|  История развития электрического освещения |
· изобретения различных
гальванических элементов, например, самозаряжающегося аккумулятора, известного
под названием автоаккумулятора Яблочкова. В наше время электротехника
возвращается к разработке идей П.Н. Яблочкова в этой области.
Для раздельного питания
отдельных свечей от генератора переменного тока изобретателем был создан особый
прибор - индукционная катушка (трансформатор), позволявший изменять напряжение
тока в любом ответвлении цепи в соответствии с числом подключенных свечей.
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»
|
|
В середине XIX
века история науки и техники подошла к критическому периоду, когда главные
усилия ведущих ученых и изобретателей – электротехников многих стран
сосредоточились на одном направлении: создании более удобных источников
света. Раньше всего это удалось осуществить в конце 1870-х годов выдающимся
русским изобретателям – П.Н. Яблочкову, А.Н. Лодыгину и В.Н. Чигареву.
|
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.
|
|
От Москвы в Крым
должен был следовать правительственный поезд. Администрация Московско-Курской
дороги в целях безопасности движения задумала осветить этому поезду
железнодорожный путь ночью и обратилась к Яблочкову как инженеру,
интересующемуся электрическим освещением. Впервые в истории
железнодорожного транспорта на паровозе установили прожектор с лучшей по тому
времени дуговой лампой с регулятором Фуко. Дуговую лампу нужно было
непрерывно регулировать. Электрическая дуга, дающая яркий свет, возникает
лишь тогда, когда концы горизонтально расположенных угольных электродов
находятся друг от друга на строго определённом расстоянии.
|
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:
|
“Я придумал новую
лампу, или электрическую свечу, в высшей степени простой конструкции. Вместо
того чтобы помещать угли друг против друга, я их размещаю рядом и разделяю
посредством изолирующего вещества. Оба верхних конца углей свободны”. Свеча
Яблочкова состояла из двух стержней, изготовленных из плотного роторного
угля, расположенных параллельно и разделенных гипсовой пластинкой.
|
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»).
|
15 апреля 1876
года в Лондоне открывалась выставка физических приборов. На ней показывала
свою продукцию и французская фирма Бреге. Своим представителем на выставку
Бреге направил Яблочкова, который участвовал на выставке и самостоятельно,
экспонировав на ней свою свечу. В один из весенних дней изумленный Лондон
ахнул, когда изобретатель провел публичную демонстрацию своего детища. На
невысоких металлических столбах (постаментах) Яблочков поставил четыре своих
свечи, обернутых в асбест и установленных на большом расстоянии друг от
друга.
|
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.
В России первая проба электрического освещения по системе Яблочкова была проведена 11
октября 1878 года, то есть незадолго до приезда изобретателя на Родину. В этот
день были освещена казармы Кронштадтского учебного экипажа, площадь у дома,
занимаемого командиром Кронштадтского морского порта. Опыты прошли успешно.
Спустя две недели, 4 декабря 1878 года, свечи Яблочкова (8 шаров) впервые
осветили в Петербурге Большой театр. Когда "внезапно зажгли электрический
свет, - писало "Новое время" в номере от 6 декабря, - по зале
мгновенно разлился белый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором
цвета и краски женских лиц и туалетов сохраняли свою естественность, как при
дневном свете. Эффект был поразительный".
Вскоре после приезда
изобретателя в Петербург была учреждена акционерная компания "Товарищество
электрического освещения и изготовления электрических машин и
аппаратов П.Н. Яблочков-изобретатель и Ко". Свечи Яблочкова, изготовляемые
парижским, а затем петербургским заводом общества, зажглись в Петербурге,
Москве и Подмосковье, в Киеве, Нижнем Новгороде, Гельсингфорсе (Таллин),
Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске, Архангельске, Полтаве, Красноводске и
других городах России.
И все же электрическое
освещение в России такого широкого распространения, как за границей, не
получило. Причин для этого было много: русско-турецкая война, отвлекавшая много
средств и внимания, техническая отсталость России, инертность, а подчас и
предвзятость городских властей. Не удалось создать и сильную компанию с
привлечением крупного капитала, недостаток средств ощущался все время.
Немаловажную роль (в который раз) сыграла и неопытность в
финансово-коммерческих делах самого главы предприятия. Павел Николаевич часто
отлучался по делам в Париж, а в правлении, как писал В.Н. Чиколев в
"Воспоминаниях старого электрика", "недобросовестные
администраторы нового товарищества стали швырять деньги десятками и сотнями
тысяч, благо они давались легко!" Изобретатель был сильно разочарован.
Умей он, как Эдисон, пускать свои изобретения в промышленный оборот с расчетом
использовать средства для продолжения экспериментов, мир, вероятно, получил бы
от П.Н. Яблочкова немало и других полезных изобретений.
|
1 августа 1881
года в Париже открылась Международная электротехническая выставка, которая
показала, что свеча Яблочкова, его система освещения, сыгравшие великую роль
в электротехнике, начали терять свое значение. У свечи появился сильный
конкурент в лице лампы накаливания, которая могла гореть 800-1000 часов без
замены. Ее можно было много раз зажигать, гасить и снова зажигать. К тому же
она была и экономичнее свечи.
|
Яблочков переключился
целиком на создание мощного и экономичного химического источника тока. Проводя
эксперименты с хлором, Павел Николаевич сжег себе слизистую оболочку легких и с
тех пор стал задыхаться. В ряде схем химических источников тока Яблочков
впервые предложил для разделения катодного и анодного пространства деревянные
сепараторы. Впоследствии такие сепараторы нашли широкое применение в
конструкциях свинцовых аккумуляторов.
Возвращение «свечи
Яблочкова»
Никто из производителей
автомобилей сейчас уже не применяет в качестве головного освещения вакуумные
лампы накаливания. Прослужив человечеству несколько десятилетий, они заняли
почетное место в технических музеях и лишь изредка встречаются в магазинах
запчастей.
На смену пришли
галогенные лампы накаливания. Применение галогенов позволило значительно
увеличить срок службы нити накаливания и, вследствие этого, изготавливать лампы
большей мощности. До сих пор в подавляющем большинстве выпускаемых автомобилей
для головного света применяются галогенные лампы накаливания.
|
Но прогресс не
стоит на месте, история делает новый виток и вот уже Вольтова дуга укрощена
и, заключенная в стеклянную колбу, свеча Яблочкова вновь привлечена к работе.
|
Разумеется, электроды,
их положение, материалы уже очень далеки от своих предшественников начала XX
века, но принцип остался тем же - электрическая дуга в качестве источника
света. Принципиально новая газоразрядная лампа представляет собой колбу малого
объема из кварцевого стекла с двумя электродами, заполненную хлоридами
некоторых металлов и ксеноном (отсюда и название - ксеноновый свет).
Литература:
Малинин Г. Изобретатель
"русского света". – Саратов: Приволж.кн.изд-во, 1984.
Колтун М.М. Солнце и
человечество М: Наука 1981
Карцев В.П. «Приключения
великих уравнений». М.: Знание, 1986.
Дягилев Ф.М. "Из
истории физики и жизни ее творцов", М. Просвещение, 1986г.
«Наука и техника»,
журнал, 10.08.2001 г.
Страницы: 1, 2
|
© 2009 Все права защищены.
Наверх