Титульні сторінки та зміст
Збережено в:
Дата: | 2010 |
---|---|
Формат: | Стаття |
Мова: | Russian |
Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2010
|
Назва видання: | Електротехніка і електромеханіка |
Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143347 |
Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Цитувати: | Титульні сторінки та зміст // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 4. — С. 1-2. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-143347 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-1433472018-10-31T01:23:22Z Титульні сторінки та зміст 2010 Article Титульні сторінки та зміст // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 4. — С. 1-2. — укр. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143347 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
format |
Article |
title |
Титульні сторінки та зміст |
spellingShingle |
Титульні сторінки та зміст Електротехніка і електромеханіка |
title_short |
Титульні сторінки та зміст |
title_full |
Титульні сторінки та зміст |
title_fullStr |
Титульні сторінки та зміст |
title_full_unstemmed |
Титульні сторінки та зміст |
title_sort |
титульні сторінки та зміст |
publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
publishDate |
2010 |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143347 |
citation_txt |
Титульні сторінки та зміст // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 4. — С. 1-2. — укр. |
series |
Електротехніка і електромеханіка |
first_indexed |
2025-07-10T16:58:25Z |
last_indexed |
2025-07-10T16:58:25Z |
_version_ |
1837279991059972096 |
fulltext |
Електротехніка. Визначні події. Славетні імена
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №4 3
УДК 621.3:537.311
М.И. Баранов, Т.Д. Шерстюкова
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ "ВОЙНА" ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКОВ:
КРАТКАЯ ИСТОРИЯ И ОБЛАСТИ ИХ СОВРЕМЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Наведено короткий нарис із всесвітньої історії становлення, протистояння і електротехнічного застосування по-
стійного і змінного струмів.
Приведен краткий очерк из всемирной истории становления, противостояния и электротехнического применения
постоянного и переменного токов.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время, когда человечество просто
не представляет себе жизни без электричества во всех
сферах своей деятельности, начиная с производствен-
ной и заканчивая коммунальной, когда каждую мину-
ту в мире людьми потребляются миллиарды кило-
ваттчасов электроэнергии, трудно представить себе,
что каких-то 100 лет тому назад электрическая лам-
почка могла работать всего до 40 часов и тем более на
постоянном токе [1]. Переменный ток тогда был толь-
ко в мыслях гениальных от природы ученых. Для его
реального появления в промышленности и человече-
скому быту необходимо было совершить ряд револю-
ционных технических открытий. Мысленно вернемся
в ХІХ век и вкратце проследим как проходило ста-
новление и как разворачивалась достаточно жесткая
борьба ("война") двух основных видов электрическо-
го тока – постоянного и переменного токов. Любой
войной, как известно, руководят главнокомандующие
армий противника. В начале и в самый разгар "войны"
этих электрических токов по одну сторону электро-
технических баррикад (со стороны постоянного тока)
стоял всемирно известный американский изобрета-
тель, электротехник и предприниматель Томас Алва
Эдисон [1], а по их другую сторону (со стороны пере-
менного тока) – гениальный хорватско-сербский и
американский электротехник Никола Тесла [1, 2],
поддерживаемый крупным американским промыш-
ленником и инженером Джорджем Вестинхаузом.
1. ПРОТИВОСТОЯНИЕ ВЕЛИКИХ
ЭЛЕКТРОТЕХНИКОВ ЭДИСОНА И ТЕСЛЫ
Т. Эдисон, проучившись в американской началь-
ной школе менее года и пройдя остальную часть сво-
его общеобразовательного обучения дома с матерью,
рано начал свою трудовую жизнь – с пятнадцати лет.
Однажды, после того как он стал известным в г. Нью-
Йорке предпринимателем, журналисты его спросили
[1]: "Не из тех ли Вы мальчишек, что торговали на
улице конфетами в коробочках с фальшивым в пол-
дюйма толщиной дном?". На что Т. Эдисон коротко
ответил [1]: "Нет. В моих коробках дно всегда было
толщиной в дюйм". Вначале он работал станционным
телеграфистом, где применил свое первое изобрете-
ние – телеграфный автоответчик, позволявший юному
Томасу во время ночных дежурств самостоятельно
повышать свой уровень технических знаний и спо-
койно спать. В нем рано "проснулось" чувство пред-
принимательства. Он уже в 22 года основал собствен-
ную фирму по продаже бытовой электротехники. В
работе Т. Эдисон пользовался девизом [1]: "Никогда
не изобретай то, на что нет спроса". Потрясающая
работоспособность, развитая интуиция, вызывающая
нахрапистость (зачастую граничащая с наглостью)
вместе с талантом и упорство позволили Т. Эдисону
(рис. 1) стать известным изобретателем и специали-
стом в электротехнических вопросах и, в конце кон-
цов, прославиться в области электротехники [1].
