La prima trasmissione trifase da Laufen a Francoforte

La più generale e prima incarnazione tecnica dei principi alla base della tecnologia AC è stata la famosa trasmissione Laufen-Francoforte, così importante per la creazione e lo sviluppo dell'intero Tecnologia CA.

A una distanza di 175 km da Francoforte sul Meno (vicino alla città di Heilbronn) nella città di Laufen c'era una piccola fabbrica di cemento che utilizzava l'energia del fiume Neckar per il proprio fabbisogno energetico. Nel 1890 nacque l'idea della trasmissione di potenza a Francoforte e l'industriale e inventore tedesco Oskar von Müller (1855-1934) iniziò a negoziare con varie aziende su questo argomento.

Alla fine dell'anno è stato deciso che il cementificio avrebbe fornito la sua turbina a Neckar per questo, Maschinenfabrik Oerlikon avrebbe fornito un generatore a Laufen e la General Electricity Company (AEG) un motore elettrico a Francoforte.

La linea di trasmissione da Laufen a Francoforte è stata prodotta congiuntamente dalle due società, ma fin dai primi passi l'ingegneria elettrica ha dovuto affrontare alcune difficoltà.Oscar von Miller e altri promotori di questa attività hanno dovuto superare una serie di ostacoli posti dai proprietari terrieri e dalle imprese.

L'inventore russo Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861-1919) ha lavorato nella società AEG dal 1887. Mentre era in questa compagnia, M. O. Dolivo-Dobrovolsky completò il suo famoso lavoro sulla corrente trifase, che rese l'autore famoso nel mondo e rivoluzionò la tecnica di utilizzo e trasmissione dell'energia elettrica.

Ha ricevuto diversi brevetti per trasformatori trifase, motori e generatori. È anche interessante notare: il suo design del trasformatore è stato conservato fino a poco tempo fa praticamente senza modifiche fondamentali.

MO Dolivo-Dobrovolski

È stato Dolivo-Dobrovolski a richiamare per primo l'attenzione su una soluzione tecnica che porta a notevoli risparmi nelle linee elettriche in rame: l'uso di linee trifase per i sistemi di trasmissione in corrente alternata. Grazie a lui è iniziata una nuova fase nello sviluppo dell'azienda. AEG, risultata detentrice in monopolio dei più importanti brevetti nel campo di un nuovo sistema attuale.

I principali circoli scientifici, tecnici e ingegneristici dell'epoca reagirono negativamente al progetto di trasmissione e predissero che solo il 5% dell'energia avrebbe raggiunto Francoforte. C'era molta preoccupazione per il destino delle linee telefoniche. In generale, la prima trasmissione trifase incontrò la stessa resistenza ostile delle prime ferrovie, della prima trasmissione in corrente continua e così via.

Tuttavia, la linea è costruita. È costituito da tre conduttori di rame sospesi su pali ad un'altezza di 8 m Una linea aerea trifase ha richiesto circa 3.000 pali, 9.000 isolatori in olio e 60 tonnellate di filo di rame di 4 mm di diametro. La compagnia aerea operava principalmente su rotaia.

La corrente viene trasmessa sotto una tensione di 8500 V (sono state poi eseguite altre due serie di esperimenti in cui la tensione della corrente trasmessa è aumentata a 15000 e 25000 V) da Laufen a Francoforte sul Meno. La linea elettrica trifase fu lanciata a Francoforte durante l'Esposizione Elettrotecnica Internazionale nel 1891. Questa mostra dimostrò per la prima volta la corrente trifase come un nuovo sistema.

L'intera trasmissione è stata progettata e costruita da AEG e Maschinenfabrik Oerlikon sotto la direzione di Oskar von Miller e Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. L'installazione del trasformatore, i generatori e gli isolatori dell'olio sono stati progettati da Charles Brown Jr. (1863-1924), un progettista e ingegnere, inventore e imprenditore che ha lasciato un segno luminoso nella storia della tecnologia.

