การส่งสัญญาณสามเฟสครั้งแรกจากเลาเฟนไปยังแฟรงก์เฟิร์ต

ศูนย์รวมทางเทคนิคทั่วไปและเป็นครั้งแรกของหลักการที่อยู่ภายใต้เทคโนโลยี AC คือระบบส่งกำลัง Laufen-Frankfurt ที่มีชื่อเสียง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างและพัฒนาทั้งหมด เทคโนโลยีเอซี.

ที่ระยะทาง 175 กม. จากแฟรงก์เฟิร์ต อัม ไมน์ (ใกล้เมืองไฮล์บรอนน์) ในเมืองเลาเฟิน มีโรงงานปูนซีเมนต์ขนาดเล็กที่ใช้พลังงานจากแม่น้ำเนคคาร์สำหรับความต้องการด้านพลังงาน ในปี พ.ศ. 2433 ความคิดเรื่องระบบส่งกำลังในแฟรงค์เฟิร์ตเกิดขึ้น และออสการ์ ฟอน มึลเลอร์ นักอุตสาหกรรมและนักประดิษฐ์ชาวเยอรมัน (พ.ศ. 2398-2477) ได้เริ่มเจรจากับบริษัทต่างๆ ในเรื่องนี้

ในตอนท้ายของปี มีการตัดสินใจว่าโรงงานซีเมนต์จะจัดหากังหันให้กับ Neckar สำหรับสิ่งนี้ Maschinenfabrik Oerlikon จะจัดหาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้กับ Laufen และบริษัท General Electric (AEG) มอเตอร์ไฟฟ้าให้กับแฟรงค์เฟิร์ต

สายส่งไฟฟ้าจากเลาเฟินไปยังแฟรงก์เฟิร์ตผลิตร่วมกันโดยทั้งสองบริษัท แต่จากขั้นตอนแรก วิศวกรรมไฟฟ้าต้องเผชิญกับความยากลำบากบางประการออสการ์ ฟอน มิลเลอร์และผู้ให้การสนับสนุนธุรกิจนี้ต้องฝ่าฟันอุปสรรคมากมายที่เจ้าของที่ดินและธุรกิจตั้งขึ้น

นักประดิษฐ์ชาวรัสเซีย Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 — 1919) ทำงานในบริษัท AEG ตั้งแต่ปี 1887 ในขณะที่อยู่ใน บริษัท นี้ M. O. Dolivo-Dobrovolsky ได้ทำงานที่มีชื่อเสียงของเขาเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าสามเฟสซึ่งทำให้ผู้เขียนมีชื่อเสียงไปทั่วโลกและปฏิวัติเทคนิคการใช้และการส่งพลังงานไฟฟ้า

เขาได้รับสิทธิบัตรหลายฉบับสำหรับหม้อแปลงสามเฟส มอเตอร์ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสนใจที่ควรทราบ: การออกแบบหม้อแปลงได้รับการเก็บรักษาไว้จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงพื้นฐาน

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Dolivo-Dobrovolski เป็นคนแรกที่ดึงความสนใจไปที่โซลูชันทางเทคนิคที่นำไปสู่การประหยัดอย่างมากในสายไฟฟ้าทองแดง นั่นคือการใช้สายสามเฟสสำหรับระบบส่งไฟฟ้ากระแสสลับ ต้องขอบคุณเขา เวทีใหม่ในการพัฒนาบริษัทจึงเริ่มต้นขึ้น AEG ซึ่งกลายเป็นผู้ผูกขาดสิทธิบัตรที่สำคัญที่สุดในด้านระบบปัจจุบันใหม่

แวดวงวิทยาศาสตร์ เทคนิค และวิศวกรรมกระแสหลักในขณะนั้นมีปฏิกิริยาในทางลบต่อโครงการสายส่งไฟฟ้า และคาดการณ์ว่าจะมีพลังงานเพียง 5% เท่านั้นที่จะไปถึงแฟรงก์เฟิร์ต มีความกังวลมากเกี่ยวกับชะตากรรมของสายโทรศัพท์ โดยทั่วไป การส่งสัญญาณสามเฟสแรกจะพบกับการต่อต้านที่ไม่เป็นมิตรเช่นเดียวกับทางรถไฟสายแรก การส่งไฟฟ้ากระแสตรงสายแรก และอื่นๆ

อย่างไรก็ตามสายถูกสร้างขึ้น ประกอบด้วยตัวนำทองแดงสามตัวแขวนอยู่บนเสาที่ความสูง 8 ม. สายไฟเหนือศีรษะสามเฟสต้องใช้เสาประมาณ 3,000 เสา ฉนวนน้ำมัน 9,000 เส้น และลวดทองแดงเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. 60 ตัน สายการบินดำเนินการโดยรถไฟเป็นหลัก

