16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/40/2686.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 12 (40) декабрь 2003 года

Навстречу Дню энергетика: Вехи истории

Энергетика Н.П. Кириллов доктор технических наук научный консультант отдела развития "ТД ЧЭАЗ"

Очередной праздник энергетики будут встречать с новой концепцией существования и развития, выраженной пакетом законов, принятых Госдумой в октябре 2002 года.

В преддверии очередного праздника вспомним, с чего начиналась энергетика и кому обязана она как в своем становлении, так и в развитии.

Ныне энергетика как отрасль промышленности базируется на электроэнергетических системах (ЭС), где под ЭС понимают совокупность электрических станций, электрических и тепловых сетей и узлов потребления, объединенных процессом производства, передачи и распределения электроэнергии (ЭЭ) и теплоэнергии (ТЭ) и связанных общим оперативным и хозяйственным управлением.

В соответствии с данным определением ЭС можно считать, что энергетика родилась вместе с первым генератором ЭЭ, который был создан мэром города Магдебурга Отто фон Герингом (1602... 1686 г.), и при этом роли не играет значение мощности созданного электростатического генератора (она была менее 1 Вт, сведений о величине напряжения нет).

Здесь сведения о наличии у жителей Парфянского царства медно-железных гальванических элементов с электролитом из винной, уксусной или лимонной кислоты как источников ЭЭ, обнаруженных в 250 г. нашей эры, не учитываются в силу их скудности.

Новым очередным этапом развития ЭС можно назвать 1799 год, в котором Алессандро Вольта изобрел гальванический элемент, при этом батареи, собранные из его элементов, характеризовались напряжениями от 1 В до 2 кВ при токах в несколько ампер. Этот период отличается появлением эффектов электротермии, электролиза, электроосвещения, электросварки, электродуговой плавки, появлением которых мир обязан А. Вольту и В.В. Петрову, открывшему электрическую дугу; можно считать, что теория электрической дуги как одной из основ построения электрических аппаратов появилась в 1802 году.

В 1819 г. Эрстед обнаружил механическое воздействие электрического тока на магнитную стрелку, а через год Ампер открыл магнитные свойства соленоида с током, т.е. было установлено, что прохождение тока сопровождается магнитными явлениями, и тут же в 1822 году М.Фарадей впервые обнаружил возможность использования ЭЭ для получения механической работы, т.е. его модели можно рассматривать как прототипы современных электродвигателей.

Наиболее важной вехой в электроэнергетике можно считать очередное десятилетие того века, когда в 1831 году М. Фарадей открывает явление электромагнитной индукции. В 1832 году П. Шилинг построил первый в мире электромагнитный телеграф, а братья Пикси и физик Ричи в конце этого года и в начале 1833 года предложили модели электрических генераторов выпрямленного тока, основанных на законе об электромагнитной индукции.

В 1833 году Э. Ленц установил принцип электромагнитной индукции, а в 1834 году Б. Якоби предложил двигатель с непрерывным движением мощностью до 500 Вт. Кстати, через 4 года этот двигатель был установлен на катер, в котором находилось 14 пассажиров и который плавал по Неве. Опыт закончился тем, что в конце 1838 г. автор доказал неприемлемость питания электродвигателей от гальванических элементов.

Здесь уместно предположить, что именно Б. Якоби впервые применил на практике рубильник и предохранитель в плане питания электродвигателя.

Успехами электроэнергетики отмечено и следующее десятилетие, так как в 1842 году началось развитие электрического освещения, в 1844 году Джоуль и Ленц сформировали независимо друг от друга закон, по которому количество тепла, выделяющегося в проводнике при протекании тока, прямо пропорционально сопротивлению проводника и квадрату тока, в 1845 г. Киргоф сформировал основные законы для разветвленных электрических цепей, которые незаменимы при анализе электрических систем как в настоящее время, так и в будущем. В это же время англичанин Д. Вулрич соединил генератор постоянного тока через ременную передачу с паровой машиной и использовал для питания промышленных гальванических ванн, т.е. он положил начало созданию систем электроснабжения промышленных установок; в 1847 году только в Англии насчитывалось восемь фабрик с подобными системами. В то же время Б. Якоби сформулировал принцип обратимости генераторов и двигателей, причем дальнейшим этапом развития генераторов явилась замена постоянных магнитов электромагнитами (1850 г.).

