Проблема передачи электрической энергии на расстояние

Создание экономичных машин постоянного тока и начальные шаги в развитии электрического освещения и электрического привода не могли, бы внести кардинальных изменений в производственную практику, если бы не была решена другая краеугольная задача электроэнергетики — передача электрической энергии на расстояние. В 70—80-х годах XIX в. эта проблема стала актуальной в связи с возникновением крупных промышленных предприятий.

Сама по себе потребность в способах передачи, энергии к потребителям, удаленным от источников механической энергии,, существовала и так или иначе разрешалась задолго до появления первых электростанций. Так, посредством проволочных канатов удавалось достигнуть дальности передачи до 120 м, а при устройстве промежуточных, блоков — до 5 км. Неоднократно предпринимались попытки использовать для передачи энергии сжатый воздух и гидравлическое давление, но ни тот ни другой принцип не мог лечь в основу обеспечения механической, энергией фабрично-заводского производства в широком масштабе.

Надежды изобретателей обратились к новому виду энергии — к электричеству. Первые опыты передачи электрической энергии на расстояние относятся к началу 70-х годов. В 1873 г. французский физик И. Фонтен демонстрировал на Венской международной выставке свойство обратимости электрических машин: приводил в действие двигатель (машину Грамма) от генератора (такой же машины Грамма).

Двигатель и генератор соединялись между собой кабелем длиной в 1 км. Таким образом была доказана принципиальная возможность передачи механической энергии на относительно большое расстояние путем двойного преобразования энергии: механической в электрическую на генераторном конце и электрической в механическую — у потребителя. Экономическая целесообразность такого принципа еще не была тогда доказана.

Начиная с 1874 г. в течение нескольких лет русский военный инженер Ф. А. Пироцкий, стремясь доказать экономичность "электрической передачи силы", провел серию опытов, используя проводники большого сечения — заброшенную ветку Сестрорецкой железной дороги.

Прогрессивный путь решения проблемы передачи электрической энергии нашли в 1880 г. французский ученый М. Депре и русский физик Д. А. Лачинов. Математическим анализом существа физических процессов в системе генератор—линия—двигатель они показали, что эффективность электропередачи может быть достигнута при увеличении напряжения в линии.

Теоретический вывод, подытоживший эмпирические знания в области электрических машин и электрических цепей, послужил надежной платформой для последующих технических решений.

В 1882 г. Депре построил первую опытную электропередачу Мисбах — Мюнхен протяженностью 57 км, напряжением постоянного тока 1,5—2 кВ; КПД не превышал 0,22 %. Первый практический шаг еще не дал благоприятных результатов, но он стал отправным пунктом для последующих работ. На новой опытной установке Вазиль — Гренобль 1883 г. энергия, переданная в Гренобль (примерно 7 л. с), использовалась для привода нескольких печатных и других машин. КПД передачи был равен 62%.

Опыты передачи энергии большого масштаба были осуществлены в 1885 г., напряжение линии передачи длиной в 56 км (между Крейлем и Парижем) достигло 6 кВ. Тогда это было предельным напряжением для машин постоянного тока по условиям изоляции и коммутации.

Вскоре была осуществлена передача постоянного тока на более высокое напряжение — до 12 кВ. Однако электропередачи постоянного тока столь высокого напряжения были единичными. Трудности создания машин высокого напряжения и преобразования тока высокого напряжения в ток низкого напряжения у потребителей заставили обратиться к исследованию свойств переменных токов.

Шухардин С. В. "Техника в ее историческом развитии"