9.9.2.Разрешение проблемы передачи электроэнергии на расстояние

В конце XIX в. электрические генераторы вырабатывали электричество не только для превращения его в световую или тепловую энергию, но, главным образом, в энергию механическую.

С конца 80-х гг. начинают создаваться первые электростанции, предназначенные для производства электрической энергии. Электрические станции соединяются с обслуживаемыми ими потребителями системой проводов, по которым происходит распределение и передача электрической энергии. Первая электростанция была создана в США Эдисоном. В 1873 г. французский электротехник И. Фонтень на Международной выставке в Вене демонстрировал передачу электроэнергии на расстояние 1 км. В России в 1875 г. военный инженер Ф. Пироцкий устроил на Волковом поле передачу электроэнергии на расстояние до 1 км.

Первая электропередача, рассчитанная на нормальную эксплуатацию, была осуществлена для электрического освещения в 1876 г. П. Яблочковым. Лачинов в 1880 г. математически доказал возможность путем увеличения напряжения передачи любых количеств электроэнергии на значительные расстояния без больших потерь.

Первую опытную линию электропередачи длиной в 57 км Депре построил на Мюнхенской выставке в 1882 г. На этой линии передавался по телеграфной проволоке постоянный ток напряжением 1500-2000 в. от генератора, приводимого в движение паровой машиной, к электродвигателю, соединенному с насосом.

Ф. Энгельс писал, что передача электрической энергии на большие расстояния «окончательно освобождает промышленность почти от всяких границ, полагаемых местными условиями, делает возможным использование также и самой отдаленной водяной энергии, и если вначале оно будет полезно только для городов, то, в конце концов оно станет самым мощным рычагом для устранения противоположности между городом и деревней».

Внедрение передачи электроэнергии на расстояние долгое время тормозилось самой природой постоянного тока. Вследствие низкого напряжения он оказался мало пригодным для передачи. Значительно большие возможности в этом смысле представлял переменный ток. Важнейшим этапом развития техники передачи электроэнергии был переход от постоянного тока к переменному.

Итальянский физик и электротехник Г. Феррарис предложил применить систему двух переменных токов, разнящихся по фазе на 90, названную впоследствии «двухфазным» током. Феррарис показал, что при помощи двухфазных токов можно получить внутри железного кольца так называемое «вращающееся магнитное поле».

Электротехник Н. Тесла создал различные конструкции многофазных электродвигателей. Наиболее целесообразной Тесла считал двухфазную систему. В 1896 г. по этой системе была построена Ниагарская гидроэлектростанция в США - первая крупная электрическая станция двухфазного тока. Доливо-Дорбровольский доказал, что при помощи трехфазного тока можно получить такое же вращающееся магнитное поле, какое получали Феррарис и Тесла при помощи двухфазного.

Асинхронные двигатели в отличие от синхронных приходят во вращение самостоятельно при включении тока. Их скорость в определенных пределах может быть регулируема. Для питания асинхронные двигатели требуют трех проводов, присоединенных к трем концам обмоток статора, вторые концы которых соединяются определенным образом между собой. Генераторы трехфазного тока не отличаются от генераторов обычного однофазного переменного тока, за исключением того, что обмотка, в которой индуктируется электродвижущаяся сила, разбивается не на две, а на три группы – фазы.

В 1891 г. на электрической выставке во Франкфурте-на-Майне Доливо-Добровольский впервые в мире организовал передачу электрической энергии на расстояние около 170 км при помощи трехфазного тока. В 1890 г. Доливо-Добровольский предложил для трехфазных токов вместо трех обычных однофазных трансформаторов использовать один трансформатор, специально приспособленный для трехфазных токов, который в отличие от однофазного имеет не два магнитных сердечника, а три.

После создания экономически выгодной и технически несложной системы трехфазного тока началось широкое внедрение электричества в промышленность.

В 1881 г. вблизи Берлина была пущена первая трамвайная линия протяженностью около 2,5 км. В России регулярная эксплуатация трамвая была впервые организована в 1892 г. в Киеве. В Москве первая трамвайная линия была построена в 1899 г.