История электрического освещения

Именно  появление электрического освещения различных  систем вызвало к  жизни первые электрические  станции. Первая такая  станция – блок-станция, то есть станция для  одного дома, не обеспечивающая передачу энергии  на большое расстояние, была создана в 1876 году в Париже для  питания электричеством свечей Яблочкова.

А в 1881 году – первая Международная выставка электричества и  Международный конгресс электриков, Министр  почт и телеграфа  Франции, официальный  спонсор выставки, в докладе президенту Французской республики писал: «Эта выставка будет вмещать  в себя все то, что относится  к электричеству: на ней будут демонстрироваться  всевозможные аппараты и приборы, служащие для получения, передачи, распределения электрической  энергии. Конгресс в  Париже соберет наиболее выдающихся ученых-электриков. Представители чудесной науки, только что раскрывшей перед человечеством свои громадные ресурсы и вскружившей ему голову своими беспрестанными эффектами, обсудят все результаты произведенных исследований и новейшие теории, созданные в этой области. Представители других стран, приглашенные во Францию, будут рады воспользоваться этим случаем, чтобы, так сказать, узаконить науку об электричестве и измерить ее глубину».

Действительно, успехи электротехники были тогда частыми  и разнообразными. Но до 1881 года электриками  разных стран использовались десятки самых  различных единиц тока, сопротивления  – не было стандарта  на электрические  единицы. Сопоставить  результаты исследователей разных стран было чрезвычайно сложно. Именно в 1881 году на Международном конгрессе  электриков, приуроченном к первой Международной  выставке электричества, в нашу жизнь вошли  столь хорошо известные  нам сейчас единые электротехнические единицы.

На  заседании конгресса  слушатели в штыки  встретили сообщение  французского физика Марселя Депрэ, высказавшего еретическую мысль о возможности передачи электроэнергии на большие расстояния. Это сообщение котировалось в качестве неплохой шутки, забавной утопии.

А уже через год, на Мюнхенской международной  электрической выставке, Марсель Депрэ продемонстрировал буквально наповал пораженным посетителям небольшой водопад, действующий от центробежного насоса, вращаемого электромотором. Но не это главное – электромотор снабжался электроэнергией от линии передачи из другого города – Мисбаха, расположенного в 57 километрах от Мюнхена, где электроэнергия рождалась тоже в водопаде.

Еще в 1879 году Павел Николаевич Яблочков заявил, что  передачу энергии  надо вести при  помощи переменного  тока. Спустя несколько  лет, 25 августа 1891 года, Доливо-Добровольский на электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне применил трехфазный переменный ток и продемонстрировал передачу электрической энергии на расстояние 175 километров. Именно трехфазный ток вырабатывают станции и в наши дни. Одновременно с блестящим решением вопроса о передаче электрической энергии на расстояния получила практическое осуществление и идея П.Н. Яблочкова о централизованном производстве энергии на специальных станциях.  

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Промышленность, транспорт, сельское хозяйство, бытовое  потребление (освещение, холодильники, телевизоры). Большая часть электроэнергии превращается в механическую, 1/3 — технические цели (электросварка, плавление, электролиз и т. п.).

Главный способ получения  электрической энергии  и в наши дни  основан на применении вращающихся генераторов  – динамо, как  их называли раньше. Таким путем получается электроэнергия не только на обычных тепловых электростанциях  и гидростанциях, где генераторы приводятся в движение паром  или текущей водой, но и на всех действующих  атомных электростанциях.

«СВЕЧА  ЯБЛОЧКОВА»

Русский инженер, один из пионеров мировой электротехники и светотехники Павел  Николаевич Яблочков (14 сентября 1847, село Жадовка, Сердобского уезда Саратовской губернии — 19 (31) марта 1894, Саратов) закончил Техническое гальваническое заведение в Петербурге, впоследствии преобразованное в Офицерскую электротехническую школу, выпускавшую военных инженеров-электриков. Техническое гальваническое заведение было первым в Европе военным учебным заведением, ставившим своей задачей развитие и усовершенствование методов практического применения электричества в инженерном деле. Одним из организаторов и руководителей этого учебного заведения являлся крупнейший русский ученый и изобретатель, пионер электротехники Б.С. Якоби. П.Н. Окончив Гальваническое заведение, Яблочков был назначен начальником гальванической команды в 5-й саперный батальон. Однако едва только истек трехлетний срок службы, он уволился в запас, расставшись с армией навсегда. Яблочкову предложили место начальника службы телеграфа на только что вступившей в эксплуатацию Московско-Курская железная дороге. Уже в начале своей службы на железной дороге П.Н. Яблочков сделал свое первое изобретение: создал “чернопишущий телеграфный аппарат”. Подробности этого изобретения до нас не дошли.

Свою  изобретательскую деятельность П.Н. Яблочков начал  с попытки усовершенствовать  наиболее распространенный в то время регулятор  Фуко. Весной 1874 года ему представилась  возможность практически  применить электрическую  дугу для освещения.

