Русские электротехники

Широкому развитию применений электрической энергии для практических целей в первое время больше всего мешало отсутствие сколько-нибудь экономичного, надежного и удобного генератора электрического тока. Вольтов столб был, конечно, непригоден для получения даже весьма небольших количеств электрической энергии. Все усовершенствования вольтова столба, превратившегося постепенно в батареи гальванических элементов всевозможных типов, тоже не оказались пригодными для целей электротехники. Сколько-нибудь значительные батареи были очень громоздки, дороги, требовали сложного обслуживания и работали с недостаточно большим коэффициентом полезного действия, расходуя при этом дорого стоящий цинк. Надежды, возлагавшиеся на термо-электрические батареи, тоже не оправдались. Несмотря на остроумие изобретателей, которых пленяла заманчивая мысль добиться непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую, используя термоэлектрические явления, мысль эта не получила удовлетворительного решения. Работа термоэлементов оказалась столь неэкономичной, необходимое число элементов для получения нужного напряжения столь велико, что ни одно из многочисленных, разнообразных предложений не получило применения в сколько-нибудь больших установках, и применение термоэлектрических батарей оказалось возможным только для мелких производств: золочения, серебрения, никелирования, гальванопластики и т. п., да и то лишь до времени, пока широкая электрификация не дала возможности с большими удобствами и за более дешевую цену пользоваться электрическим током, получаемым от центральных электрических станций. Но эти станции могли появиться только тогда, когда были изобретены электрические генераторы, основанные на явлении электромагнитной индукции. Собственно говоря, Фарадей, открыв явление электромагнитной индукции и экспериментируя с ним, одновременно изобрел прообразы главнейших электромеханических приборов- электрический генератор и электрический трансформатор, которые в дальнейшем только совершенствовались и приспособлялись к определенным условиям работы. Диск Фарадея и кольцо Фарадея с двумя обмотками и были прообразами современных генераторов и трансформаторов.

Электрические генераторы, основанные на принципе электромагнитной индукции, решали основную задачу — задачу получения электрической энергии в достаточных количествах и в приемлемых, с экономической точки зрения, условиях, позволяя применять для своего вращения любые двигатели — паровые, водяные, газовые, нефтяные, ветряные и всякие другие, допуская использование и превращение в электрическую энергию всех видов энергии, получаемых от природных энергетических ресурсов. Нужно было только найти для первичных двигателей и для электрических генераторов рациональную конструкцию. Поисками этих конструкций занимались инженеры и изобретатели второй половины XIX в. и продолжатели их дела в XX в. Совершенствование конструкций как электрических генераторов, так и паровых, водяных и других двигателей, нужных для вращения генераторов, пошло быстро. Этому способствовали и научные достижения как в области физики, так и в области техники, полученные в те же периоды времени.

Громадные достижения в конструкции тепловых и гидравлических двигателей и их регулирования, а также их высокая экономичность, приведшие к возможности сооружать, например, быстроходные паровые турбины с высоким давлением пара, мощностью в 100 000 квт и более или строить мощнейшие гидравлические турбины для всяких напоров, достигнуты, главным образом, благодаря требованиям электротехники и прогрессу в области сооружения электрических генераторов.

Первые, появившиеся после диска Фарадея, генераторы были машины небольшой мощности, разнообразной конструкции, магнитное поле которых создавалось постоянными магнитами. Коэффициент полезного действия их был весьма невелик. Как общее правило, эти генераторы давали переменный или «волнообразный» ток. Но эти генераторы стали быстро совершенствоваться. Постоянные стальные магниты были заменены электромагнитами, был открыт принцип самовозбуждения, были придуманы разные способы включения намагничивающих обмоток (последовательное и параллельное), отвечавшие требованиям различных условий работы генераторов, и, наконец. Пачинотти и Граммом, независимо друг от друга, был изобретен якорь с коллектором, позволивший получать от генераторов, основанных на принципе электромагнитной индукции, постоянный ток. Изобретение коллектора имело исключительно большое значение, так как позволило получать от машин тот ток, который давали гальванические батареи и с которым умели уже обращаться.