7.6. Создание электрического трамвая

Первый электродвигатель появился на транспорте в 1876 г. в Петербурге, когда инженер Ф.А. Пароцкий установил электрический двигатель на одном из вагонов Петербургской конно-железной дороги.

22 августа 1880 г. в 12 часов дня в Петербурге на углу Болотной улицы и Дегтярного переулка показался первый трамвай с 40 пассажирами, двигавшейся со скоростью 10-12 км/ч (рис.7.4а).

а) б)

в) г)

Рис. 7.4. Первые российские трамваи: а – конструкции Ф.А. Пироцкого; б – вагон первой серии Киевского трамвая; в – трамвайный перевоз через Неву в Петербурге; г – монорельсовая железная дорога Н.В. Романова

В 1881 г. Пироцкий представил схему своей электрической дороги на электротехнической выставке в Париже.

Трамвайное движение началось в России на год раньше, чем в Германии, а через 2 года трамвай был построен в Вене.

В 1884г. в Англии в г. Брайтоне был построен трамвай по системе Пироцкого. Распространению трамвайного движения в России препятствовало Акционерное общество конных городских железных дорог.

Лишь 2 мая 1892 г. нормальное трамвайное движение открылось в Киеве. На первой линии Киевского трамвая курсировали 2 вагона (рис.7.4б), вместимостью 40 человек. К 1900 г. протяженность линий трамвая в Киеве составила 50км.

К началу 1902 г. электрический трамвай был построен в 13 городах России, но в Петербурге и Москве владельцы конок сопротивлялись введению трамвая.

Зимой 1895 г. в Петербурге открылось трамвайное движение по невскому льду (рис.7.4в) и существовало в течение пяти зимних сезонов. Лишь в 1907 г. открылось регулярное движение электрического трамвая. Первая линия трамвая длиной 2,14км проходила от Большого проспекта Васильевского острова до Адмиралтейства через Дворцовый мост.

В Москве движение электрического трамвая было открыто в 1899 г.

Первые трамвайные вагоны были не совершенны и имели всего 12 сидячих мест.

1897 г. инженер И.В. Романов демонстрировал созданную им модель первой электрической подвесной монорельсовой дороги (рис.7.4г). В 1899 г. опытная монорельсовая дорога была пущена в эксплуатацию в Гатчине. Вагон допускал нагрузку 3,2т. Испытания показали полную работоспособность нового вида надземного электрического транспорта.

7.7. История электрического освещения

Искусственные источники света позволяли человеку продлить его активную деятельность. В древнейшие времена пещеры предков освещались кострами. Крестьянские избы освещались горящей лучиной. Затем появились масляные лампы (лампадок), когда источником света является горящий фитиль, пропитанный маслом из сосуда. Сальные свечи, изготовленные из животного сала, давали нагар, который приходилось периодически снимать специальными щипцами. Затем стали применять стеариновые свечи, полученные французским физиком и химиком Жозефи Лую Люссаром (1778-1850). Для этого кипятили сало с погашенной известью, после этого в раствор добавляли серную кислоту, которая связывала известь, а из оставшейся массы совместно с глицерином изготавливали свечи. Наряду со стеарином свечи изготавливали из китового жира (спермацетовые свечи), пчелиного воска, парафина.

В середине XIX века стали применять керосиновые лампы (рис.7.5а). При газовом освещении, применяемом в крупных городах, свет получали непосредственно от пламени газа (рис.7.5б), названного светильным, который получался сухой перегонкой каменного угля. В дальнейшем в пламя газа стали помещать колпачек из окиси тория, который при накаливании давал свет, приближающийся к дневному (рис.7.5в).

У истоков электрического освещения лежит открытие электрической дуги, русским академиком Василием Владимировичем Петровым (1762-1834), показавшим возможность использование ее для плавления металлов и освещения. В своей книге «Известие о гальвани-вольтовых опытах», изданной в 1803 году, В.В. Петров так осмысливал свое открытие: “Если на стеклянную плиту или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способных для произведения светоносных явлений посредством гальвано-вольтовой жидкости, и есть ли потом металлическими изолированными направителями, сообщенными с обоими полюсами огромной батареей (гальванической с э.д.с. около 1700В), приблизить оные один к другому на расстоянии от одной до трех линий, то является между ними весьма яркий белого цвета или пламя, от которого темный покой довольно ясно освещенным может быть” (рис.7.5г). Для предотвращения участия дуги по мере сгорания углей были изобретены рожки устройства регуляторов дуги.

Надежные дуговые лампы с регуляторами создали русские изобретатели Александр Ильич Шлаковский (1823-1881) и Владимир Николаевич Чиколев (1845-1896).

