Мир электричества - Анатолий Томилин

Затем освоить передачу электроэнергии на расстояние, чтобы использовать ее главное преимущество. И передавать так, чтобы в линии передачи не терялась большая часть энергии, вырабатываемой машинами, то есть добиться высокого коэффициента полезного действия – КПД. А уж потом придумывать приборы и аппараты, которые будут потреблять электроэнергию на приемном конце линии и превращать ее в другие виды необходимой человеку энергии: в свет, в тепло и холод, в механическую силу и движение, в технологический процесс, и так далее, и тому подобное. Позже от простого электрического телеграфа люди перейдут к передаче сообщений с помощью электромагнитных волн, придумают радиолампы, от них уйдут к транзисторам и интегральным схемами дальше по пути микроминиатюризации, к технологиям на молекулярном уровне, вернувшись к лягушкам Гальвани, ученые перейдут к объединению с биологией… Но здесь история уже заканчивается и наступает черед фантастики. А это не наша тема. Мы с вами пока находимся во второй половине XIX столетия, ближе ко второй его трети.

Рукотворное освещение

Мы помним, что честь открытия вольтовой дуги принадлежит Василию Владимировичу Петрову, профессору физики Петербургской медико-хирургической академии, о чем он сам и написал в своей книге «Известия о гальванивольтовских опытах», изданной в 1803 году. Семь лет спустя то же открытие независимо от Петрова повторил и продемонстрировал своим коллегам английский ученый Гемфри Дэви. Это было начало XIX столетия. Между тем первые практически пригодные дуговые лампы появились лишь полвека спустя. В чем же причина такой задержки?

Как ни странно, люди довольно долго не умели ценить свет. Примитивная жизнь древнего общества в основном начиналась с восходом солнца и продолжалась до наступления темноты. С возникновением городов и усложнением общественной жизни дня стало не хватать. И для его продления пользовались светом открытого огня: факелов, масляных светильников, редко – дорогих восковых свечей, которые являлись предметом роскоши. Их стали делать в Париже в XI веке.

Любопытно, что во времена царствования французского короля Филиппа Красивого были изданы законы против роскоши. В них употребление восковых свечей разрешалось лишь узкому кругу придворных высокого происхождения. Но даже в королевском дворце на пирах залы освещались дымными факелами, которые слуги держали в руках.

Европейские города даже в XV веке вовсе не освещались. Каждый имущий должен был брать с собой слуг с фонарями, чтобы не только не сломать себе ноги на узких изрытых улицах, но и не быть ограбленным. Но постепенно само развитие городской жизни поставило перед властями проблему освещения.

В XVI столетии парижская полиция потребовала от домовладельцев в девять часов вечера выставлять в одном из окон нижнего этажа дома зажженный фонарь. А в 1662 году аббат Лодат де Кардифф получил привилегию на организацию в городах Франции артелей факельщиков и фонарщиков, которые за плату сопровождали запоздавших путников.

Людовик XIV повелел поставить фонарные столбы с масляными светильниками по углам парижских улиц. Была даже выбита медаль по поводу этого события.

В 1786 году французский инженер и химик Филипп Лебон предпринял первые опыты по применению газового освещения. А в самом конце XVIII века в Англии фонарями со светильным газом была оборудована мануфактура изобретателя паровой машины Джеймса Уатта и его компаньона богатого заводчика Болтона.

Роберт Бунзен (1811–1899)

В 1804 году было создано первое общество газового освещения. Газовые компании быстро распространились по всему миру. Я вспоминаю о них, поскольку в дальнейшем именно они неоднократно ставили палки в колеса прогрессу электрического освещения.

История электрического освещения делится на две части: история лампы накаливания и история ламп с электрической дугой. При этом первые попытки практически применить и тот и другой вид светильников относятся почти к одному и тому же времени. Оба принципа прошли нелегкий путь развития, поскольку изобретателям пришлось решать немало технических проблем.

Прежде всего не существовало надежных и достаточно мощных источников тока. Кроме того, Петров и Дэви пользовались дугой, возникающей между древесными углями. Такие угли были непрочны и быстро сгорали. Выход нашел немецкий химик Роберт Бунзен.

