Transmisi tiga fase pertama dari Laufen ke Frankfurt

Perwujudan teknis paling umum dan pertama dari prinsip-prinsip yang mendasari teknologi AC adalah transmisi Laufen-Frankfurt yang terkenal, yang sangat penting untuk penciptaan dan pengembangan keseluruhan teknologi AC.

Pada jarak 175 km dari Frankfurt am Main (dekat kota Heilbronn) di kota Laufen terdapat sebuah pabrik semen kecil yang menggunakan energi Sungai Neckar untuk kebutuhan energinya. Pada tahun 1890, ide transmisi daya di Frankfurt muncul dan industrialis dan penemu Jerman Oskar von Müller (1855 - 1934) mulai bernegosiasi dengan berbagai perusahaan mengenai masalah ini.

Pada akhir tahun diputuskan bahwa pabrik semen akan memasok turbinnya ke Neckar untuk ini, Maschinenfabrik Oerlikon akan memasok generator ke Laufen, dan Perusahaan Listrik Umum (AEG) motor listrik ke Frankfurt.

Saluran transmisi dari Laufen ke Frankfurt diproduksi bersama oleh kedua perusahaan, tetapi dari langkah pertama teknik kelistrikan harus menghadapi kesulitan tertentu.Oscar von Miller dan promotor lain dari bisnis ini harus mengatasi sejumlah kendala yang dibuat oleh pemilik tanah dan bisnis.

Penemu Rusia Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 — 1919) bekerja di perusahaan AEG dari tahun 1887. Saat berada di perusahaan ini, M. O. Dolivo-Dobrovolsky menyelesaikan karyanya yang terkenal tentang arus tiga fase, yang membuat penulisnya terkenal di dunia dan merevolusi teknik penggunaan dan transmisi energi listrik.

Dia menerima beberapa paten untuk trafo, motor, dan generator tiga fase. Menarik juga untuk dicatat: desain trafonya dipertahankan hingga saat ini secara praktis tanpa perubahan mendasar.

M.O. Dolivo-Dobrovolski

Itu adalah Dolivo-Dobrovolski yang pertama kali menarik perhatian pada solusi teknis yang mengarah pada penghematan yang signifikan dalam saluran listrik tembaga - penggunaan saluran tiga fase untuk sistem transmisi arus bolak-balik. Berkat dia, tahap baru dalam perkembangan perusahaan dimulai. AEG, yang ternyata menjadi pemegang monopoli paten terpenting di bidang sistem baru saat ini.

Kalangan ilmiah, pers teknis, dan teknik arus utama pada saat itu bereaksi negatif terhadap proyek transmisi dan memperkirakan bahwa hanya 5% energi yang akan mencapai Frankfurt. Ada banyak kekhawatiran tentang nasib saluran telepon. Secara umum, transmisi tiga fase pertama menghadapi hambatan permusuhan yang sama dengan rel kereta api pertama, transmisi arus searah pertama, dan seterusnya.

Namun, garis dibangun. Ini terdiri dari tiga konduktor tembaga yang digantung pada tiang pada ketinggian 8 m.Sebuah saluran udara tiga fase membutuhkan sekitar 3.000 tiang, 9.000 isolator minyak dan 60 ton kawat tembaga berdiameter 4 mm. Maskapai ini terutama dioperasikan dengan kereta api.

Arus ditransmisikan di bawah tegangan 8500 V (dua rangkaian percobaan kemudian dilakukan di mana tegangan arus yang ditransmisikan meningkat menjadi 15.000 dan 25.000 V) dari Laufen di Frankfurt am Main. Saluran listrik tiga fase diluncurkan di Frankfurt selama Pameran Elektroteknik Internasional pada tahun 1891. Pameran ini menunjukkan arus tiga fase sebagai sistem baru untuk pertama kalinya.

Seluruh transmisi dirancang dan dibangun oleh AEG dan Maschinenfabrik Oerlikon di bawah arahan Oskar von Miller dan Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. Instalasi transformator, generator, dan isolator minyak dirancang oleh Charles Brown Jr. (1863 — 1924), seorang perancang dan insinyur, penemu dan pengusaha yang meninggalkan jejak cemerlang dalam sejarah teknologi.

