Мир электричества

После введения в обиход электрического освещения, дающего яркий свет и избавляющего потребителей от массы хлопот, естественно, стали возникать многочисленные компании по эксплуатации новой техники. Они брали на себя постройку генераторных блок-станций, электропроводку в домах и обеспечение потребителей лампами накаливания или дуговыми светильниками. Причем с каждым годом – нет, не годом, потому что бурное развитие электротехники вело счет на месяцы и недели, – появлялись новые генераторы, двигатели, разрабатывалась технология изготовления и прокладки кабелей. Сегодня, пользуясь современной компьютерной терминологией, мы бы сказали: требовались «комплектующие и принадлежности», «периферийные устройства», «сетевое оборудование» и так далее и тому подобное. Новая техника потребовала огромного дополнительного оборудования. С этого начинается каждое новое дело, имеющее впоследствии широкое применение. Ведь даже простой выключатель и предохранитель надо было сначала изобрести.

В 1885 году Марсель Депре построил специальную линию между Парижем и Крейлем – 56 км. Обошлась она очень дорого, поскольку частично состояла из свинцового кабеля. Напряжение должно было быть 7,5 кВ, а сила тока – 10А. Не получилось. С такими электрическими величинами электротехника еще не справлялась. В результате громадная, специально для этого опыта построенная машина массой около 70 т развивала мощность только 50 лошадиных сил. Напряжение колебалось между 5 и 6 кВ, и КПД передачи оказался снова не выше 40–45 %. Полное фиаско замысла и банкротство в придачу.

Год спустя французский электротехник Ипполит Фонтен рискнул все же повторить печальный опыт соотечественника. Он не стал строить новых машин. Он соединил последовательно четыре динамо-машины, каждая из которых давала напряжение по 1500 В, и получил необходимые ему 6 кВ. Со стороны приемника он установил также три двигателя, которые могли крутить якоря генераторов низкого напряжения или служить в качестве привода для необходимых механизмов. Но и этот опыт показал, что коэффициент полезного действия был на уровне 50 %. Еще одна неудача.

Для экономически целесообразной передачи энергии на большое расстояние требовалось повышать и повышать напряжение. Между тем строить генераторы постоянного тока на высокое напряжение электротехники не умели. Возникали проблемы с изоляцией, да и потребитель опасался столь высокого напряжения. Все эти трудности, с одной стороны, вызывали недоверие вообще к возможности транспортировки электроэнергии на большие расстояния, а с другой, благодаря бурному развитию трансформаторной техники, настойчиво подталкивали мысли к использованию переменного тока, который хоть и был менее знаком электрикам, но уже не являлся совершенной новинкой. Но в его использовании тоже были свои трудности.

Время «трансформаторных битв»

Мы помним, что явление электромагнитной индукции есть возникновение электродвижущей силы в замкнутом проводнике при изменении проходящего через контур проводника магнитного потока.

И открыл это замечательное явление Фарадей. Потом ряд изобретателей сконструировали индукционную катушку на разомкнутом железном сердечнике, в которую немецкий механик Генрих-Даниил Румкорф добавил вторую обмотку. Он включил в первичную обмотку гальваническую батарею с вибрационным прерывателем. При этом во вторичной обмотке, обладающей большим количеством витков, возникало высокое напряжение, позволявшее получать искру. Это была первая ласточка неизбежного наступления эпохи переменного тока.

Подобное устройство для практических целей впервые применил Якоби для дистанционного подрыва мин. А Петр Николаевич Яблочков запатентовал применение катушки Румкорфа для «дробления света». Его система – питание электрических «свечей» от одного источника – демонстрировалась на электротехнических выставках 1881 и 1882 годов в Париже и Петербурге. В российской столице всю цепь смонтировал и показывал посетителям механик-самоучка Иван Усагин.

Иван Филиппович Усагин (1855–1919)

Иван Филиппович Усагин родился в деревне, в крестьянской семье и систематического образования, кроме церковно-приходской школы, не получил. Приехав в Москву, он поступил работать в университетские мастерские, изучил множество физических приборов и с успехом демонстрировал их действие на лекциях профессоров перед студентами. На Петербургской выставке он включал во вторичную цепь индукционных катушек не только свечи Яблочкова, но и нагреватель, и даже двигатель. Тем самым он показал, что система Яблочкова может быть применена для приведения в действие любого прибора переменного тока. За свои работы Усагин был удостоен диплома, а позже Московское общество любителей естествознания, антропологии и этнографии присудило ему почетную премию.