Шпаковский А.И. сконструировал в 1856 году дуговую лампу с регуляторами, которые применялись для иллюминации Красной и Лефортовской площадей в Москве во время коронации Александра 2.

Чиколев В.Н. построил более совершенные регуляторы для электрической дуги на постоянном и переменном токе, которые стали применяться для освещения Охтинского порохового завода в 1877 году, Литейного моста в 1879, и также при создании мощных прожекторов армии и флота.

В 1876 году Павел Николаевич Яблочков (1847-1894) создал электродуговую лампу без регулятора и электрическую свечу (рис.7.5д). Свеча Яблочкова состояла из двух угольных стержней, расположенных параллельно друг друга и разделенных изолирующей прослойкой (каолин, гипс, стекло, и т.д.). Концы стержней соединялись пластинкой. При пропускании тока пластинки сгорали, и между концами угольных стержней появлялся электрическая дуга. Дуга горела при неизмененном расстоянии между стержнями и без регулятора.

Одновременно П.Н. Яблочков усовершенствовал конструкции своей свечи, сделав подсвечники для четырех свечей (рис.7.5е). Свечами Яблочкова были освещены выставки в Лондоне и Париже, проспект Оперы, магазины, холлыгостиниц, военные корабли.

Однако более перспективными были лампы накаливания, которые допускали мелкое дробление свечи и не требовали ежедневной замены угля.

Изобретателем первой электрической лампы накаливания пригодной для освещения, является русский электротехник Александр Николаевич Лодыгин (1847-1923). В своей лампочке он производил накаливание тонкого стержня из угля, укрепленного между двумя медными стержнями проводящими ток. Этот уголек сгорал через какое-то время. Поэтому А.Н. Лодыгин стал помещать стержень в стеклянный баллон, из которого выкачивали воздух. Срок службы лампочки увеличивали до двух месяцев (рис.7.5ж). С помощью лампы накаливания была освещена одна из улиц Петербурга, магазины, кессоны при построении Литейного моста через Неву. В 1890 году он заменил угольный волосок металлической проволочкой из тугоплавкого вольфрама с температурой плавления 3385⁰С, осьмия с температурой накала 2500⁰С и др. Заводское изготовление началось в 1906 году. Наряду с изготовлением ламп накаливания А.Н. Лодыгин сконструировал приборы электрического отопления, печи для плавки металла, закалочные печи и др. Лодыгин был основателем электротехнического отдела русского технического общества и журнала “Электричество”.

Американский изобретатель Г.А. Эдисон в 1879 году предложил свою конструкцию лампы накаливания с угольной нитью, которая изготавливалась из японского бамбука (рис.7.5ж). Кроме того, он сконструировал мощные электрические генераторы, приводимые в движение от паровой машины, также разработал патрон и цоколь с винтовой нарезкой для электролампы, предохранитель с плавкими вставками, трех рожковые люстры с встроенными выключателями на каждую лампу (рис.7.5з), воздушная линия электропередач, различные виды розеток, вилок и др. В течение жизни Эдисону было выдано 1093 патента за его изобретения. Такое количество изобретений не сделал ни один человек.

В 1881 году в Нью-Йорке построена первая ТЭС мощностью 160кВт. В 1896 была введена в эксплуатацию в США Ниагарская ГЭС мощностью 37МВт. Все это расширило применение электроэнергии для электрического освещения, электротяги (трамваи), электропривода (станки), электросварка.

Первая ГЭС в России была построена в 1892 году инженером Коктаревым на Зырянском руднике на Алтае. В 1896 году на реке Охте была построены ГЭС мощностью 260 квт инженерами В.Н. Николаевым и П.Э. Клиссоном. Станция снабжала энергией пороховой завод. В 1916 году в России было построено 24 ГЭС.

С 1909 года стали применяться для освещения лампы с зигзаобразным расположением вольфрамовой нитки (рис.7.5к), а с 1913 года стали выпускать газонаполненные лампы разной мощности (рис.7.5л).

В 1938 году Московский электроламповый завод стал выпускать люминесцентные лампы (рис.7.5м), которые дают свет, близкий к дневному. В технике также применяются неоновые, ртутные лампы и др.

а) б) в) г) д)

е) ж) з) и) к)

л) м)

Рис. 7.5. Развитие источников освещения: а – керосиновая лампа; б – пламя светильного газа; в – газовая горелка; г – дуга с электродами из чистого угля; д – свега Яблочкова; е – электрический фонарь Яблочкова для наружного освещения; ж – лампа А.Н. Лодыгина; з – одна из первых электрических ламп Эдисона; и – трехламповая люстра Эдисона; к – одна их первых конструкций ламп накаливания с металическим волоском из тантала; л – различные лампы накаливания; м – устройство люминисцентной лампы