Il lancio ufficiale della prima trasmissione di energia elettrica trifase ad alta tensione all'Esposizione Elettrotecnica Internazionale ebbe luogo martedì 25 agosto 1891, alle ore 12:00. Il primo lancio di prova si è concluso pochi giorni prima.

A Laufen, una turbina alimenta un generatore Braun trifase. Questa è un'auto tipica degli anni '90. XIX secolo, uno dei primi generatori trifase. Qui l'elettromagnete ruota davanti all'armatura fissa che lo circonda.

L'armatura era costituita da 96 aste interconnesse in tre avvolgimenti, in ciascuno dei quali la corrente cambiava con uno sfasamento di 120 °. La corrente dello statore a pieno carico era fino a 1400 A, il che richiedeva l'uso di barre di rame spesse con un diametro di quasi 30 mm e isolamento resistente al calore mediante tubi di amianto.

La corrente di eccitazione fornita dalle batterie viene fornita al rotore attraverso due fili di rame fissati agli anelli a rulli nella parte anteriore del generatore all'asse. Il generatore è valutato a 150 giri/min.La frequenza della corrente alternata trifase era di 40 Hz.

Questo generatore fornisce una corrente di 55 V, che viene potenziata da un trasformatore. A Francoforte, un altro trasformatore è sceso a 65 V. Sono stati utilizzati due trasformatori raffreddati ad olio, uno da 100 kVA di AEG e un altro da 150 kVA di Maschinenfabrik Oerlikon.

Stazione ferroviaria di Laufen

In una mostra elettrica a Francoforte, la corrente è alimentata da un motore Dolivo-Dobrovolsky trifase da 100 CV. villaggio, che azionava una pompa idraulica che forniva acqua per la cascata decorativa di dieci metri ben illuminata.

All'epoca era il motore asincrono trifase più potente al mondo. Inoltre, la mostra era illuminata da 1.000 lampade elettriche a incandescenza, che circondavano un'insegna al centro con la scritta: "Linea elettrica Laufen-Frankfurt". Di seguito è riportata la lunghezza della linea - 175 km, ea lato - i nomi delle società che hanno condotto l'esperimento - "Oerlikon" e "AEG".

Motore elettrico Dolivo-Dobrovolski

Schema di trasmissione Laufen-Francoforte

La trasmissione Laufen-Francoforte è stata ampiamente studiata. Un comitato di esperti ha effettuato test dettagliati delle macchine.

Le conclusioni di questa commissione sono le seguenti: la trasmissione di energia elettrica su una distanza di 170 km mediante corrente alternata a una tensione di 8500 V con filo di rame nudo fornisce dal 68,5% al ​​75,2% dell'energia generata a Laufen a Francoforte. Le perdite di trasmissione erano limitate dalla resistenza dei fili. L'effetto della capacità era del tutto trascurabile. La trasmissione era fluida, sicura e corretta come a una tensione di diverse centinaia di volt ea una distanza di diversi metri.

Questa conclusione è stata di grande importanza storica, perché attraverso la trasmissione Laufen-Francoforte ha unito tutti i collegamenti della nuova ingegneria elettrica, inclusi un generatore e un motore trifase, un trasformatore e una tensione alternata ad alta tensione.

La dinamo trifase di Charles Brown ha mostrato un'efficienza del 93,5% secondo i documenti della commissione di verifica. il carico era di 190 litri. c. L'efficienza dei trasformatori è del 96%.

Il principio della conversione dell'energia meccanica in elettricità e della riconversione dell'energia elettrica in energia meccanica, principio incarnato nella rivoluzione prodotta dall'elettricità, ha trovato una forma adeguata nella tecnologia della corrente alternata.La stessa tecnologia AC, a partire da questa trasmissione, si è sviluppata sotto la forma di ingegneria elettrica trifase.

Al congresso, che si è tenuto contemporaneamente alla mostra, M. O. Dolivo-Dobrovolsky ha realizzato un ampio rapporto in cui ha delineato le basi della teoria dei circuiti di corrente trifase. Il suo discorso è servito come punto di partenza per molti successivi lavori teorici e sviluppi in questa nuova industria.

