Анатолий Томилин - Мир электричества

В 1949 году, в начале строительства ленинградского метрополитена, рабочие откопали кабель, проложенный Борисом Семеновичем Якоби. В деревянном желобе лежала заключенная в стеклянные трубки проволока, обмотанная суровыми нитками, которые были пропитаны смесью воска с канифолью. Лишь после изобретения в 1839 году способа вулканизации каучука этот материал стали применять для изоляции. Ох, дороги были первые провода, дороги!

Однако главным барьером на пути передачи энергии на большие расстояния оставались потери в проводах. Как их уменьшить? Можно, конечно, увеличить сечение проводов. Известно, что чем толще провод, тем сопротивление его меньше, меньше станут и потери. Но чем толще провода, тем они дороже, а это был отнюдь не пустяк. Для электрических проводов использовалась в основном медь, металл дорогой. Достаточно сказать, что при строительстве электросети стоимость соединительных проводов в XIX веке равнялась примерно трети стоимости станции.

Пожалуй, одним из первых опытов передачи энергии на сравнительно большое расстояние была работа французского инженера Ипполита Фонтена. На Венской выставке 1873 года он проложил кабель длиной более километра между двумя машинами Грамма. Одна из них давала ток, а другая работала в качестве двигателя. Однако потери даже в этой линии оказались настолько большими, что сам экспериментатор пришел к выводу, что экономичная передача электроэнергии на значительное расстояние вряд ли возможна вообще.

В сентябре 1874 года в Петербурге на Волковом поле похожими работами занимался русский инженер Федор Аполлонович Пироцкий. Шестисильная динамо-машина приводилась в действие локомобилем и давала ток в линию длиной 50 м. В конце линии стояла вторая динамо-машина, которая приводилась в действие током первой. Опыт подтвердил обратимость динамо-машин, в чем еще далеко не все ученые были убеждены.

Машина для обматывания проводов изоляцией

В апреле 1876 года Пироцкий добился разрешения провести опыты передачи электроэнергии по рельсам Приморской железной дороги, соединяющей станцию Сестрорецк с пристанью. Длина линии равнялась 3,5 верстам. В то время считалось, что для дальней электропередачи нужны провода возможно большего сечения. В своей заявке Пироцкий указывал: «Рельсы существующих железных дорог имеют площадь поперечного сечения в 644 раза большую площади сечения телеграфной проволоки».

В результате подготовительных работ машины установили на расстоянии чуть больше километра. Соединив стыки рельсов, изобретатель запустил динамо и заставил вращаться вторую машину. По его словам, утечка тока в землю была незначительной и коэффициент полезного действия – вполне приемлемым.

Первый проект Ф. А. Пироцкого, представленный в его статье

Летом того же года, заканчивая описание своих опытов, Федор Аполлонович утверждал: «…Выработанный мною способ приспособления готового рельсового пути к прохождению тока разрешает, по моему мнению, вопрос передачи работы со стороны практической». Смелое утверждение. Тем не менее в 1880 году Пироцкий по разрешению столичных властей произвел опыт применения электроэнергии для городского транспорта в Петербурге. На Песках, в районе Дегтярного переулка и Болотной улицы, в парке конной железной дороги, он построил небольшую электростанцию. Рельсы конки являлись прямым и обратным проводниками. На раму двухъярусного вагона конки подвесили электродвигатель, который через зубчатую передачу приводил во вращение ведущую ось вагона. Общий вес вагона с пассажирами составлял около семи тонн. Тем не менее вагон поехал. Более того, схема Пироцкого без третьего рельса пользовалась некоторое время успехом. И лишь плохая изоляция рельсов от земли являлась причиной чересчур больших потерь.

Основываясь на скромных результатах, в 1877 году Федор Аполлонович выступил в «Инженерном журнале» с большой статьей «О передаче работы воды, как движителя, на всякое расстояние посредством гальванического тока».

Интересно отметить, что редакция журнала, смущенная смелостью Пироцкого, предварила статью своим примечанием: «Помещая эту статью, редакция слагает с себя всякую ответственность относительно практической стороны дела и смотрит лишь на предложение автора как на мысль, во всяком случае заслуживающую внимания».

На основании своих расчетов Пироцкий писал: «Не странно ли… видеть употребление динамоэлектрических машин исключительно лишь для освещения и частью для гальванопластики, тогда как они далеко с большею пользою могли бы служить для передачи работы, огня и света (как это показано на чертежах) и даже звука».

Таким образом, надежно овладеть электрической силой означало, прежде всего, умение заставить ее работать там, где требовалось. Другими словами, научиться ее транспортировать от электростанции к потребителю.

В 1882 году городские власти Мюнхена решили устроить в столице Баварии «электрическую выставку». Для демонстрационной электропередачи инженеры выбрали линию телеграфа. Организатор выставки Оскар фон Миллер пригласил французского физика Марселя Депре, с которым был знаком по Первому международному конгрессу электриков 1881 года в Париже.

Марсель Депре родился в 1843 году и в 1866-м экстерном закончил Высшую горную школу в Париже. До начала франко-прусской войны 1870–1871 годов он занимался механикой и разработал оригинальный прибор, позволяющий измерять скорость движения снаряда в канале ствола пушки. Этим он обратил на себя внимание промышленных кругов Франции. Затем он довольно долго конструировал всевозможные физические приборы, изучал электротехнику и к 1880 году, одновременно с русским электротехником Д. А. Лачиновым, пришел к выводу о независимости коэффициента полезного действия электродвигателя от сопротивления внешней цепи. Год спустя Депре обосновал возможность передачи электроэнергии на расстояние без больших потерь.

Марсель Депре (1843–1918)

Свои выводы он изложил в подробном докладе, который прочитал на конгрессе электриков. Тема была острой. Несколько месяцев спустя он получил предложение участвовать в устройстве линии передачи электроэнергии Мисбах – Мюнхен, согласился и возглавил техническую сторону проекта.

В Мисбахе на шахтах имелась небольшая паровая машина мощностью в две лошадиные силы и динамо-машина Грамма постоянного тока, способная развивать до 2000 В электродвижущей силы. Но что представить на выставке в качестве яркой демонстрации переданной на расстояние электрической силы?