Т. Эдисон тратил достаточно много времени на экс-
перименты со своими разработками и доработку сво-
их изобретений. В этом отношении Н. Тесла рази-
тельно отличался от него [1-3]. У Н. Теслы был не-
обычный научно-технический дар – он мог в уме дос-
таточно четко представить себе какое-либо техниче-
ское устройство, мысленно определить основные его
части, собрать и настроить их так, чтобы затем быст-
ро воплотить задуманное в реальность уже практиче-
ски готовым к работе с его небольшими доработками.
Рис. 1. Томас Эдисон (1847−1931 гг.)
На втором курсе своего обучения в Пражском
университете (в 1881 году) Н. Теслу осеняет идея ин-
дукционного генератора переменного тока. Профес-
сор этого университета Пешль, с которым Н. Тесла
поделился этой новой технической идеей, счёл её бре-
довой. Но заключение этого профессора только под-
стегнуло изобретателя и в 1882 году Н. Теслой, оста-
вившим названный университет и поступившим из-за
нехватки денег на жизнь в г. Будапеште на работу в
должности инженера-электрика Венгерской теле-
графной компании, была построена первая дейст-
вующая модель такого генератора [2, 3]. Как поведать
миру о своём техническом открытии, как получить у
мировой научно-технической общественности заслу-
женное признание? "Наверное, самый верный способ
– обсудить данное изобретение с великим изобрета-
4 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №4
телем в области электротехники Т. Эдисоном" − ре-
шает для себя Никола. После некоторых раздумий он
в 1884 году уезжает в Америку для этой встречи.
Заокеанская встреча на американской земле с
Т. Эдисоном оказала на молодого Н. Теслу (рис. 2)
неизгладимое впечатление на долгие годы – америка-
нец казался хорвату-сербу "колдуном" от электриче-
ства. Отремонтировав динамо-машину на первом в
мире пароходе с электрическим освещением (имеется
в виду океанский лайнер "Оригон"), Н. Тесла добился
уважения и доверия со стороны своего работодателя
Т. Эдисона, обладавшего, мягко говоря, весьма не-
простым характером. После этого случая известный
американский предприниматель и электротехник
Т. Эдисон предложил молодому европейскому эмиг-
ранту Н. Тесле работу в своей компании по доводке
"до ума" в эдисоновских электротехнических мастер-
ских его генераторов и двигателей постоянного тока.
Рис. 2. Никола Тесла (1856-1943 гг.)
Работая на Т. Эдисона и его электромашины по-
стоянного тока, Н. Тесла после основной работы нахо-
дил время и для своих разработок и не прекращал усо-
вершенствования своей новой системы электрических
машин переменного тока. Противостояние между хо-
зяином фирмы Т. Эдисоном и его работником
Н. Теслой нарастало. После одной из ссор с Т. Эдисо-
ном Н. Тесла оказался в буквальном смысле на улице.
Но целеустремленного эмигранта из Европы это вовсе
не испугало. Поэтому весной 1885 года Н. Тесла остав-
ляет мастерские Т. Эдисона и организует, хотя и не-
долго просуществовавшее, свое предприятие "Обще-
ство электрического освещения". В октябре 1887 года
он получает на свою систему электромашин первый
американский патент (в дальнейшем подобных патен-
тов в области электротехники у него будут десятки).
После этого между двумя великими изобретате-
лями-электротехниками началась пряма таки "холод-
ная война". Т. Эдисон, ругая про себя "неблагодарно-
го приёмыша", стал публично и резко критиковать
электрические генераторы переменного тока Н. Тес-
лы. "Если Вы так уверены в своей правоте, − париро-
вал молодой оппонент, − то что Вам мешает позво-
лить мне опробовать мою систему на Вашем пред-
приятии?". Неожиданно Т. Эдисон согласился и даже
пообещал своему техническому сопернику в бурно
развивающейся области электрических машин пре-
мию в 50 тысяч долларов (около 1 млн. в пересчете на
современные американские доллары), если тому уда-
стся электрифицировать своим способом один из его
заводов. Он был убеждён, что это невозможно.
