История электротехники - Коллектив авторов

4.76. Папалекси Н.Д. Собрание трудов. М.: Изд-во АН СССР, 1948.

4.77. Поливанов К.М. Развитие теоретической электротехники // Очерки по истории энергетической техники СССР. М.: Госэнергоиздат, 1956. Вып. 19.

4.78. Поливанов К.М. Электростатика. М., 1947.

4.79. Поливанов К.М. Теоретические основы электротехники. М.: Энергия, 1972.

4.80. Поливанов К.М. Электродинамика вещественных сред. М.: Энергоатомиздат, 1988.

4.81. Попов А.С. Прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний в атмосфере // Электричество. 1896. № 13–14.

4.82. Поссе А.В. Схемы и режимы электропередач постоянного тока. Л.: Энергия, 1973.

4.83. Пухов Г.Е. Дифференциальные преобразования функций и уравнений. Киев: Наукова думка, 1980.

4.84. Ракитский Ю.В., Устинов СМ., Черноруцкий И.Г. Численные методы решения жестких систем. М.: Наука, 1979.

4.85. Rohrer R. Circuit Theory: An Introduction to the State Variable Approach to Network Theory. New York.: Mc.Graw Hill Book Company, 1969.

4.86. Рюденберг Р. Эксплуатационные режимы электроэнергетических систем. Л.: Энергия, 1981.

4.87. Сигорский В.П., Петренко А.И. Алгоритмы анализа электронных схем. М.: Сов. радио, 1976.

4.88. Синицкий Л.А. Элементы качественной теории нелинейных электрических цепей. Львов: Вища школа, 1975.

4.89. Сиротинский Л.И. Волновые процессы и внутренние перенапряжения в электрических системах. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959.

4.90. Смайт В. Электростатика и электродинамика М.: Изд-во иностр. лит., 1954.

4.91. Смуров А.А. Электротехника высокого напряжения и передача электрической энергии. М.-Л.: Гостехиздат, 1932.

4.92. Steinmetz C.P. Theorie und Rerechnung der Wechselstrom erscheinung. Berlin, 1900.

4.93. Стокер Дж. Нелинейные колебания в электрических системах. М.: Изд-во иностр. лит., 1952.

4.94. Столетов А.Г. Собрания сочинений. Т. 1. М.-Л.: Гостехиздат, 1948.

4.95. Стреттон Д.А. Теория электромагнетизма. Гостехиздат, 1948.

4.96. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.-Л.: Гостехиздат, 1932.

4.97. Тафт В.А. Вопросы теории электрических цепей с переменными параметрами и синтеза импульсных и цифровых автоматических регуляторов. М.: Изд-во АН СССР, 1960.

4.98. Tellegen B.D.H. A General Network Theorem with Applications // Phillips Res. Rept. 1952. №7.

4.99. Толстое Ю.Г. Теория электрических цепей. М.: Высшая школа, 1971.

4.100. Тозони О.В. Метод вторичных источников в электротехнике. М.: Энергия, 1975.

4.101. Трохименко Я.К. Метод обобщенных чисел и анализ линейных цепей. М.: Сов. радио, 1972.

4.102. Умов Н.А. Уравнения движения энергии. Одесса, 1874, М., 1874.

4.103. Френкель Я.И. Электродинамика. М.-Л.: ОНТИ, 1935.

4.104. Хаяси Т. Нелинейные колебания в физических системах. М.: Мир, 1988.

4.105. Heavisite О. Electromagnetic Theory. London, 1899.

4.106. Цыпкин Я.З. Теория импульсных систем. М.: Физматгиз, 1958.

4.107. Чуа Л., Пен-Мин Лин. Анализ электронных схем. М.: Энергия, 1980.

4.108. Шакиров М.А. Преобразование и диакоптика электрических цепей. Л.: Изд-во Ленингр. гос. университета, 1980.

4.109. Шидловский А.К., Кузнецов В.Г, Николаенко В.Г. Оптимизация несимметричных режимов систем электроснабжения. Киев: Hayкова думка, 1987.

4.110. Шимони К. Теоретическая электротехника. М.: Мир, 1964.

4.111. Эйнштейн А. Собрание научных трудов в 4-х т. М.: Наука, 1965.

Глава 5.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ

5.1. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА В КОНЦЕ XIX И В XX ВЕКЕ

5.1.1. ПЕРВАЯ ТРЕХФАЗНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Электрификация ведет свой отсчет времени с 1891 г., когда состоялось испытание трехфазной системы на Международной электротехнической выставке в г. Франкфурте-на-Майне (Германия) [5.1].

После многочисленных дискуссий о выборе рода тока для электропередачи было решено предложить фирме АЭГ, в которой в то время работал М.О. Доливо-Добровольский, передать посредством электричества энергию водопада на р. Неккар (близ местечка Лауфен) на территорию выставки во Франкфурт на расстояние 170 км. В Лауфене для этой цели выделялась турбина, дававшая полезную мощность 300 л.с. До этого времени дальность электропередачи не превышала 15 км, и некоторые компетентные специалисты полагали, что КПД установки может оказаться ниже 50%.