Peluncuran resmi transmisi tenaga listrik tiga fase tegangan tinggi pertama di Pameran Elektroteknik Internasional berlangsung pada Selasa, 25 Agustus 1891, pukul 12 siang. Peluncuran uji pertama berakhir beberapa hari sebelumnya.

Di Laufen, turbin memberi makan generator Braun tiga fase. Ini adalah mobil khas dari tahun 90-an. Abad XIX, salah satu generator tiga fase pertama. Di sini elektromagnet berputar di depan angker stasioner yang mengelilinginya.

Angker terdiri dari 96 batang yang saling berhubungan dalam tiga belitan, di mana masing-masing arus berubah dengan pergeseran fasa 120 °. Arus stator pada beban penuh mencapai 1400 A, yang membutuhkan penggunaan batang tembaga tebal dengan diameter hampir 30 mm dan insulasi tahan panas menggunakan pipa asbes.

Arus eksitasi yang disuplai oleh baterai dialirkan ke rotor melalui dua kawat tembaga yang dilekatkan pada roller ring di bagian depan generator ke poros. Generator diberi peringkat pada 150 rpm.Frekuensi arus bolak-balik tiga fase adalah 40 Hz.

Generator ini menyediakan arus 55 V, yang dikuatkan oleh trafo. Di Frankfurt, trafo lain diturunkan menjadi 65 V. Dua trafo berpendingin oli digunakan, satu 100 kVA dari AEG dan satu lagi 150 kVA dari Maschinenfabrik Oerlikon.

Stasiun kereta api di Laufen

Pada pameran kelistrikan di Frankfurt, arus digerakkan oleh motor Dolivo-Dobrovolsky tiga fase berkekuatan 100 hp. desa, yang mengoperasikan pompa hidrolik yang memasok air untuk air terjun dekoratif sepuluh meter yang terang benderang.

Itu adalah motor asinkron tiga fase paling kuat di dunia pada saat itu. Selain itu, pameran tersebut disinari oleh 1.000 lampu pijar listrik yang mengelilingi sebuah tanda di tengahnya yang bertuliskan: "Laufen-Frankfurt Power Line". Di bawah ini adalah panjang garis - 175 km, dan di samping - nama perusahaan yang melakukan percobaan - "Oerlikon" dan "AEG".

Motor listrik Dolivo-Dobrovolski

Skema transmisi Laufen-Frankfurt

Transmisi Laufen-Frankfurt telah dipelajari secara luas. Komite ahli melakukan pengujian terperinci terhadap mesin-mesin tersebut.

Kesimpulan dari komisi ini adalah sebagai berikut: transmisi energi listrik pada jarak 170 km dengan arus bolak-balik pada tegangan 8500 V dengan kabel tembaga telanjang menghasilkan 68,5% hingga 75,2% energi yang dihasilkan di Laufen ke Frankfurt. Kerugian transmisi dibatasi oleh resistansi kabel. Efek kapasitas benar-benar dapat diabaikan. Transmisinya mulus, aman dan benar seperti pada voltase beberapa ratus volt dan jarak beberapa meter.

Kesimpulan ini sangat penting secara historis, karena melalui transmisi Laufen-Frankfurt, semua koneksi teknik kelistrikan baru digabungkan, termasuk generator dan motor tiga fase, transformator, dan tegangan AC tegangan tinggi.

Dinamo tiga fase Charles Brown menunjukkan efisiensi 93,5% menurut dokumen komisi verifikasi. muatannya 190 liter. c. Efisiensi transformator adalah 96%.

Prinsip mengubah energi mekanik menjadi listrik dan mengubah energi listrik kembali menjadi energi mekanik, prinsip yang terkandung dalam revolusi yang dihasilkan oleh listrik, diberikan bentuk yang memadai dalam teknologi arus bolak-balik Teknologi AC sendiri, diawali dengan transmisi ini, berkembang dalam bentuk dari teknik listrik tiga fase.

Pada kongres yang diadakan bersamaan dengan pameran tersebut, M. O. Dolivo-Dobrovolsky membuat laporan besar yang menguraikan dasar-dasar teori rangkaian arus tiga fasa. Pidatonya menjadi titik awal untuk banyak karya teoretis berikutnya dan perkembangan dalam industri baru ini.