Он предложил использовать твердый нагар, который остается на раскаленных стенках газовых реторт. Из кусков этого нагара удавалось выпиливать стерженьки, которые хорошо проводили ток и в ослепительном пламени дуги сгорали значительно медленнее древесных углей. Но – сгорали, и как только расстояние между ними увеличивалось, дуга гасла. Для поддержания пламени следовало все время следить за расстоянием между стержнями. Нужно было придумать механизм, автоматически поддерживающий между углями все время одно и то же расстояние. Изобретатели предложили великое множество остроумных конструкций регуляторов.

Почему понадобилось множество конструкций? Дело в том, что свет дуги чрезвычайно резкий и яркий. Им хорошо освещать большие площади или помещения вокзалов. А для освещения домов желательно было научиться его «дробить», то есть освещать помещение не одной мощной дугой, а несколькими менее мощными. Да еще хотелось бы иметь возможность менять в них силу тока… Но светильники включали только последовательно, друг за другом в единую цепь. Как тут добиться разного тока? Кроме того, стоило погаснуть одной дуге, как гасли и все остальные.

Дуговая лампа французского изобретателя Жаспара с автоматической регулировкой расстояния между стержнями

Последовательное и параллельное соединение дуговых ламп

Вы спросите: почему не подключили их параллельно? Не было бы проблемы. Но не забывайте, что мы находимся еще в XIX веке. Генераторы слабенькие, постоянное напряжение на зажимах машины поддерживается с трудом, провода дороги, а для параллельного включения их нужно больше. Короче говоря, не любили электротехники в то время параллельного соединения. В результате на первых порах это приводило к тому, что каждую дугу обслуживал отдельный генератор. Дорогое получалось удовольствие от такого освещения.

В 1856 году в Москве российский изобретатель полковник Александр Ильич Шпаковский предложил оригинальный регулятор и зажег одновременно одиннадцать дуговых светильников. Правда, проблему «дробления света» его установка, как и системы других изобретателей, не решала. Справился с нею электротехник Владимир Николаевич Чиколев. В 1871 году несколько экземпляров его лампы было изготовлено в Москве в мастерских физических приборов П. Н. Яблочкова и Н. Г. Глухова, и Владимир Николаевич смог продемонстрировать усовершенствованную модель своей лампы на заседании физического отделения Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии.

Дуговые лампы с различными видами автоматических регуляторов

Как всегда, новое с трудом пробивало себе дорогу в России. В 1876 году генерал Петрушевский передал описания и чертежи лампы Чиколева Главному артиллерийскому управлению. И лишь в 1880 году ее описание появилось в технических журналах. Зато стоило французским электрикам познакомиться с переводом статьи, как буквально через несколько дней в ряде европейских государств появились заявки на схожие конструкции. Это вызвало немало споров в технической прессе.

Дуговые лампы с дифференциальными регуляторами широко распространились не только в России, но и за рубежом.

Владимир Николаевич Чиколев родился в Смоленской губернии. Лишившись родителей, он был отдан в Александровский сиротский кадетский корпус в Москве. Затем – училище пехотных офицеров. Увлекшись физикой, молодой человек оставляет училище до производства в офицеры и поступает вольнослушателем в Московский университет на физико-математический факультет. Закончив курс, он в 1867 году получает приглашение стать ассистентом в физическом кабинете профессора Цветкова, где у него есть возможность заниматься своими экспериментами. Успешность занятий приводит Чиколева к мысли о сдаче магистерских экзаменов. Но всеобщее увлечение проблемами электрического освещения уводит его в сторону от задуманного. На Всероссийской политехнической выставке 1872 года он представляет ряд приборов. Тут – его дуговая лампа, ящичная гальваническая батарея и миниатюрный электродвигатель к швейной машине, питаемый от нескольких элементов Даниэля.

Владимир Николаевич Чиколев (1845–1898)

Строго говоря, несмотря на целый ряд созданных им оригинальных электротехнических приборов, Владимир Николаевич Чиколев не был изобретателем. Его больше интересовали факты и явления из области электричества и возможность применения на практике новых устройств. Так, в петербургский период своей деятельности Чиколев много работал в области прожекторной техники, создал теорию расчета, предложил систему дробления света с помощью зеркал. Руководил работами по реконструкции электротехнического хозяйства Охтенского завода. Чиколев отдал немало сил развитию и совершенствованию электротехники. И всегда шел своими оригинальными путями, поддерживая тесную связь с наукой. Он опубликовал около тридцати крупных научно-технических работ и издал ряд книг, в том числе популярного характера.