Den första trefastransmissionen någonsin från Laufen till Frankfurt

Den mest allmänna och första tekniska utföringsformen av principerna bakom AC-tekniken var den berömda Laufen-Frankfurt-transmissionen, som är så viktig för skapandet och utvecklingen av helheten AC-teknik.

På ett avstånd av 175 km från Frankfurt am Main (nära staden Heilbronn) i staden Laufen fanns en liten cementfabrik som använde energin från Neckarfloden för sitt energibehov. 1890 uppstod idén om kraftöverföring i Frankfurt och den tyske industrimannen och uppfinnaren Oskar von Müller (1855 — 1934) började förhandla med olika företag om denna fråga.

I slutet av året beslutades att cementfabriken skulle leverera sin turbin till Neckar för detta, Maschinenfabrik Oerlikon skulle leverera en generator till Laufen och General Electricity Company (AEG) en elmotor till Frankfurt.

Transmissionsledningen från Laufen till Frankfurt producerades gemensamt av de två företagen, men från de första stegen fick eltekniken möta vissa svårigheter.Oscar von Miller och andra främjare av denna verksamhet var tvungna att övervinna ett antal hinder som ställts upp av markägare och företag.

Den ryske uppfinnaren Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 — 1919) arbetade i AEG-företaget från 1887. Medan han var i detta företag, avslutade M. O. Dolivo-Dobrovolsky sitt berömda arbete om trefasström, vilket gjorde författaren världsberömd och revolutionerade tekniken att använda och överföra elektrisk energi.

Han fick flera patent på trefastransformatorer, motorer och generatorer. Det är också intressant att notera: dess transformatordesign har bevarats tills nyligen praktiskt taget utan grundläggande förändringar.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Det var Dolivo-Dobrovolski som först uppmärksammade en teknisk lösning som leder till betydande besparingar i kopparkraftledningar - användningen av trefasledningar för växelströmsöverföringssystem. Tack vare honom började ett nytt skede i företagets utveckling. AEG, som visade sig vara monopolinnehavare av de viktigaste patenten inom området för ett nytt nuvarande system.

Den allmänna vetenskapliga, tekniska pressen och ingenjörskretsarna vid den tiden reagerade negativt på transmissionsprojektet och förutspådde att endast 5 % av energin skulle nå Frankfurt. Det fanns mycket oro över telefonlinjernas öde. Generellt sett mötte den första trefasöverföringen samma fientliga motstånd som de första järnvägarna, den första likströmsöverföringen och så vidare.

Linjen är dock byggd. Den består av tre kopparledare upphängda på stolpar på en höjd av 8 m. En trefas luftledning krävde cirka 3 000 stolpar, 9 000 oljeisolatorer och 60 ton koppartråd med en diameter på 4 mm. Flygbolaget drevs huvudsakligen på järnväg.

Strömmen överförs under en spänning på 8500 V (två fler serier av experiment genomfördes sedan där spänningen på den överförda strömmen ökade till 15000 och 25000 V) från Laufen i Frankfurt am Main. Den trefasiga kraftledningen lanserades i Frankfurt under den internationella elektrotekniska utställningen 1891. Denna utställning visade för första gången trefasström som ett nytt system.

Hela transmissionen designades och byggdes av AEG och Maschinenfabrik Oerlikon under ledning av Oskar von Miller och Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. Transformatorinstallationen, generatorerna och oljeisolatorerna designades av Charles Brown Jr. (1863 — 1924), en designer och ingenjör, uppfinnare och entreprenör som lämnade ett ljust spår i teknikens historia.

Den officiella lanseringen av den första högspännings trefasiga elektriska kraftöverföringen vid den internationella elektrotekniska utställningen ägde rum tisdagen den 25 augusti 1891 klockan 12.00. Den första testlanseringen avslutades några dagar tidigare.

Vid Laufen matar en turbin en trefas Braun-generator. Det här är en typisk bil från 90-talet. XIX-talet, en av de första trefasgeneratorerna. Här roterar elektromagneten framför det stationära ankaret som omger den.

Armaturen bestod av 96 stavar sammankopplade i tre lindningar, i var och en av vilka strömmen ändrades med en fasförskjutning på 120 °. Statorströmmen vid full belastning var upp till 1400 A, vilket krävde användning av tjocka kopparstavar med en diameter på nästan 30 mm och värmebeständig isolering med asbeströr.

Den magnetiseringsström som batterierna tillför tillförs rotorn genom två koppartrådar som är fästa på rullringar på framsidan av generatorn till axeln. Generatorn är klassad till 150 rpm.Frekvensen för den trefasiga växelströmmen var 40 Hz.

Denna generator ger en ström på 55 V, som förstärks av en transformator. I Frankfurt steg ytterligare en transformator ner till 65 V. Två oljekylda transformatorer användes, en 100 kVA från AEG och en annan 150 kVA från Maschinenfabrik Oerlikon.

Tågstation i Laufen

På en elmässa i Frankfurt drivs strömmen av en trefas Dolivo-Dobrovolsky-motor på 100 hk. by, som drev en hydraulisk pump som levererade vatten till det starkt upplysta tio meter långa dekorativa vattenfallet.

Det var den kraftfullaste trefasa asynkronmotorn i världen vid den tiden. Dessutom belystes utställningen av 1 000 elektriska glödlampor, dessa lampor omgav en skylt i mitten där det stod: "Laufen-Frankfurt Power Line". Nedan är längden på linjen - 175 km, och på sidan - namnen på företagen som genomförde experimentet - "Oerlikon" och "AEG".

