания «свечей Яблочкова». Но самое замечательное свойство переменного тока — его способность к трансформации. И здесь, после работ Фарадея, после создания Якоби и Румкорфом первых индукционных катушек, Яблочков показал путь к практическому применению трансформаторов. Они могли служить целям разделения цепей генератора и потребителя для так называемого дробления света.
В течение нескольких лет в разных странах инженеры-электрики разрабатывали конструкции трансформаторов с замкнутыми магнитными системами. И это позволило приступить к строительству центральных электрических станций переменного тока.
Правда, применялся переменный электрический ток пока только для освещения. Двигателей, работающих на нем, практически не существовало. Дело заключалось в трудностях принципиального характера. Однофазный двигатель не имеет пускового вращательного момента, то есть не может самостоятельно запускаться. И это обстоятельство, естественно, затрудняло возможность его применения. Решить проблему мог только переход к новой комплексной области электротехники — к технике трехфазного тока.