Современную жизнь невозможно представить без электричества, ежедневное потребление которого представляется чем-то само собой разумеющимся. Но и это достижение в свое время было придумано пытливым человеческим умом, стремящимся сделать существование человека комфортней и уютнее.
Изобретение трехфазной системы
У истоков создания нового способа передачи энергии стояло несколько ученых, включая гения человеческой мысли Николу Тесла. Как и в большинстве других открытиях в электротехнике в этом случае также не обошлось без активного участия русских ученых. Независимо от сербского естествоиспытателя наш соотечественник М. О. Доливо-Добровольский заложил основы будущей системы и реализовал ее на практике. Случилось это после того, как он много лет занимался вопросами передачи энергии на далекие дистанции.
Сложности передачи электрической энергии
Впервые попытались это сделать на выставке в Вене, состоявшейся в 1873 году. На ней инженер И. Фонген по линии длиной 1 км подавал электропитание на обычный электродвигатель. Подобные же операции годом позже повторил инженер из России Ф. Пироцкий, экспериментировавший с линиями длиной от 0,2 до 1 км. Однако используемое экспериментаторами низкое напряжение и ограниченное сечение проводников приводили к огромным потерям мощности.
Для их снижения было предложено пропускать электрический ток по стальным рельсам. Через пару лет (в 1876 году) эта идея была реализована на одной из ж/д веток города Петербурга. Величина потерь заметно уменьшилась, но для передачи электроэнергии этот способ мало подходил. Результатом эксперимента стало появление электрифицированных транспортных систем.
Значительным прорывом в решении проблемы явилось предложение М. Депре повысить напряжение, что по его расчетам привело бы к снижению потерь в проводниках. Для подтверждения своей идеи инженер на Мюнхенской выставке 1882 года продемонстрировал передачу на 57 км при напряжении в линии 2 кВ.
Открытие российского ученого
В течение последующих лет многие инженеры бились над увеличением протяженности линий с минимумом потерь, пытаясь управлять на расстоянии двигателем переменного напряжения. От постоянного тока со временем совсем отказались. Это объяснялось следующими причинами:
- При возросшем напряжении его приведение к первоначальному виду было очень затратным.
- Понизить переменное напряжение с помощью трансформатора было значительно дешевле и легче.
- Потери при этом виде электроэнергии были меньше.
Именно в это время нашему соотечественнику пришла в голову гениальная мысль. В последние годы он занимался переделкой машины постоянного тока в удобный для приема электроэнергии вид. Это позволило ему обратить внимание на возможность организовать ответвления от трех одинаково удаленных точек якоря.
В результате получилось как раз то, над чем он ломал голову все последние годы. Вместо однополярного питания неизменной амплитуды машина управлялась теперь тремя сдвинутыми относительно друг друга синусоидами с меняющейся полярностью. Оставалось только перенести эту схему с электродвигателя на генератор. Так появилась известная всем трехфазная система передачи электроэнергии.