Н. Тесла подготовил 24 типа электротехнических уст-
ройств и за короткое время осуществил задуманное.
Экономический эффект от использования его пред-
ложения (применения генераторов переменного тока
в электроснабжении завода) превзошёл все ожидания.
Т. Эдисон был обескуражен, но платить Н. Тесле обе-
щанные деньги отказался. "А как же Ваше обеща-
ние?" − говорил ему Н. Тесла. На что Т. Эдисон отве-
чал: "Ну, это была ведь шутка. Разве у Вас нет чув-
ства юмора?". После этого случая они окончательно
и навсегда рассорились. Н. Тесла до конца своих дней
не мог простить "королю изобретателей" эту мало-
душную "шутку" с издевкой. В декабре 1915 года
Н. Тесла отказался принять действительно заслужен-
ную им Нобелевскую премию по физике, присужден-
ную ему Шведской Академией наук совместно с
Т. Эдисоном за пионерские работы в области много-
фазных электрических машин [2]. Как утверждают
биографы Н. Теслы, отказался от вручения премии
именно по этой принципиальной общечеловеческой
причине. Позже, в 1916 году Н. Тесла про Т. Эдисона
скажет следующее [4]: "Эдисон не был ученым, а лишь
способным изобретателем, организатором научной и
коммерческой деятельности больших коллективов".
В апреле 1887 года Н. Тесла при финансовой под-
держке Джеймса Кармена открывает свою электротех-
ническую фирму "Тесла Электрик Лайт Компани". А
практически через год в его жизни наступил день,
ставший для него поистине судьбоносным. 16 мая 1888
года Н. Тесла сделал свой важный научно-технический
доклад на тему "Новая система машин переменного
тока и трансформаторов" и практически продемон-
стрировал своё изобретение в области электрических
генераторов и двигателей переменного тока в Амери-
канском институте инженеров-электриков [1, 2]. Среди
присутствующих в аудитории оказался миллионер
Дж. Вестинхауз, американский инженер и крупный
предприниматель, основатель компании "Westinghouse
Electric Corporation" (рис. 3).
Отметим, что наиболее значимыми изобретениями
Дж. Вестинхауза следует считать его технические раз-
работки в области тормозных систем железнодорожно-
го подвижного состава. Кроме того, Дж. Вестинхауз
разработал способы безопасной транспортировки при-
родного газа по металлическим трубам на большие рас-
стояния и усовершенствовал электрический трансфор-
матор. Выступление Н. Теслы потрясло Дж. Вестинхау-
за и с тех пор он становится союзником этого хорвата-
серба в "войне" против постоянного тока и его ярого
сторонника Т. Эдисона. Получив материальную незави-
симость благодаря финансовой поддержке своего "па-
трона" Дж. Вестинхауза, Н. Тесла вплотную занялся
обширными экспериментальными исследованиями в
области электрических машин переменного тока.
Постоянный ток, при котором свободные элек-
троны металлического проводника дрейфуют в одном
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №4 5
его направлении, очень удобен для передачи электро-
энергии на небольшие расстояния. При больших же
расстояниях происходят сравнительно большие поте-
ри электроэнергии из-за рассеяния этих электронов на
атомах (ионах) металлической структуры проводника.
Рис. 3. Джордж Вестинхауз (1846-1914 гг.)
Поэтому электрогенераторы и электростанции
Т. Эдисона с выходным рабочим постоянным напря-
жением от 100 до 200 В могли эффективно работать
только на расстоянии чуть больше 1,5 км. Ликвидиро-
вать этот недостаток можно было за счет использова-
ния медных проводов очень большого поперечного
сечения или строительства множества локальных элек-
тростанций. Однако все это было достаточно сложным
техническим мероприятием и главное − крайне доро-
гим. К тому времени в мире уже появились сравни-
тельно дешевые и эффективные трансформаторы для
переменного тока, а вместе с ними и возможность пе-
редавать электроток (электроэнергию) с малыми поте-
рями на сотни километров. В 1888 году Н. Тесла, рабо-
тая в США, изобрел индукционный электродвигатель,
работавший на переменном токе. Заметим, что к этому
времени в Европе, благодаря изобретениям работавше-
го в Германии русского эмигранта-электротехника
Михаила Осиповича Доливо-Добровольского, была
разработана трехфазная система генерирования и по-
требления переменного электрического тока [4]. В
1889 году им был создан трехфазный асинхронный
двигатель переменного тока, содержащий распреде-
ленную по статору обмотку и короткозамкнутую об-
мотку ротора (прообраз современного электродвигате-
ля). На приглашение М.О. Доливо-Добровольского
ознакомиться в г. Берлине с этим электродвигателем
Т. Эдисон заявил [4]: "Переменный ток − это вздор, не
имеющий будущего".