Чуть  оно уменьшается  или увеличивается, разряд пропадает. Между  тем во время разряда  угли выгорают, так  что зазор между  ними всё время  растёт. И чтобы  применить угли в  электрической дуговой  лампе, требовалось  использовать специальный  механизм-регулятор, который бы постоянно, с определённой скоростью  подвигал выгорающие стержни навстречу  друг другу. Тогда  дуга не погаснет. Регулятор  был очень сложный, действовал с помощью  трех пружин и требовал к себе непрерывного внимания. Хотя опыт удался, но он еще  раз убедил Павла  Николаевича, что  широкого применения такой способ электрического освещения получить никак не может. Стало  ясно: нужно упрощать регулятор.

Дуговой разряд в виде так  называемой электрической (или  вольтовой) дуги был  впервые обнаружен  в 1802 году русским  учёным профессором  физики Военно-медико-хирургической академии в Петербурге, а впоследствии академиком Петербургской Академии наук Василием Владимировичем Петровым. Петров следующими словами описывает в одной из изданных им книг свои первые наблюдения над электрической дугой: «Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля... и если металлическими изолированными направлятелями...сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трёх линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого тёмный покой довольно ясно освещен быть может... ».

В 1810 году то же открытие сделал английский физик  Деви. Оба они получили вольтову дугу, пользуясь большой батареей элементов, между концами стерженьков из древесного угля. Первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 году французский физик Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В 1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижских площадей.

Справедливости  ради надо сказать, что  попытки использования  дуговых ламп предпринимались  в России и до Яблочкова. Свои дуговые лампы  с регуляторами разработали  русские изобретатели Шпаковский и Чиколев. Электрические лампы Шпаковского в 1856 уже горели в Москве на Красной площади во время коронации Александра II. Чиколев же использовал мощный свет электрической дуги для работы мощных морских прожекторов. Придуманные этими изобретателями автоматические регуляторы имели отличия, но сходились в одном — были ненадёжны. Лампы горели совсем недолго, а стоили дорого.

Совместно с опытным электротехником  Н.Г. Глуховым Яблочков начал заниматься в мастерской усовершенствованием аккумуляторов и динамо-машины, проводил опыты по освещению большой площади огромным прожектором. В мастерской Яблочкову удалось создать электромагнит оригинальной конструкции. Он применил обмотку из медной ленты, поставив ее на ребро по отношению к сердечнику. Это было его первое изобретение.

Наряду  с опытами по усовершенствованию электромагнитов  и дуговых ламп Яблочков и Глухов большое значение придавали электролизу растворов поваренной соли. Во время одного из многочисленных опытов по электролизу поваренной соли параллельно расположённые угли, погруженные в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга. Тотчас между ними вспыхнула ослепительно яркая электрическая дуга. Именно в эти минуты зародилась у него мысль о постройке дуговой лампы... без регулятора.

В октябре 1875 года Яблочков отправляется за границу  и везет с собой  изобретенную им динамо-машину. Осенью 1875 года Павел  Николаевич в силу сложившихся обстоятельств  оказался в Париже в мастерских физических приборов Бреге. В  докладе, прочитанном 17 ноября 1876 года на заседании  Французского физического  общества, Яблочков сообщал:  

Последняя служила и для скрепления углей между собой и для их изоляции, позволяя вольтовой дуге образовываться лишь между верхними концами углей. По мере того как угли сверху обгорали, гипсовая пластинка плавилась и испарялась, так что кончики углей всегда на несколько миллиметров выступали над пластинкой.

Простота  устройства свечи, удобство обращения с нею  были просто поразительны, особенно по сравнению  со сложными регуляторами. Это и обеспечило свече громкий  успех и быстрое  распространение. 23 марта Павел Николаевич взял на нее французский  патент за № 112024, содержащий краткое описание свечи в ее первоначальных формах и изображение  этих форм. Этот день стал исторической датой, поворотным пунктам  в истории развития электро- и светотехники, звездным часом Яблочкова. «Русский свет» (так называли изобретение Яблочкова) засиял на улицах, площадях, в помещениях многих городов Европы, Америки и даже Азии. «Из Парижа, - писал Яблочков,- электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи»).

К светильникам подвел по проводам ток от динамо-машины, находившейся в соседнем помещении. Поворотом рукоятки ток был включен  в сеть, и тотчас обширное помещение  залил очень яркий, чуть голубоватый  электрический свет. Многочисленная публика  пришла в восторг.

Так Лондон стал местом первого публичного показа нового источника  света и первого  триумфа русского инженера.

В годы пребывания во Франции Павел  Николаевич работал  не только над изобретением и усовершенствованием  электрической свечи, но и над решением других практических задач. Только за первые полтора года –  с марта 1876 по октябрь 1877 – он подарил человечеству ряд других выдающихся изобретений и  открытий. П.Н. Яблочков сконструировал первый генератор переменного  тока, первым применил переменных ток для  промышленных целей, создал трансформатор  переменного тока (30 ноября 1876 года, дата получения патента, считается датой  рождения первого  трансформатора) и  впервые использовал  статистические конденсаторы в цепи переменного  тока. Открытия и  изобретения русского инженера, обессмертившие его имя, позволили  Яблочкову первому  в мире создать  систему дробления  света, основанную на применении переменного  тока, трансформаторов  и конденсаторов.