กระแสถูกส่งภายใต้แรงดันไฟฟ้า 8500 V (จากนั้นทำการทดลองอีกสองชุดซึ่งแรงดันไฟฟ้าของกระแสที่ส่งเพิ่มขึ้นเป็น 15,000 และ 25,000 V) จาก Laufen ในแฟรงค์เฟิร์ตอัมไมน์ สายไฟสามเฟสเปิดตัวในแฟรงก์เฟิร์ตระหว่างงาน International Electrotechnical Exhibition ในปี พ.ศ. 2434 นิทรรศการนี้แสดงให้เห็นถึงกระแสไฟสามเฟสในฐานะระบบใหม่เป็นครั้งแรก

ระบบส่งกำลังทั้งหมดได้รับการออกแบบและสร้างโดย AEG และ Maschinenfabrik Oerlikon ภายใต้การดูแลของ Oskar von Miller และ Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky การติดตั้งหม้อแปลง เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และฉนวนน้ำมันได้รับการออกแบบโดย Charles Brown Jr. (1863 — 1924) นักออกแบบและวิศวกร นักประดิษฐ์ และผู้ประกอบการที่ทิ้งร่องรอยไว้ในประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยี

การเปิดตัวระบบส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูงสามเฟสอย่างเป็นทางการครั้งแรกที่งาน International Electrotechnical Exhibition จัดขึ้นในวันอังคารที่ 25 สิงหาคม พ.ศ. 2434 เวลา 12.00 น. การทดสอบครั้งแรกสิ้นสุดลงเมื่อสองสามวันก่อนหน้านี้

ที่ Laufen กังหันจะป้อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Braun แบบสามเฟส นี่คือรถทั่วไปจากยุค 90 ศตวรรษที่ XIX หนึ่งในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟสเครื่องแรก ที่นี่แม่เหล็กไฟฟ้าจะหมุนด้านหน้าของกระดองที่อยู่รอบๆ

กระดองประกอบด้วย 96 แท่งที่เชื่อมต่อกันในขดลวดสามเส้นซึ่งแต่ละอันจะเปลี่ยนกระแสด้วยการเปลี่ยนเฟส 120 ° กระแสสเตเตอร์ที่โหลดเต็มสูงถึง 1,400 A ซึ่งต้องใช้แท่งทองแดงหนาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเกือบ 30 มม. และฉนวนทนความร้อนโดยใช้ท่อใยหิน

กระแสกระตุ้นจากแบตเตอรี่จะถูกส่งไปยังโรเตอร์ผ่านสายทองแดงสองเส้นซึ่งติดอยู่กับวงแหวนลูกกลิ้งที่ด้านหน้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังเพลา เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้รับการจัดอันดับที่ 150 รอบต่อนาทีความถี่ของกระแสสลับสามเฟสคือ 40 Hz

เครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้ให้กระแส 55 V ซึ่งเพิ่มโดยหม้อแปลง ในแฟรงก์เฟิร์ต หม้อแปลงอีกตัวลดขนาดลงเหลือ 65 โวลต์ มีการใช้หม้อแปลงระบายความร้อนด้วยน้ำมัน 2 ตัว โดย AEG 100 kVA หนึ่งตัว และอีก 150 kVA จาก Maschinenfabrik Oerlikon

สถานีรถไฟในเลาเฟิน

ที่งานแสดงไฟฟ้าในแฟรงก์เฟิร์ต กระแสไฟขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ Dolivo-Dobrovolsky สามเฟส 100 แรงม้า หมู่บ้านซึ่งใช้ปั๊มไฮโดรลิคที่จ่ายน้ำสำหรับน้ำตกประดับไฟสว่างไสวสูงสิบเมตร

เป็นมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสที่ทรงพลังที่สุดในโลกในขณะนั้น นอกจากนี้ นิทรรศการยังได้รับแสงสว่างจากหลอดไฟฟ้าแบบหลอดไส้ 1,000 ดวง โคมไฟเหล่านี้ล้อมรอบป้ายตรงกลางที่มีข้อความว่า: "Laufen-Frankfurt Power Line" ด้านล่างนี้คือความยาวของเส้น - 175 กม. และด้านข้าง - ชื่อของ บริษัท ที่ทำการทดลอง - "Oerlikon" และ "AEG"