Переход на переменный ток должен был стать
финансовым поражением для Т. Эдисона, который
зарабатывал немалую сумму денег на патентных от-
числениях за генераторы и двигатели постоянного
тока (на денежных вознаграждениях за внедрения его
изобретений в область американской электротехни-
ки). Предчувствуя это, Т. Эдисон подал в суд 11 исков
на нарушение его патентных прав, обвинив своего
коллегу Дж. Вестинхауза в техническом плагиате.
После того, как все эти судебные иски были отклоне-
ны, он перешел к "черному" пиару, публично демон-
стрируя убийства животных переменным током.
С 1888 года все технико-экономические аргументы
оказались на стороне Н. Теслы и Дж. Вестинхауза.
Тогда сторонники Т. Эдисона сконцентрировались на
мотиве "безопасности населения" при использовании
электрического тока. Научно-технический диспут по
видам токов и их влиянию на человека быстро закон-
чился. Со стороны приверженцев постоянного тока
началась сплошная демагогия. К примеру, Т. Эдисон
опубликовал в научном журнале статью о "безопас-
ном" постоянном токе. А в заказанных им газетных
статьях это положение "проплаченные" журналисты
усиливали – у них речь уже шла о "совершенно безо-
пасном" постоянном токе. Их выводы плавно перете-
кали в утверждения об опасности только переменного
электрического тока и ее принципиальной неустрани-
мости. При любых несчастных случаях у конкурента с
переменным током, а они в период становления новой
техники являются неизбежными, таблоиды централь-
ных газет выходили под кричащими заголовками:
"Электрическое убийство", "Очередное тело на про-
водах. Кто следующий?" и т.п.
В 1885 году Н. Тесла покинул электротехниче-
ские мастерские Т. Эдисона. В этом же году в лагере
"постоянного тока" появился некий инженер Гарольд
Браун. Это был истинный демагог, готовый на любую
подлость и выступавший исключительно "в защиту
жизней населения". Т. Эдисона он как бы вообще и не
знал, хотя было известно, что приборы для токовых
"демонстраций" ему безвозмездно предоставляли эди-
соновские фирмы. В своих обвиняющих очерках "за-
щитник народа" начал называть переменный ток уже
не просто "опасным", а "проклятым", вполне резонно
полагая, что эти прилагательные со временем "при-
клеятся" и к лидерам противоположного лагеря. Од-
новременно для демонстрации объективности был
подготовлен законопроект, разрешающий использо-
вание в штате Нью-Йорк переменный ток напряжени-
ем не выше 300 В и фактически ставивший крест на
экономичных высоковольтных линиях электропере-
дачи переменного тока. Т. Эдисон лично явился в се-
нат штата для лоббирования этого закона (прежде он
такой публичной активности никогда не проявлял).
Щадя самолюбие американского гения в области
электротехники, сенаторы надолго "загнали" этот за-
конопроект в технические комиссии, где он бесследно
и "затерялся". Золотая пора свободной американской
конкуренции проходила, обывателя куда сильней ин-
тересовало снижение цен на электроэнергию пере-
менного тока, чем его "проклятие". Публика все
больше охладевала к публичным выступлениям
Г. Брауна, начали раздаваться голоса протеста против
вызывающих действий эдисоновских сторонников.
