أول انتقال ثلاثي المراحل من Laufen إلى فرانكفورت

كان التجسيد الأكثر عمومية والأول تقنيًا للمبادئ الأساسية لتكنولوجيا التيار المتردد هو ناقل الحركة الشهير Laufen-Frankfurt ، والذي يعد مهمًا جدًا لإنشاء وتطوير الكل تكنولوجيا التكييف.

على مسافة 175 كم من فرانكفورت (بالقرب من مدينة هايلبرون) في مدينة لوفين ، كان هناك مصنع أسمنت صغير يستخدم طاقة نهر نيكار لاحتياجاته من الطاقة. في عام 1890 ، ظهرت فكرة نقل الطاقة في فرانكفورت وبدأ الصناعي والمخترع الألماني أوسكار فون مولر (1855-1934) في التفاوض مع العديد من الشركات في هذا الشأن.

في نهاية العام ، تقرر أن يزود مصنع الأسمنت توربينه إلى نيكار لهذا الغرض ، وستقوم شركة Maschinenfabrik Oerlikon بتوريد مولد كهربائي لشركة Laufen وشركة الكهرباء العامة (AEG) بمحرك كهربائي إلى فرانكفورت.

تم إنتاج خط النقل من Laufen إلى فرانكفورت بشكل مشترك من قبل الشركتين ، ولكن منذ الخطوات الأولى كان على الهندسة الكهربائية أن تواجه بعض الصعوبات.كان على أوسكار فون ميلر وغيره من المروجين لهذا العمل التغلب على عدد من العقبات التي وضعها ملاك الأراضي والشركات.

عمل المخترع الروسي ميخائيل أوسيبوفيتش دوليفو دوبروفولسكي (1861-1919) في شركة AEG منذ عام 1887. أثناء وجوده في هذه الشركة ، أكمل M. O. Dolivo-Dobrovolsky عمله الشهير على التيار ثلاثي الطور ، مما جعل المؤلف مشهورًا عالميًا وأحدث ثورة في تقنية استخدام ونقل الطاقة الكهربائية.

حصل على عدة براءات اختراع لمحولات ومحركات ومولدات ثلاثية الطور. من المثير للاهتمام أيضًا ملاحظة: لقد تم الحفاظ على تصميم المحول الخاص به حتى وقت قريب عمليًا دون تغييرات أساسية.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

كانت Dolivo-Dobrovolski هي أول من لفت الانتباه إلى حل تقني أدى إلى توفير كبير في خطوط الطاقة النحاسية - استخدام خطوط ثلاثية الطور لأنظمة نقل التيار المتردد. بفضله ، بدأت مرحلة جديدة في تطوير الشركة. AEG ، التي تبين أنها صاحبة الاحتكار لأهم براءات الاختراع في مجال النظام الحالي الجديد.

كان رد فعل الدوائر العلمية والتقنية والهندسية السائدة في ذلك الوقت سلبًا على مشروع النقل وتوقع أن يصل 5٪ فقط من الطاقة إلى فرانكفورت. كان هناك الكثير من القلق بشأن مصير خطوط الهاتف. بشكل عام ، واجه ناقل الحركة الأول ثلاثي الأطوار نفس المقاومة العدائية مثل خطوط السكك الحديدية الأولى ، وأول نقل تيار مباشر ، وما إلى ذلك.

ومع ذلك ، فإن الخط مبني. ويتكون من ثلاثة موصلات نحاسية معلقة على أعمدة بارتفاع 8 أمتار ، ويتطلب خط علوي ثلاثي الطور حوالي 3000 عمود ، و 9000 عازل زيت ، و 60 طنًا من الأسلاك النحاسية بقطر 4 مم. تم تشغيل شركة الطيران بشكل رئيسي عن طريق السكك الحديدية.

ينتقل التيار تحت جهد 8500 فولت (تم إجراء سلسلتين أخريين من التجارب حيث زاد جهد التيار المرسل إلى 15000 و 25000 فولت) من لاوفن في فرانكفورت أم ماين. تم إطلاق خط الطاقة ثلاثي المراحل في فرانكفورت خلال المعرض الدولي للكهرباء في عام 1891. أظهر هذا المعرض تيارًا ثلاثي المراحل كنظام جديد لأول مرة.

تم تصميم وبناء ناقل الحركة بالكامل بواسطة AEG و Maschinenfabrik Oerlikon تحت إشراف Oskar von Miller و Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. تم تصميم تركيب المحولات والمولدات وعوازل الزيت بواسطة Charles Brown Jr. (1863-1924) ، وهو مصمم ومهندس ومخترع ورجل أعمال ترك بصمة مشرقة في تاريخ التكنولوجيا.

تم الإطلاق الرسمي لأول نقل للطاقة الكهربائية عالي الجهد ثلاثي المراحل في المعرض الدولي للكهرباء والتقنية يوم الثلاثاء 25 أغسطس 1891 في تمام الساعة 12 ظهرًا. انتهى أول اختبار إطلاق قبل بضعة أيام.

