ПЕРВЫЕ ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Создание трехфазной системы явилось важнейшим этапом в развитии техники. Эта система вывела проблему передачи электро­энергии, а вместе с ней и электротехнику из кризисного состояния, которое сложилось в 80-х годах прошлого века. Производительные силы получили новую техническую базу, во многом способствовав­шую углублению и расширению процесса концентрации и централи­зации производства. Электрическая энергия, которая из мест ее дешевого получения могла теперь передаваться в удаленные про­мышленные районы, вызвала коренную реконструкцию энергохо­зяйства промышленных предприятий и начала внедряться в техно­логию. Процесс электрификации постепенно захватывал все новые области производственной деятельности, революционизировал раз­витие производительных сил и не мог не привести к глубоким со­циальным изменениям.

Первые электростанции постоянного и однофазного переменного токов имели либо очень малый радиус электроснабжения (стан­ции постоянного тока), либо ограниченный круг потребителей (стан­ции однофазного переменного тока). Удовлетворительно решить комплексную проблему электроснабжения позволили только трех­фазные электростанции.

Первой в мире эксплуатировавшейся трехфазной электростан­цией была Лауфенская. После закрытия Франкфуртской выставки электростанция в Лауфене перешла в собственность города Хейль- ■бронна, расположенного в 12 км от Лауфена. Эта установка была пущена в эксплуатацию в начале 1892 г. На гидростанции были установлены два одинаковых трехфазных синхронных генератора. Напряжение (фазное) при помощи трансформаторов повышалось с 50 до 5000 В. Электроэнергия использовалась для питания всей городской осветительной сети, а также ряда небольших заводов и мастерских. Понижающие трансформаторы устанавливались не­посредственно у потребителей.

В том же 1892 г. была сдана в эксплуатацию линия Бюлах — Эрликон (Швейцария). Машины для электростанции были спроек­тированы еще во время подготовки Франкфуртской выставки швей­царской фирмой «Эрликон». У водопада в Бюлахе была построена гидроэлектростанция с тремя трехфазными генераторами мощно­стью 150 кВт каждый. Электроэнергия передавалась на расстояние 23 км для электроснабжения завода. Вслед за этими первыми установками началось довольно быстрое строительство ряда элек­тростанций, причем наибольшее их число было в Германии.

Известные трудности в развитии электрификации на базе трех­фазных систем приходилось испытывать в связи с тем, что уже раньше в городах были построены станции постоянного или одно­фазного токов, а иногда и двухфазные. Владельцы и акционеры лих станций и электрических сетей всячески препятствовали внед­рению трехфазной системы. Некоторым выходом явилось сочетание трехфазной электропередачи с распределением энергии на постоян- | ном токе. Например, в 1893 г. в Боккенгейме (пригород Франкфур-. та) была сооружена электростанция с двумя трехфазными гене- | раторами (по 150 кВт). Напряжение при помощи трансформаторов I повышалось с 80 до 700 В, и энергия передавалась на подстанцию, находившуюся в центре промышленного района и удаленную от электростанции на 1,2 км. Большая часть энергии на подстанции преобразовывалась двигатель-генераторной установкой в энергию 1 постоянного тока, которая и распределялась для электрического ¹ освещения. Аналогичное решение было принято несколько позднее при строительстве электростанции в северной части Берлина.

Первая трехфазная установка в Америке была сооружена в конце 1893 г. в Калифорнии. Гидроэлектростанция располагала дву- ' мя генераторами мощностью по 250 кВт. От электростанции были ^ѵ проведены две линии генераторного напряжения (2500 В). Первая из них длиной 12 км поставляла энергию для осветительных целей, а вторая длиной 7,5 км предназначалась для питания трехфазного асинхронного двигателя мощностью 150 кВт.

Темпы внедрения трехфазной системы в Америке вначале были заметно ниже, чем в Европе. Это объясняется тем, что в Америке одна из крупнейших фирм — компания «Вестингауз» — настойчиво пыталась развернуть работы по сооружению электростанций и ", электрических сетей по системе Тесла. Триумфом двухфазной си- стемы считалась грандиозная по тому времени электростанция на Ниагарском водопаде, пущенная в эксплуатацию в 1896 г. Далее будет подробнее рассказано об этой гидроэлектростанции, здесь у же отметим, что замечательные свойства трехфазной системы при-

* влекли к ней внимание почти всех электротехнических фирм, в том ^ числе и крупнейшей американской фирмы «Дженерал Электрик».

Последняя развила бурную деятельность по строительству трехфаз- А ных установок, с которыми двухфазная система оказалась неконку- ь рентоспособной. Та же Ниагарская гидроэлектростанция со време-

* нем была переоборудована в трехфазную.