Примерно в то же время некто Поуп был убит
электрическим переменным током от пробитого элек-
трическим разрядом трансформатора, стоявшего у
него дома в подвальном помещении. Это происшест-
вие было широко освещено прессой и сработало про-
тив переменного тока. В 1887 году, когда губернатор
Нью-Йорка создал комиссию для поиска эффективно-
го способа казни преступников, альтернативного по-
вешению, финансируемый Т. Эдисоном упомянутый
инженер Г. Браун предложил идею убивать преступ-
6 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №4
ников электрическим током и, разумеется, "опасным"
переменным током, а не "безопасным" постоянным
током. Т. Эдисон заявил, что самым гуманным спосо-
бом убийства преступников считает смерть от пере-
менного тока [5]. Дж. Вестинхауз, как резкий против-
ник использования электричества для казни, отказал-
ся поставлять генераторы переменного тока для этой
антигуманной цели. Сторонникам Т. Эдисона добы-
вать их для этого страшного предназначения при-
шлось окольными путями. Первым человеком, каз-
ненным на электрическом стуле, стал Уильям Кемм-
лер (житель американского г. Буффало, убивший же-
ну топором). Это произошло в 1890 году. Через тело
У. Кеммлера пропустили два мощных разряда пере-
менного тока напряжением 1,3 кВ каждый [5]. Т. Эди-
сон подкупил газетчика и на следующий день в нью-
йоркской газете появилась статья под громким назва-
нием "Вестинхауз казнил Кеммлера". Казнь выгляде-
ла настолько ужасно, что Дж. Вестинхауз не мог не
ответить на эту статью, заявив при этом следующее:
"Топором бы у них вышло лучше". Антиреклама пере-
менного электрического тока в американской среде
активно продолжалась. В частности, Т. Эдисон само-
лично заснял казнь электрическим током слонихи
Топси, растоптавшей в зоопарке трех человек и за это
умерщвлённой в 1891 году [5]. Его пиар-ход удался. В
1892 году на американском Манхэттене появилась
первая в США электростанция Con Ed, работающая
на постоянном токе. Она начала обслуживать в г.
Нью-Йорке 59 жилых домов. С этого времени система
электроснабжения постоянным электрическим током
начала активно развиваться во всех районах большого
г. Нью-Йорка и в других городах США. Впрочем, Т.
Эдисон своими не всегда достойными своего электро-
технического величия действиями лишь на время от-
срочил свое поражение в этой "войне" электрических
токов. В 1893 году Дж. Вестинхауз и Н. Тесла выиг-
рали крупный заказ на освещение Чикагской Всемир-
ной ярмарки с помощью 200 тысяч электролампочек
[1, 2], работающих на переменном токе (рис. 4).
Рис. 4. Двухфазный генератор Н. Теслы, использовавшийся
для освещения Чикагской Всемирной ярмарки в 1893 году
В 1896 году компания "Вестинхауз Электрик
Компании" совместно с Н. Теслой смонтировала элек-
троэнергетическое оборудование первой крупной
гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде (с тре-
мя двухфазными генераторами общей мощностью
3680 кВт) для питания переменным током частотой 60
Гц предприятий и населения г. Буффало (рис. 5) [1-3].
Н. Тесла, продав все свои 40 патентов на изобретения
в области многофазных электрических машин компа-
нии "Westinghouse Electric Corporation", включил "зе-
леный свет" для широкого внедрения в США в элек-
тротехниченскую практику электроэнергетического
оборудования, работающего на переменном токе [4].
Рис. 5. Бронзовая доска на Ниагарской гидроэлектростанции
(Ниагара-Фолс, США), на которой указаны внедренные
к 1899 году здесь патенты Н. Теслы и где он назван первым
изобретателем многофазной системы переменного тока
Т. Эдисону под давлением такой сильной конку-
ренции на американском электротехническом рынке
со стороны мощной компании Дж. Вестинхауза при-
шлось слить (объединить) свою компанию (рис. 6) с
компанией Томсона-Хьюстона, являвшейся крупным
поставщиком электротехнического оборудования пе-
ременного тока на американском континенте [1, 6]. В
преимуществах переменного тока в США оконча-
тельно убедились через несколько десятилетий спустя
к 30-м годам 20-го века (примерно за 30 лет его прак-
тического применения в промышленности и быту).
Рис. 6. Мемориальная бронзовая доска в честь
Т. Эдисона на стене здания основанной им компании и
ставшей впоследствие электротехнической компанией
"Consolidated Edison"
Хотя уже в начале XX века большинство элек-
тростанций выдавали переменный ток, в мире суще-
ствовало немало потребителей и постоянного тока.