في Laufen ، يغذي التوربينات مولد براون ثلاثي الأطوار. هذه سيارة نموذجية من التسعينيات. القرن التاسع عشر ، أحد أول المولدات ثلاثية الطور. هنا يدور المغناطيس الكهربائي أمام المحرك الثابت الذي يحيط به.

يتكون المحرك من 96 قضيبًا مترابطة في ثلاث لفات ، في كل منها تغير التيار مع تحول طور بمقدار 120 درجة. كان تيار الجزء الثابت عند التحميل الكامل يصل إلى 1400 أمبير ، الأمر الذي يتطلب استخدام قضبان نحاسية سميكة بقطر 30 مم تقريبًا وعزل مقاوم للحرارة باستخدام أنابيب الأسبستوس.

يتم توفير تيار الإثارة الذي توفره البطاريات إلى الدوار من خلال سلكين نحاسيين متصلان بحلقات أسطوانية في مقدمة المولد بالمحور. تم تصنيف المولد عند 150 دورة في الدقيقة.كان تردد التيار المتردد ثلاثي الأطوار 40 هرتز.

يوفر هذا المولد تيارًا يبلغ 55 فولت ، والذي يتم تعزيزه بواسطة محول. في فرانكفورت ، تم استخدام محول آخر إلى 65 فولت ، تم استخدام محولين مبردين بالزيت ، أحدهما 100 كيلو فولت أمبير من AEG والآخر 150 كيلو فولت أمبير من Maschinenfabrik Oerlikon.

محطة القطار في Laufen

في معرض كهربائي في فرانكفورت ، يتم تشغيل التيار بواسطة محرك Dolivo-Dobrovolsky ثلاثي الأطوار بقوة 100 حصان. القرية ، التي كانت تشغل مضخة هيدروليكية توفر المياه للشلال الزخرفي الذي يبلغ طوله عشرة أمتار.

كان أقوى محرك غير متزامن ثلاثي الأطوار في العالم في ذلك الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، أُضيء المعرض بـ 1000 مصباح كهربائي متوهج ، أحاطت هذه المصابيح بلافتة في الوسط كُتب عليها: "Laufen-Frankfurt Power Line". يوجد أدناه طول الخط - 175 كم ، وعلى الجانب - أسماء الشركات التي أجرت التجربة - "Oerlikon" و "AEG".

محرك كهربائي Dolivo-Dobrovolski

مخطط نقل Laufen-Frankfurt

تمت دراسة ناقل الحركة Laufen-Frankfurt على نطاق واسع. أجرت لجنة من الخبراء اختبارات تفصيلية للآلات.

استنتاجات هذه اللجنة هي كما يلي: نقل الطاقة الكهربائية لمسافة 170 كم عن طريق التيار المتردد بجهد 8500 فولت مع الأسلاك النحاسية العارية يسلم 68.5٪ إلى 75.2٪ من الطاقة المتولدة في لوفين إلى فرانكفورت. كانت خسائر النقل محدودة بمقاومة الأسلاك. كان تأثير القدرة ضئيلًا تمامًا. كان ناقل الحركة سلسًا وآمنًا وصحيحًا بجهد يبلغ عدة مئات من الفولتات ومسافة عدة أمتار.

كان هذا الاستنتاج ذا أهمية تاريخية كبيرة ، لأنه من خلال ناقل الحركة Laufen-Frankfurt ، تم الجمع بين جميع توصيلات الهندسة الكهربائية الجديدة ، بما في ذلك مولد ومحرك ثلاثي الأطوار ، ومحول ، وجهد تيار متردد عالي الجهد.

أظهر دينامو تشارلز براون ثلاثي المراحل كفاءة بنسبة 93.5٪ وفقًا لوثائق لجنة التحقق. كانت الحمولة 190 لترًا. ج- كفاءة المحولات 96٪.

مبدأ تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهرباء وإعادة تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية ، وهو المبدأ المتجسد في الثورة التي تنتجها الكهرباء ، تم إعطاؤه شكلاً مناسبًا في تكنولوجيا التيار المتناوب.تكنولوجيا التيار المتردد نفسها ، بدءًا من هذا النقل ، تم تطويرها تحت النموذج من ثلاث مراحل الهندسة الكهربائية.

في المؤتمر ، الذي عقد بالتزامن مع المعرض ، قدم M. O. Dolivo-Dobrovolsky تقريرًا كبيرًا أوضح فيه أسس نظرية الدوائر الحالية ثلاثية الطور. كان خطابه بمثابة نقطة انطلاق للعديد من الأعمال والتطورات النظرية اللاحقة في هذه الصناعة الجديدة.

كان أهم حدث للمعرض هو "المؤتمر الدولي لمهندسي الكهرباء لعام 1891 في فرانكفورت أم ماين" ، والذي عقد خلال الأسبوع من 7 إلى 12 سبتمبر.