Вскоре была опубликована идея самовозбуждения генераторов, пришедшая датчанину С.Хиорту, однако реализация этой идеи осуществлена немцем Эрнстом Вернер фон Сименсоном, английскими электромеханиками Генри Уайлдом и Семюэлем Алфредом Варли и американцем Мозесом Герришем Фармером одновременно независимо друг от друга.

Самовозбуждение генераторов оказалось настолько эффективным, что возник спрос на установки уличного освещения, электропривод и электронагрев.

В 1866 г. В. Сименс применил принцип самовозбуждения для генераторов последовательного возбуждения, в 1876 г. Д. Максвелл дал математическую теорию машины с самовозбуждением, а в 1870 г. З. Грамм совместно с Э. Дивернуа, повторяя забытое предложение А. Пачинотти, построили машину с кольцевым якорем.

Первая электростанция для нужд заводского освещения была построена в 1873 г. на электромашиностроительном заводе тоже французского изобретателя З.Грамма, в России такая станция была построена на Сормовском машиностроительном заводе лишь в 1876 г., в то время как электростанция общего пользования была построена после создания П. Яблочковым безрегуляторной дуговой лампы (1876 г.) и разработки ламп накаливания, произведенной двумя изобретателями — Т. Эдисоном и Дж. Сваном независимо один от другого (примерно 1878 г.).

В 1879 году В. Сименс на Берлинской выставке демонстрировал первую электрическую железную дорогу, а в 1882 г. М. Депре доказал практическую возможность передачи ЭЭ постоянного тока на большие расстояния (57 км); зарождалось централизованное электроснабжение.

В конце 1882 года И. Усагин демонстрировал свой трансформатор для целей электрического освещения, а начало широкого применения однофазных трансформаторов с замкнутой магнитной системой связано с венграми О. Блати, М. Дери и К. Циперновским, которые первыми разработали конструкции стержневого и броневого трансформаторов и предложили термин "трансформатор".

Первой крупной электростанцией общего пользования стала станция, сооруженная Эдисоном в 1882 г. в Нью-Йорке, имевшая 6 генераторов общей мощностью 540 кВт и предназначенная для электроснабжения территории около 2 кв. км.

В 1883 году появилась трехпроводная система (впервые появился нейтральный проводник), а основным аппаратом защиты элементов от токов К3 являлся плавкий предохранитель, изобретенный Эдисоном, при том в цепях генераторов использовались автоматические выключатели с электромагнитными расцепителями. Кроме того, для учета ЭЭ Эдисон ввел электрохимические счетчики.

В течение этого года появилось множество центральных электростанций во многих странах, в том числе появилась первая в России электростанция, сооруженная в Петербурге на барже на реке Мойке.

С появлением электростанций и электропотребления возникла необходимость в увеличении дальности электропередачи, при этом первые формулы для определения возможного КПД электропередачи дал в 1877 году француз Н. Маскар, высказал предложение об увеличении напряжения при электропередаче англичанин Э. Эйртон, однако впервые математически глубоко описаны вопросы передачи ЭЭ на расстояние Д. Лачиновым.

Указанная теория была позднее подтверждена экспериментально М. Депре, которому удалось в 1885 году передать мощность в 30 кВт на расстояние 56 км с КПД, равным 78%.

Однако в 1883 году М. Депре доказал возможность образования вращающегося магнитного поля с помощью двухфазного переменного тока, а исследования этого вопроса Г. Феррарисом (1885 г) и Н. Тесла (1886 г.) позволили создать двухфазный асинхронный двигатель.

Расцвет асинхронных двигателей наступил при создании М.Доливо-Добровольским многофазной системы переменного тока, при этом следует отметить, что автор трехфазной системы в это время был главным инженером немецкого электротехнического концерна АЭГ.