Переменный ток для них преобразовывался в посто-
янный с помощью ртутных выпрямителей. Электро-
станции постоянного тока строились вплоть до 30-х
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №4 7
годов прошлого столетия. Например, в г. Хельсинки
окончательно перешли на переменный ток в 40-х го-
дах, а в г. Стокгольме – в 60-х годах. Тем не менее, в
США вплоть до 90-х годов 20-го столетия существо-
вало 4,6 тыс. разрозненных потребителей постоянного
тока. С 1998 года начались активные попытки по пе-
реводу их на переменный ток. С исчезновением в но-
ябре 2007 года в г. Нью-Йорке последнего потребите-
ля постоянного электрического тока представители
компании "Consolidated Edison", предоставляющей
службу городского электроснабжения, перерезали
последний питающий кабель (силовой фидер) этого
вида тока проводимости [6]. На рис. 7 как раз и запе-
чатлен этот исторический момент, наступивший в
полдень пасмурного 14 ноября 2007 года: в желтой
жилетке и голубой каске с логотипом компании
"Consolidated Edison" главный инженер вышеупомя-
нутой американской компании Фред Симмс перереза-
ет символический кабель, положив тем самым в США
конец более чем столетнему противостоянию между
сторонниками Томаса Эдисона и Николы Теслы в
теории и практике рассматриваемых электрических
токов. Можно считать, что именно в этот день в г.
Нью-Йорке условно закончилась "война" электриче-
ских токов, которую следует назвать Великой Сто-
летней "войной" постоянного и переменного токов.
В последние годы своей жизни Н. Тесла часто
гулял по парку вблизи своей гостиницы в г. Нью-
Йорке, в которой он постоянно проживал свои долгие
годы (семьей, собственной квартирой или домом он
так и не обзавелся), в течение нескольких часов в день
в одиночестве и добродушно кормил голубей.
Рис. 7. Исторический момент отключения в 2007 году
компанией "Consolidated Edison" последних потребителей
электроэнергии в г. Нью-Йорке от сети постоянного тока
Американский историк науки и техники
Джо Каннингем в свое время заметил, что в тот мо-
мент 2007 года, когда в г. Нью-Йорке для его жителей
перерезали последний электрический кабель постоян-
ного тока, стая "голубей Теслы" пролетела над голо-
вами представителей указанной электротехнической
компании, как бы обозначая своеобразным салютом
это историческое событие. Возможно, это был "дух
Теслы", бесшумно говоривший нам живущим на Зем-
ле: "Да, я выиграл войну электрических токов!".
2. ОБЛАСТИ СОВРЕМЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ
ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКОВ
Несмотря на условную победу переменного тока
над постоянным, это вовсе не означает, что на прак-
тике применяется только переменный электрический
ток. Непрерывное изменение направления движения
свободных электронов проводника при переменном
токе, его способность к трансформации открыли ему
широкую дорогу во многие области техники и в наш
быт. Все промышленное производство электроэнер-
гии на тепловых, атомных, гидровырабатывающих,
гидроаккумулирующих, ветровых, приливных и тер-
мальных электростанциях во всем мире сейчас осно-
вано на использовании электромашин (турбогенера-
торов) переменного тока (в большинстве стран мира
частотой 50 Гц, а в США − 60 Гц). Сейчас в мире по-
давляющая часть передачи (канализации) электро-
энергии по воздушным и подземным (подводным)
кабельным линиям базируется на высоком (амплиту-
дой от 6 до 1150 кВ) переменном напряжении и сла-
бом (с плотностью в токопроводах до 2·106 А/м2) пе-
ременном токе. Необходимо указать и то, что в на-
стоящее время в связи с созданием мощных запирае-
мых тиристоров и биполярных транзисторов с изоли-
рованным затвором в мире все активнее стали приме-
няться мощные линии передачи (ЛППТ) и вставки
(ВПТ) постоянного тока высокого напряжения не
только для передачи электрической мощности, но и в
качестве новых средств регулирования режимов рабо-
ты энергосистем (в частности, в виде устройств для
компенсации реактивной мощности и защиты от раз-
вала энергосистемы при аварии в ней в виде противо-
аварийной автоматики) [7]. Известно, что основными
достоинствами воздушных ЛППТ являются их хоро-
шая управляемость, более низкие по сравнению с воз-
душными линиями переменного тока потери на коро-
ну, возможность практически мгновенного изменения
передаваемой по ним электрической мощности и от-
сутствие потерь реактивной мощности [7]. В тоже
время главным недостатком воздушных ЛППТ счита-
ется плохая работа их электрической изоляции при
сильных атмосферных загрязнениях и при тумане [7].