زيارة محطة توليد الكهرباء في لوفن من قبل المشاركين في المؤتمر الدولي لمهندسي الكهرباء. تشارلز براون (الصف العلوي الرابع من اليمين). المقدمة: إميل راثيناو (السادس من اليسار) مارسيل ديبريس (السابع من اليسار) ، جيسبرت كاب (خلف الاثنين أعلاه) ، الدكتور جون هوبكنسون (الثامن على اليسار) ، خلفه مباشرة - بيتر إميل هوبر ، ويليام هنري بريس (الثاني من اليمين) ، مدير مكتب البريد فريدريش إيبرت (الأول من اليمين).

تم تحديد النقطة الأخيرة في أعمال معرض فرانكفورت من خلال "تقرير رسمي" مفصل من مجلدين ، يعكس جميع التفاصيل تنظيمه وعمله وتغطيته الصحفية.

تم بناء مولدات التيار الكهربائي بواسطة Gram ومصممين آخرين منذ السبعينيات. القرن التاسع عشر. في الثمانينيات ، ظهرت العديد من التصميمات الجديدة (Cypernovsky ، Morday ، Forbes ، Thomson ، Ferranti ، إلخ).

سيارة فيرانتي

بذل البروفيسور الإيطالي جاليليو فيراريس ومهندس أمريكي من صربيا قصارى جهدهما لفهم أسباب دوران المجال المغناطيسي. نيكولا تيسلا... بشكل مستقل عن بعضهم البعض ، توصلوا إلى نتائج مماثلة. في وقت واحد تقريبًا ، في عام 1888 ، أبلغوا عن عملهم. يصف نيكولا تيسلا أنظمة متعددة الأطوار. ومع ذلك ، فهو يعتبر أيضًا أن المرحلتين هي الأنسب.

تم اعتماده في مصنع نياجرا للطاقة الكهرومائية ، والذي كان ضخمًا في وقته ، تم بناؤه في أمريكا ، وكذلك في العديد من المنشآت الأخرى في أوروبا. ومع ذلك ، بعد فترة وجيزة من النقل الأول للتيار ثلاثي الطور من Laufen إلى فرانكفورت ، أثبتت الأنظمة ثلاثية الطور الشائعة في أوروبا مزاياها وأجبرت الأمريكيين على تحويل "أنظمة Tesla" إلى تيار ثلاثي الطور.

في التسعينيات ، تحولوا من مولدات التيار المتردد أحادية الطور إلى مولدات متعددة الأطوار. في هذه الحالة ، يعود الفضل الرئيسي إلى Dolivo-Dobrovolsky - قبله استخدموا اتصالًا رخيصًا للآلات أحادية الطور.

بعد المعرض ، تم استخدام المولد لتشغيل هايلبرون ، والتي أصبحت بذلك أول مدينة في العالم تحصل على طاقة ثلاثية الطور. المولد الأصلي موجود حاليًا في المتحف الألماني في ميونيخ.

مولد لوفين في المتحف

يمكننا أن نقول ذلك بأمان في الفترة من 1888 إلى 1891تم تطوير جميع العناصر الأساسية لنظام كهربائي ثلاثي الطور ، والتي احتفظت بأهميتها بالكامل وتستخدم على نطاق واسع وتطويرها اليوم.

يوضح نقل الطاقة الكهربائية من Laufen إلى Frankfurt am Main بشكل مقنع إمكانية حل أساسي للمشكلة المعقدة لإنتاج الكهرباء المركزية ونقلها عبر مسافات طويلة.

تكمن أهمية المعرض في فرانكفورت أيضًا في حقيقة أنه كان له تأثير كبير على الرأي العام. يعتبر المعاصرون معرض فرانكفورت نقطة تحول حاسمة في تاريخ إمدادات الكهرباء. أصبحت الهندسة الكهربائية تقنية رائدة. ظهرت شركات التكييف كفائزين ، وبدأت الشركات التي تعمل بالتيار المستمر على وجه السرعة في الحصول على تراخيص لتكنولوجيا التيار المتردد.

لخص إميل راثيناو نجاح نقل الطاقة عبر هذه المسافة الكبيرة: "إن التطورات الأخيرة ستمكننا من بناء مراكز رائعة لإنتاج الطاقة في كل مكان - في الجبال وعلى شاطئ البحر ، لتسخير طاقة الجداول الجبلية والمد والجزر ، وفي الأكثر - منحدرات الأنهار العظيمة - لتحويلها ، التي كانت حتى الآن مضيعة للطاقة ، إلى كهرباء مفيدة ، لنقلها إلى أي مسافة ، وهناك لتوزيعها واستخدامها بأي شكل من الأشكال. »

مع النقل التجريبي للتيار المتردد ثلاثي الأطوار من Laufen إلى فرانكفورت في عام 1891 ، بدأت كل الكهرباء الحديثة.