Можно назвать революцией в электроэнергетике появление трехфазного асинхронного двигателя и трехфазного трансформатора, изобретенных М. Доливо-Добровольским в 1891 году. Вместе с О. Миллером автор указанных изобретений построил опытную трехфазную электропередачу (длина 178 км, напряжение 15 кВ, частота 40 Гц, мощность 220 кВт, КПД до 75%).

Первая трехфазная электростанция в России (4 генератора по 300 кВт, 250 В, 25 Гц) была построена в 1893 году А. Щенсновичем для электроснабжения Новороссийского элеватора, при этом она питала 83 асинхронных электродвигателя мощностью от 4 до 15 кВт и электрическое освещение элеватора - это была самая крупная и современная трехфазная установка электроснабжения в мире.

Первый турбогенераторный агрегат - важнейший агрегат современных тепловых электростанций запатентовал Ч. Парсонс, при этом первые испытания ТГА были произведены в Англии в 1884 г. в России же первый ТГА мощностью 680 кВт был установлен на электростанции, расположенный на реке Фонтанке в Петербурге в 1904 году.

Первую конденсаторную батарею, предназначенную для компенсации реактивной мощности, установил в 1898 г. П. Бушеро.

В начале ХХ века электрические машины различного назначения производили фирмы, владевшие заводами: "Вольта", "Браун Бовери", "Сименс Шуккерт", "Эрликон" и др., при этом их параметры анализу долгое время не подвергались.

Курс "Теория электрических и магнитных явлений" начал читать в Петербургском политехническом институте в 1904 г. В.Миткевич, курс "Теория переменных токов" под редакцией К.Круга был издан в 1906 году, учебник "Электрическое распределение механической энергии на фабриках и заводах" под редакцией В. Дмитриева вышел в 1915 году, первая книга, охватывающая весь комплекс теоретических основ электротехники, вышла в 1916 году, а курс электропривода впервые поставил в России С. Ринкович (1918 г.).

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 12 (40) декабрь 2003 года:

  • Блиц

    ДОАО "Центрэнергогаз", дочерняя компания ОАО "Газпром", заключила договор на поставку запасных частей к газотурбинным агрегатам с Уральским турбинным заводом (ранее известным как Турбомоторный завод). Сумма договора составила 2 миллиона долларов. Запасные части будут поставлены в 1-м квартале 2004 года. Они предназначены для компрессорных станций, расположенных в г.Тулей и Газли (Узбекистан). В г. Газли установлены 29 газоперекачивающ...

  • Лучи Беккереля

    Анри Беккерель, 15 декабря 1852 г. - 25 августа 1908 г. Нобелевская премия по физике, 1903 г. совместно с Мари Кюри и Пьером Кюри ...

  • Внимание, старт!

    Давно замечено, что после долгой езды по сухой асфальтированной дороге расход топлива значительно снижается – до 80-85% от обычного. Объяснить это только влиянием внешних факторов (например, равномерным движением) не удавалось, поскольку расходомеры отмечают экономию топлива не только на стационарных, но и на переходных режимах работы двигателя. Установлено, что причина – электростатические заряды на корпусе автомобиля, деталях и узлах ...

  • «Intertool» и «Обработка металла» в Санкт-Петербурге

    17 - 20 февраля 2004 года австрийская выставочная фирма M.S.I. во второй раз проводит в Санкт-Петербурге международные специализированные выставки «Intertool» и «Обработка металла». «Intertool» представляет новейшие достижения мировой промышленности в области производства бытового и профессионального инструмента. На сегодняшний день эта выставка - единственная на Северо-Западе, представляющая продукцию ведущих зарубежных производителе...

  • Блиц

    В Анжеро-Судженске вступила в строй первая в Кузбассе независимая от РАО ЕЭС городская тепловая электростанция. Электростанция построена по программе, предусматривающей развитие малой энергетики в населенных пунктах, где добывают уголь, а также в труднодоступных горных поселках. В Анжеро-Судженске нашелся заинтересованный подрядчик - Кузбасская топливная компания, которая обеспечивает углем жилищно-коммунальный комплекс Сибири. На созд...