М.О. Доливо-Добровольскому предстояло в течение года спроектировать и построить асинхронный двигатель мощностью около 75 кВт и трехфазные трансформаторы мощностью 100–150 кВ∙А. Изготовление генератора было поручено главному инженеру швейцарского завода «Эрликон» Ч. Броуну, который сотрудничал с М.О. Доливо-Добровольским в области конструирования многофазных машин. Срок был чрезвычайно коротким, а задачи — весьма ответственными: во-первых, новая система тока должна была подвергнуться испытанию перед лицом представителей всего мира; во-вторых, масштабы испытания были невиданными. Двигатели и трансформаторы на такие мощности еще никогда не строились.

В августе 1891 г. на выставке впервые зажглись 1000 ламп накаливания, питаемых током от Лауфенской гидроэлектростанции (ГЭС); 12 сентября того же года двигатель М.О. Доливо-Добровольского привел в действие декоративный водопад. Налицо была своеобразная энергетическая цепь: небольшой искусственный водопад приводился в действие энергией естественного водопада, удаленного от первого на 170 км.

Что же представляла собой эта первая трехфазная линия?

На гидроэлектростанции в Лауфене энергия, развиваемая турбиной, передавалась через коническую зубчатую передачу на вал трехфазного синхронного генератора (мощность 230 кВ∙А, частота вращения 150 об/мин, напряжение 95 В, соединение обмоток звездой). В Лауфене и Франкфурте находилось по три трехфазных трансформатора с магнитопроводом призматической формы. Трансформаторы были погружены в баки, наполненные маслом.

Трехпроводная линия была выполнена на деревянных опорах со средним пролетом около 60 м. Медный провод диаметром 4 мм крепился на штыревых фарфорово-масляных изоляторах. Интересной деталью линии являлась установка плавких предохранителей со стороны высокого напряжения: в начале линии в разрыв каждого провода был включен участок длиной 2,5 м, состоявший из двух медных проволок диаметром 0,15 мм каждая. Для отключения линии во Франкфурте посредством простого приспособления устраивалось трехфазное короткое замыкание, плавкие вставки перегорали, турбина начинала развивать большую скорость, и машинист, заметив это, останавливал ее.

На выставочной площадке во Франкфурте был установлен понижающий трансформатор, от которого при напряжении 65 В питались 1000 ламп накаливания, расположенных на огромном щите. Здесь же был установлен трехфазный асинхронный двигатель Доливо-Доброволь-ского, приводивший в действие гидравлический насос мощностью около 100 л.с. Одновременно с этим мощным двигателем М.О. Доливо-Добровольский экспонировал асинхронный трехфазный двигатель мощностью около 100 Вт с вентилятором на его валу и двигатель мощностью 1,5 кВт с сидящим на его валу генератором постоянного тока.

Перед пуском электропередачи возникли неожиданные затруднения. Дело в том, что линия пересекала территории четырех германских земель, и местные власти очень опасались высокого напряжения. Люди испытывали страх перед деревянными столбами с табличками, на которых был изображен череп. Людей смущало и то, что оборудование на электростанции было заземлено, как заземлена была и нейтраль трансформатора. В связи с этим очень опасались обрыва провода и падения его на землю, хотя было разъяснено, что все опасности предусмотрены и линия надежно защищена. М.О. Доливо-Добровольскому пришлось провести опасный, но убедительный эксперимент. На границе двух земель собрались представители местных властей. Включили линию под напряжение и на глазах у присутствующих искусственным путем оборвали провод, который с яркой вспышкой упал на рельсы железной дороги. М.О. Доливо-Добровольский сейчас же подошел и поднял провод голыми руками — настолько он был уверен, что спроектированная им защита сработает надежно.

25 августа 1891 г. официальный пуск линии состоялся. Испытания электропередачи, которые проводились Международной комиссией, дали следующие результаты: минимальный КПД электропередачи (отношение мощности на вторичных зажимах трансформатора во Франкфурте к мощности на валу турбины в Лауфене) 68,5, максимальный 75,2%; линейное напряжение при испытаниях около 15 кВ, а при более высоком напряжении — 25,1 кВ максимальный КПД составил 78,9%.

Результаты испытаний электропередачи Лауфен — Франкфурт не только продемонстрировали возможности электрической передачи энергии, но и поставили точку в давнем споре. В борьбе «постоянный — переменный ток» победил переменный.

5.1.2. ВОЗНИКНОВЕНИЕ РАЙОННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Создание трехфазной системы — важнейший этап в развитии электротехники и электрификации. После закрытия Франкфуртской выставки электростанция в Лауфене перешла в собственность г. Хейльбронна, расположенного в 12 км от Лауфена и была пущена в эксплуатацию в начале 1892 г. На ней работали два одинаковых трехфазных синхронных генератора. Напряжение (фазное) при помощи трансформаторов повышалось с 50 до 5000 В. Электроэнергия использовалась для питания всей городской осветительной сети, а также ряда небольших заводов и мастерских. Понижающие трансформаторы устанавливались непосредственно у потребителей.