Dolivo-Dobrovolski elmotor

Laufen-Frankfurt transmissionssystem

Laufen-Frankfurt-växellådan har studerats mycket. En expertkommitté genomförde detaljerade tester av maskinerna.

Slutsatserna av denna kommission är följande: överföring av elektrisk energi över en sträcka av 170 km med växelström vid en spänning på 8500 V med blank koppartråd levererar 68,5 % till 75,2 % av energin som genereras vid Laufen till Frankfurt. Transmissionsförlusterna begränsades av ledningarnas motstånd. Effekten av kapaciteten var helt försumbar. Överföringen var lika smidig, säker och korrekt som vid en spänning på flera hundra volt och ett avstånd på flera meter.

Denna slutsats var av stor historisk betydelse, eftersom den genom Laufen-Frankfurt-transmissionen kombinerade alla anslutningar för den nya elektrotekniken, inklusive en trefasgenerator och motor, en transformator och högspänningsväxelspänning.

Charles Browns trefasdynamo visade en effektivitet på 93,5 % enligt verifieringskommissionens dokument. lasten var 190 liter. c. Transformatorernas verkningsgrad är 96 %.

Principen att omvandla mekanisk energi till elektricitet och omvandla elektrisk energi tillbaka till mekanisk energi, principen förkroppsligad i den revolution som produceras av elektricitet, fick en adekvat form i växelströmstekniken. AC-tekniken själv, som börjar med denna transmission, utvecklades under formen av trefas elektroteknik.

På kongressen, som hölls samtidigt med utställningen, gjorde M. O. Dolivo-Dobrovolsky en stor rapport där han beskrev grunderna för teorin om trefasströmkretsar. Hans tal fungerade som utgångspunkten för många efterföljande teoretiska arbeten och utvecklingar inom denna nya industri.

Utställningens viktigaste händelse var "1891 International Congress of Electrical Engineers at Frankfurt am Main", som ägde rum under veckan 7-12 september.

Besök av kraftverket i Laufen av deltagarna i International Congress of Electrical Engineers. Charles Brown (översta raden fjärde från höger). Förgrund: Emile Rathenau (6:e vänster) Marcel Despres (7:e vänster), Gisbert Kapp (bakom de två ovanstående), Dr. John Hopkinson (8:e vänster), precis bakom honom - Peter Emile Huber , William Henry Preece (2:a från höger), Postmästare Friedrich Ebert (1:a från höger).

Den sista punkten i arbetet med Frankfurt-utställningen sattes av en detaljerad "officiell rapport" i två volymer, i alla detaljer som speglar dess organisation, arbete och pressbevakning.

Generatorer har byggts av Gram och andra designers sedan 1970-talet. XIX århundradet. På 1980-talet dök många nya mönster upp (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti, etc.).

Ferrantis bil

Den italienske professorn Galileo Ferraris och en amerikansk ingenjör från Serbien gjorde mest för att förstå orsakerna till magnetfältets rotation. Nikola Tesla... Oberoende av varandra nådde de liknande resultat. Nästan samtidigt, 1888, rapporterade de om sitt arbete. Nikola Tesla beskriver olika flerfassystem. Han anser dock också att tvåfas är det lämpligaste.

Det antogs i Niagaras vattenkraftverk, som var enormt för sin tid, byggt i Amerika, såväl som i flera andra installationer i Europa. Men kort efter den första överföringen av trefasström från Laufen till Frankfurt visade de trefasiga systemen som är vanliga i Europa sina fördelar och tvingade amerikanerna att konvertera "Tesla-systemen" till trefasström.

På 1990-talet gick man över från enfasiga växelströmsgeneratorer till flerfasiga. I det här fallet tillhör huvudkrediten Dolivo-Dobrovolsky - före honom använde de en billig anslutning av enfasmaskiner.

Efter utställningen användes generatorn för att driva Heilbronn, som därmed blev den första staden i världen som fick trefaskraft. Den ursprungliga generatorn är för närvarande inrymd i Deutsches Museum i München.

Laufengenerator i museet

Vi kan lugnt säga det under perioden 1888 till 1891alla grundelementen i ett trefaselektriskt system utvecklades, som helt har behållit sin betydelse och används och utvecklas i stor utsträckning idag.

Överföringen av elektrisk energi från Laufen till Frankfurt am Main visar på ett övertygande sätt möjligheten till en grundläggande lösning på det komplexa problemet med centraliserad elproduktion och dess överföring över långa avstånd.

Vikten av utställningen i Frankfurt ligger också i att den hade en enorm inverkan på opinionen. Samtida betraktar Frankfurt-utställningen som en avgörande vändpunkt i elförsörjningens historia. Elteknik håller på att bli en ledande teknik. AC-företag kom fram som vinnarna, och DC-företag började snabbt skaffa licenser för AC-teknik.

Emil Rathenau sammanfattade framgången med att överföra energi över ett så stort avstånd: "De senaste framstegen kommer att göra det möjligt för oss att bygga magnifika energiproducerande centra överallt - i bergen och vid havet, för att utnyttja energin från bergsbäckar och tidvatten, och kl. mest - de stora flodforsarna - att omvandla dem, hittills ett slöseri med energi, till användbar elektricitet, att transportera den till vilket avstånd som helst och dit distribuera och använda den på något sätt. »

Med pilotöverföringen av trefas växelström från Laufen till Frankfurt 1891 började all modern elektrifiering.