มอเตอร์ไฟฟ้า Dolivo-Dobrovolski

รูปแบบการส่ง Laufen-Frankfurt

การส่ง Laufen-Frankfurt ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง คณะกรรมการผู้เชี่ยวชาญดำเนินการทดสอบเครื่องจักรโดยละเอียด

ข้อสรุปของคณะกรรมการนี้มีดังต่อไปนี้: การส่งพลังงานไฟฟ้าในระยะทาง 170 กม. โดยไฟฟ้ากระแสสลับที่แรงดันไฟฟ้า 8500 V ด้วยลวดทองแดงเปลือยให้พลังงาน 68.5% ถึง 75.2% ที่สร้างจาก Laufen ถึงแฟรงค์เฟิร์ต การสูญเสียการส่งสัญญาณถูกจำกัดโดยความต้านทานของสายไฟ ผลกระทบของความจุนั้นเล็กน้อยมาก การส่งเป็นไปอย่างราบรื่น ปลอดภัย และถูกต้องด้วยแรงดันไฟฟ้าหลายร้อยโวลต์และระยะทางหลายเมตร

ข้อสรุปนี้มีความสำคัญทางประวัติศาสตร์อย่างยิ่ง เนื่องจากผ่านการส่งสัญญาณ Laufen-Frankfurt ได้รวมการเชื่อมต่อทั้งหมดของวิศวกรรมไฟฟ้าใหม่ รวมถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและมอเตอร์สามเฟส หม้อแปลง และแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันสูง

ไดนาโมสามเฟสของ Charles Brown แสดงประสิทธิภาพ 93.5% ตามเอกสารของคณะกรรมการตรวจสอบ โหลดได้ 190 ลิตร ค. ประสิทธิภาพของหม้อแปลงคือ 96%

หลักการของการแปลงพลังงานกลเป็นไฟฟ้าและการแปลงพลังงานไฟฟ้ากลับเป็นพลังงานกลซึ่งเป็นหลักการที่รวมอยู่ในการปฏิวัติที่ผลิตโดยไฟฟ้าได้รับรูปแบบที่เพียงพอในเทคโนโลยีกระแสสลับ เทคโนโลยี AC เองเริ่มต้นด้วยการส่งสัญญาณนี้พัฒนาภายใต้รูปแบบ ของวิศวกรรมไฟฟ้าสามเฟส.

ในการประชุมซึ่งจัดขึ้นพร้อมกับนิทรรศการ M. O. Dolivo-Dobrovolsky จัดทำรายงานขนาดใหญ่ซึ่งเขาได้สรุปรากฐานของทฤษฎีวงจรกระแสสามเฟส สุนทรพจน์ของเขาเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับงานทางทฤษฎีและการพัฒนาในอุตสาหกรรมใหม่นี้ตามมามากมาย

งานที่สำคัญที่สุดของนิทรรศการคือ "1891 International Congress of Electrical Engineers at Frankfurt am Main" ซึ่งจัดขึ้นระหว่างวันที่ 7-12 กันยายน

การเยี่ยมชมโรงไฟฟ้าในเลาเฟินโดยผู้เข้าร่วมการประชุม International Congress of Electrical Engineers Charles Brown (แถวบนที่สี่จากขวา) เบื้องหน้า: Emile Rathenau (ที่ 6 จากซ้าย) Marcel Despres (ที่ 7 จากซ้าย), Gisbert Kapp (ด้านหลังทั้งสองด้านบน), Dr. John Hopkinson (ที่ 8 จากซ้าย) ด้านหลังเขา — Peter Emile Huber, William Henry Preece (ที่ 2 จากขวา) นายไปรษณีย์ ฟรีดริช เอแบร์ท (ที่ 1 จากขวา)

จุดสุดท้ายในการทำงานของนิทรรศการแฟรงก์เฟิร์ตถูกกำหนดโดย "รายงานอย่างเป็นทางการ" สองเล่มโดยละเอียดในรายละเอียดทั้งหมดที่สะท้อนถึงองค์กร การทำงาน และการรายงานข่าว

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับถูกสร้างขึ้นโดย Gram และนักออกแบบคนอื่นๆ ตั้งแต่ปี 1970 ศตวรรษที่สิบเก้า ในปี 1980 มีการออกแบบใหม่มากมาย (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti ฯลฯ )