L'evento più importante della mostra è stato il "Congresso internazionale degli ingegneri elettrici del 1891 a Francoforte sul Meno", che si è svolto nella settimana dal 7 al 12 settembre.

Visita della centrale elettrica di Laufen da parte dei partecipanti al Congresso internazionale degli ingegneri elettrici. Charles Brown (quarta fila in alto da destra). In primo piano: Emile Rathenau (6° a sinistra) Marcel Despres (7° a sinistra), Gisbert Kapp (dietro i due sopra), Dr. John Hopkinson (8° a sinistra), appena dietro di lui - Peter Emile Huber, William Henry Preece (2° da destra), Postmaster Friedrich Ebert (primo da destra).

Il punto finale del lavoro della mostra di Francoforte è stato fissato da un dettagliato "rapporto ufficiale" in due volumi, che riflette in tutti i dettagli la sua organizzazione, il lavoro e la copertura della stampa.

Gli alternatori sono stati costruiti da Gram e altri progettisti sin dagli anni '70. XIX secolo. Negli anni '80 sono apparsi molti nuovi design (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti, ecc.).

L'auto di Ferranti

Il professore italiano Galileo Ferraris e un ingegnere americano serbo hanno fatto di tutto per comprendere le ragioni della rotazione del campo magnetico. Nicola Tesla… Indipendentemente l'uno dall'altro, hanno raggiunto risultati simili. Quasi contemporaneamente, nel 1888, riferirono del loro lavoro. Nikola Tesla descrive vari sistemi polifase. Tuttavia, considera anche la doppia fase la più adatta.

Fu adottato nella centrale idroelettrica del Niagara, enorme per l'epoca, costruita in America, oltre che in diverse altre installazioni in Europa. Tuttavia, poco dopo il primo trasferimento di corrente trifase da Laufen a Francoforte, i sistemi trifase comuni in Europa hanno dimostrato i loro vantaggi e hanno costretto gli americani a convertire i "sistemi Tesla" in corrente trifase.

Negli anni '90 sono passati dai generatori di corrente alternata monofase a quelli multifase. In questo caso, il merito principale appartiene a Dolivo-Dobrovolsky: prima di lui utilizzavano una connessione economica di macchine monofase.

Dopo la mostra, il generatore è stato utilizzato per alimentare Heilbronn, che è così diventata la prima città al mondo a ricevere energia trifase. Il generatore originale è attualmente conservato al Deutsches Museum di Monaco.

Generatore di Laufen nel museo

Possiamo tranquillamente affermarlo nel periodo dal 1888 al 1891sono stati sviluppati tutti gli elementi di base di un sistema elettrico trifase, che hanno mantenuto pienamente il loro significato e sono oggi ampiamente utilizzati e sviluppati.

La trasmissione di energia elettrica da Laufen a Francoforte sul Meno dimostra in modo convincente la possibilità di una soluzione fondamentale al complesso problema della produzione centralizzata di elettricità e della sua trasmissione su lunghe distanze.

L'importanza della mostra di Francoforte sta anche nel fatto che ha avuto un enorme impatto sull'opinione pubblica. I contemporanei considerano la mostra di Francoforte come un punto di svolta decisivo nella storia dell'approvvigionamento elettrico. L'ingegneria elettrica sta diventando una tecnologia leader. Le aziende AC sono emerse come vincitrici e le aziende solo DC hanno iniziato ad acquisire con urgenza le licenze per la tecnologia AC.

Emil Rathenau ha riassunto il successo della trasmissione di energia su una distanza così grande: "I recenti progressi ci consentiranno di costruire magnifici centri di produzione di energia ovunque, in montagna e in riva al mare, per sfruttare l'energia dei torrenti e delle maree di montagna, e a i più - le grandi rapide dei fiumi - per trasformarle, finora uno spreco di energia, in elettricità utile, per trasportarla a qualsiasi distanza, e lì distribuirla e utilizzarla in qualsiasi modo. »

Con il trasferimento pilota della corrente alternata trifase da Laufen a Francoforte nel 1891, iniziò tutta l'elettrificazione moderna.