Для переходного периода в любой области техники, и в области электротехники в частности, весьма характерны попытки комбини­рования устаревающих и новых технических решений. Так, в те­чение почти двух десятилетий, начиная с 1891 г., были сделаны попытки «помирить» технику трехфазных систем с другими систе- ^! мами. В эти годы существовали электростанции, на которых од­новременно работали генера­торы постоянного, переменного однофазного тока, двухфазные и трехфазные или любая их комбинация. Напряжения и частоты были различными, по­требители питались по раз­дельным линиям. Попытки «спасти» устаревающие систе­мы, а вместе с ними и освоен­ное заводами электрооборудо­вание, приводили к созданию комбинированных систем. Та­кими, в частности, являлись так называемые моноцикличе- ские и полициклические систе­мы переменного тока, а также комбинированная система по­стоянного и переменного токов.

Наиболее известной из ком­бинированных систем является! схема, предложенная в 1894 г. Скоттом. В основе этой схемы ле­жит так называемый «трансформатор Скотта», предназначенный для взаимного преобразования токов двухфазной и трехфазной си­стем.

Однако судьба комбинированных систем, равно как и систем электроснабжения постоянным и однофазным переменным токами,, была предрешена, и уже с 1901—1905 гг. в основном сооружаются трехфазные электростанции (рис. 7.1). Главной причиной успехов; новой системы был быстрый рост промышленного потребления элек­троэнергии, тогда как построенные ранее станции удовлетворял» главным образом нужды населения. Поэтому первые трехфазные- электростанции представляли собой чаще всего станции фабрично-заводского типа.

Русские электротехники сумели очень быстро оценить достоинства трехфазной системы. Уже в январе 1892 г. на четвертой Петербургской электротехнической выставке проф. И. И. Боргман демонстрировал трехфазные машины системы Доливо-Добровольского. На этой выставке работали две трехфазные машины мощностью по 15 кВт.

Первым в России предприятием с трехфазным электроснабжением был Ново­российский элеватор. Он представлял собой грандиозное сооружение, и задача распределения энергии по его этажам и различным зданиям могла быть решена наилучшим образом только с помощью электричества. Строитель элеватора инж. А. Н. Щенснович решил применить только что ставшую известной трехфазную- систему. Летом 1892 г. швейцарскому заводу фирмы «Броун — Бовери» было заказано изготовление чертежей трехфазных машин. В следующем 1893 г. элева­тор был электрифицирован. Интересно, что все машины по разработанным за> границей проектам изготовлялись в собственных мастерских элеватора.

На электростанции, построенной рядом с элеватором, были установлены че­тыре синхронных генератора мощностью 300 кВА каждый. Таким образом, общая Мощность электростанции составляла 1200 кВА, т. е. это была в то время самая мощная в мире трехфазная электростанция. В помещениях элеватора работали трехфазные двигатели мощностью 3,5—15 кВт, которые приводили ' В действие различные машины и механизмы. Часть энергии использовалась для освещения.

Представляет интерес электрификация Охтенского порохового завода в Пе­тербурге. Ее организаторы — В. Н. Чиколев и Р. Э. Классов — решили осущест­вить передачу и распределение энергии с помощью трехфазных цепей. На гидро­станции работали два генератора: один мощностью 120 кВт и другой 175 кВт. Оба генератора могли работать независимо друг от друга, так как были по­строены отдельные линии, но они могли включаться также и на параллельную работу. Наибольшее расстояние передачи составляло 2,66 км. На заводе находи­лось девять электродвигателей, из которых один имел мощность 65 л. с., три — по 20 л. с. и пять— 10 л. с. Кроме того, два двигателя по 1,5 л. с. были установ­лены на гидростанции для привода щитовых затворов. Часть энергии для пита­ния дуговых ламп преобразовывалась в энергию постоянного тока.

Охтенская установка представляла собой в то время последнее слово техни­ки. Ее основной строитель — выдающийся русский инженер Р. Э. Классон — дал прогрессивное инженерное решение задачи централизованного электроснабжения промышленного предприятия.

Первой в России электропередачей значительной протяженности была уста­новка на Павловском прииске Ленского золотопромышленного района в Сибири. Электростанция была построена в 1896 г. на реке Ныгра. Здесь были установлены трехфазный генератор 98 кВт, 600 об/мин, 140 В и трансформатор соответст­вующей мощности, повышавший напряжение до 10 кВ. Электроэнергия переда­валась на прииск, удаленный от станции на 21 км. На прииске для привода водо­отливных устройств использовались трехфазные асинхронные двигатели мощно­стью 6,5—25 л. с. (напряжение 260 В). Так постепенно расширялось в России строительство трехфазных электростанций.

С 1897 г. началась электрификация крупных городов (Москва, Петербург, Са­мара, Киев, Рига, Харьков и др.). ■

На рубеже XIX и XX вв. были уже достаточно выяснены преиму­щества и возможности трехфазной техники. Развитие городских сетей делало экономически нецелесообразным существование в од­ном городе многих мелких станций, и они закрывались одна за другой. Электрические станции становились крупными промышлен­ными предприятиями по выработке электроэнергии; сети разных станций объединялись, создавались первые энергетические системы.