รถของเฟอร์รานติ

กาลิเลโอ เฟอร์รารีส ศาสตราจารย์ชาวอิตาลีและวิศวกรชาวอเมริกันจากเซอร์เบียพยายามอย่างเต็มที่เพื่อทำความเข้าใจสาเหตุของการหมุนของสนามแม่เหล็ก นิโคลา เทสลา… พวกเขาบรรลุผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันโดยเป็นอิสระจากกันและกัน เกือบจะพร้อมกันในปี พ.ศ. 2431 พวกเขารายงานงานของพวกเขา Nikola Tesla อธิบายระบบโพลีเฟสต่างๆ อย่างไรก็ตามเขายังถือว่าสองเฟสเหมาะสมที่สุด

มันถูกนำไปใช้ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ Niagara ซึ่งมีขนาดใหญ่มากในช่วงเวลานั้น สร้างขึ้นในอเมริกา เช่นเดียวกับการติดตั้งอื่นๆ อีกหลายแห่งในยุโรป อย่างไรก็ตาม ไม่นานหลังจากการถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าสามเฟสครั้งแรกจากเลาเฟินไปยังแฟรงก์เฟิร์ต ระบบสามเฟสทั่วไปในยุโรปได้พิสูจน์ให้เห็นถึงข้อได้เปรียบของพวกเขา และบังคับให้ชาวอเมริกันเปลี่ยน "ระบบเทสลา" เป็นกระแสสามเฟส

ในปี 1990 พวกเขาเปลี่ยนจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบเฟสเดียวเป็นแบบหลายเฟส ในกรณีนี้เครดิตหลักเป็นของ Dolivo-Dobrovolsky - ก่อนหน้านี้พวกเขาใช้การเชื่อมต่อราคาถูกของเครื่องเฟสเดียว

หลังจากการจัดนิทรรศการ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกใช้เพื่อจ่ายไฟให้ไฮล์บรอนน์ ซึ่งกลายเป็นเมืองแรกในโลกที่ได้รับไฟฟ้าสามเฟส ปัจจุบันเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดั้งเดิมตั้งอยู่ในพิพิธภัณฑ์เยอรมันในมิวนิค

เครื่องกำเนิด Laufen ในพิพิธภัณฑ์

เราสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่าในช่วงปี พ.ศ. 2431 ถึง พ.ศ. 2434องค์ประกอบพื้นฐานทั้งหมดของระบบไฟฟ้าสามเฟสได้รับการพัฒนาขึ้น ซึ่งยังคงรักษาความสำคัญไว้ได้อย่างสมบูรณ์และมีการใช้และพัฒนาอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

การส่งพลังงานไฟฟ้าจากเลาเฟนไปยังแฟรงก์เฟิร์ต อัม ไมน์แสดงให้เห็นอย่างน่าเชื่อถือถึงความเป็นไปได้ของการแก้ปัญหาพื้นฐานสำหรับปัญหาที่ซับซ้อนของการผลิตไฟฟ้าแบบรวมศูนย์และการส่งพลังงานไฟฟ้าในระยะทางไกล

ความสำคัญของการจัดนิทรรศการในแฟรงก์เฟิร์ตยังอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่ามีผลกระทบอย่างมากต่อความคิดเห็นของสาธารณชน ผู้ร่วมสมัยถือว่านิทรรศการแฟรงก์เฟิร์ตเป็นจุดเปลี่ยนที่สำคัญในประวัติศาสตร์ของการจัดหาไฟฟ้า วิศวกรรมไฟฟ้ากำลังกลายเป็นเทคโนโลยีชั้นนำ บริษัท AC กลายเป็นผู้ชนะ และบริษัท DC-only เริ่มได้รับใบอนุญาตสำหรับเทคโนโลยี AC อย่างเร่งด่วน

Emil Rathenau สรุปความสำเร็จของการส่งพลังงานในระยะทางไกลดังกล่าว: "ความก้าวหน้าล่าสุดจะช่วยให้เราสร้างศูนย์ผลิตพลังงานอันงดงามได้ทุกที่ ทั้งบนภูเขาและบนชายฝั่ง เพื่อควบคุมพลังงานจากลำธารและกระแสน้ำบนภูเขา และที่ มากที่สุด - แม่น้ำที่เชี่ยวกราก - เพื่อเปลี่ยนพวกมัน, จนบัดนี้เป็นพลังงานที่สูญเปล่า, เป็นไฟฟ้าที่มีประโยชน์, เพื่อขนส่งไปยังที่ห่างไกล, และที่นั่นเพื่อแจกจ่ายและใช้ประโยชน์ในทางใดทางหนึ่ง. »

ด้วยการนำร่องโอนไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสจากเลาเฟนไปยังแฟรงก์เฟิร์ตในปี พ.ศ. 2434 การผลิตกระแสไฟฟ้าสมัยใหม่ทั้งหมดจึงเริ่มต้นขึ้น