Acara terpenting dari pameran ini adalah "Kongres Insinyur Listrik Internasional 1891 di Frankfurt am Main", yang berlangsung selama minggu 7-12 September.

Kunjungan pembangkit listrik di Laufen oleh peserta International Congress of Electrical Engineers. Charles Brown (baris atas keempat dari kanan). Foreground: Emile Rathenau (ke-6 kiri) Marcel Despres (ke-7 kiri), Gisbert Kapp (di belakang dua orang di atas), Dr. John Hopkinson (ke-8 kiri), tepat di belakangnya — Peter Emile Huber , William Henry Preece (ke-2 dari kanan), Postmaster Friedrich Ebert (1 dari kanan).

Poin terakhir dalam karya pameran Frankfurt ditetapkan oleh "laporan resmi" dua jilid yang mendetail, dalam semua detail yang mencerminkan organisasi, pekerjaan, dan liputan persnya.

Alternator telah dibangun oleh Gram dan desainer lainnya sejak tahun 1970-an. Abad XIX. Pada 1980-an, banyak desain baru muncul (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti, dll.).

mobil Ferranti

Profesor Italia Galileo Ferraris dan seorang insinyur Amerika dari Serbia melakukan yang terbaik untuk memahami alasan perputaran medan magnet. Nikola Tesla… Secara independen satu sama lain, mereka mencapai hasil yang serupa. Hampir bersamaan, pada tahun 1888, mereka melaporkan pekerjaan mereka. Nikola Tesla menjelaskan berbagai sistem polifase. Namun, ia juga menganggap dua fase sebagai yang paling cocok.

Itu diadopsi di pembangkit listrik tenaga air Niagara, yang sangat besar pada masanya, dibangun di Amerika, serta di beberapa instalasi lain di Eropa. Namun, tak lama setelah transfer pertama arus tiga fase dari Laufen ke Frankfurt, sistem tiga fase yang umum di Eropa membuktikan keunggulannya dan memaksa Amerika untuk mengubah "sistem Tesla" menjadi arus tiga fase.

Pada 1990-an, mereka beralih dari generator arus bolak-balik fase tunggal ke multifase. Dalam hal ini, kredit utama adalah milik Dolivo-Dobrovolsky - sebelum dia mereka menggunakan sambungan murah dari mesin satu fase.

Setelah pameran, generator digunakan untuk menyalakan Heilbronn, yang menjadi kota pertama di dunia yang menerima listrik tiga fase. Generator asli saat ini disimpan di Museum Deutsches di Munich.

Generator Laufen di museum

Kami dapat dengan aman mengatakan bahwa pada periode 1888 hingga 1891semua elemen dasar dari sistem kelistrikan tiga fase dikembangkan, yang telah sepenuhnya mempertahankan signifikansinya dan banyak digunakan serta dikembangkan saat ini.

Transmisi energi listrik dari Laufen ke Frankfurt am Main secara meyakinkan menunjukkan kemungkinan solusi mendasar untuk masalah kompleks produksi listrik terpusat dan transmisi jarak jauh.

Pentingnya pameran di Frankfurt juga terletak pada fakta bahwa pameran tersebut berdampak besar pada opini publik. Orang-orang sezaman menganggap pameran Frankfurt sebagai titik balik yang menentukan dalam sejarah pasokan listrik. Teknik elektro menjadi teknologi terdepan. Perusahaan AC muncul sebagai pemenang, dan perusahaan khusus DC segera mulai memperoleh lisensi untuk teknologi AC.

Emil Rathenau merangkum keberhasilan mentransmisikan energi dalam jarak yang begitu jauh: "Kemajuan baru-baru ini akan memungkinkan kita untuk membangun pusat penghasil energi yang luar biasa di mana-mana—di pegunungan dan di pantai, untuk memanfaatkan energi aliran gunung dan pasang surut, dan pada yang paling - jeram sungai yang besar - untuk mengubahnya, yang sampai sekarang hanya membuang-buang energi, menjadi listrik yang berguna, untuk mengangkutnya ke jarak mana pun, dan di sana untuk mendistribusikan dan menggunakannya dengan cara apa pun. »

Dengan transfer percontohan arus bolak-balik tiga fase dari Laufen ke Frankfurt pada tahun 1891, semua elektrifikasi modern dimulai.