Современные ЛППТ и ВПТ базируются как на тради-
ционных преобразователях тока (ПТ), так и на новых
преобразователях напряжения (ПН). Следует отме-
тить, что в конце 2006 года в мире эффективно рабо-
тали четыре ЛППТ на ПН каждая мощностью более
50 МВт. Из них наиболее крупной считается введен-
ная в эксплуатацию в 2002 году мощностью 330 МВт
подводная кабельная ЛППТ длиной 40 км (на рабочее
напряжение ±150 кВ) через пролив Саунд (США) [7].
К 2008 году в мире уже работали 102 ЛППТ и ВПТ на
ПТ общей мощностью более 50 ГВт. Сейчас по дан-
ным международной электроэнергетической группы
СИГРЭ в мире активно ведутся проектные работы по
50 ЛППТ высокого напряжения с предполагаемым
сроком ввода их в эксплуатацию до 2020 года [7].
Но не всегда хорош электрический ток, все вре-
мя меняющий в проводе свое направление протека-
ния. Вот Вы сели в троллейбус, поезд метрополитена
или в вагон "электрички" на железной дороге. Здесь
Вы попадаете во "владения" постоянного электриче-
8 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №4
ского тока. Дело в том, что простые и удобные элек-
трические двигатели переменного тока не позволяют
в широких пределах плавно менять скорость враще-
ния своего ротора. А вспомните, сколько раз водите-
лю троллейбуса приходится изменять скорость его
движения. С такой беспокойной разноскоростной ра-
ботой хорошо справляется только двигатель постоян-
ного тока. Питание этих двигателей осуществляется с
тяговых выпрямительных подстанций. Приходящий
на них с районных электростанций переменный элек-
трический ток при помощи ртутных или иных выпря-
мителей преобразуется в постоянный ток, а затем по-
дается в контактную сеть электротранспорта (в ее
подвешенные медные провода и стальные рельсы).
Применение тяговых двигателей постоянного
тока на транспортных машинах оказалось настолько
выгодным, что их можно встретить на тепловозах и
теплоходах. Их основными двигателями служат дизе-
ли, которые приводят в движение генераторы, выра-
батывающие постоянный ток. А он, в свою очередь,
заставляет работать электрические двигатели, вра-
щающие колеса или гребные винты транспортных
средств. Однако высокая стоимость и сложность пре-
образовательных подстанций заставили ученых и ин-
женеров задуматься над использованием переменного
тока на электротранспорте вместо постоянного тока.
Сейчас уже есть участки железных дорог, исполь-
зующие однофазный переменный ток. С успехом ис-
пользуют его и на многих дизель-электрических ко-
раблях речного и морского флотов.
Дальнейшая электрификация железных дорог в
нашей стране будет осуществляться преимуществен-
но с использованием переменного тока электрическим
напряжением 25 кВ. Этот ток будет превращаться в
постоянный непосредственно на электровозах при
помощи выпрямительных устройств (например, тири-
сторных вентилей). Хорошие регулировочные спо-
собности электродвигателей постоянного тока позво-
лили с успехом применить их также на подъемно-
транспортных механизмах. На обычных кранах, кото-
рые мы часто видим на строительстве домов, зданий и
сооружений, работают двигатели переменного тока.
Но на мощных подъемных кранах больших металлур-
гических заводов устанавливают двигатели постоян-
ного тока. Ведь здесь надо плавно поднимать и пере-
носить огромные ковши с расплавленным металлом,
разливать его в изложницы или подавать раскаленные
болванки на прокатные станы. Эти электродвигатели
приводят в движение и механизмы гигантских ша-
гающих экскаваторов. Электродвигатели постоянного
тока могут развивать очень большие скорости враще-
ния – до 25 тыс. об/мин. Это позволяет получать
большую мощность при сравнительно небольших
размерах такого электродвигателя. Поэтому они неза-
менимы в качестве моторов управления, применяе-
мых на самолетах для поворотов рулей высоты и кре-
на, элеронов и закрылок, для подъема и опускания
шасси и в других механизмах авиационной техники.
Неизменное направление движения зарядов в
цепи постоянного тока определило важную область
его применения, в которой переменный ток с ним со-
перничать не может. Речь идет об электролизе – про-
цессе, связанном с прохождением электрического
ионного тока через жидкие растворы солей, кислот и
щелочей (электролиты), разложением их и выделени-
ем на подключенных к положительному и отрица-
тельному полюсам источника электрической энергии
металлических электродах (на аноде и катоде) состав-
ных частей растворенных в электролите веществ
(анионов и катионов) [8, 9]. Это свойство постоянного
тока в электролитах широко используется в цветной
металлургии при получении алюминия, магния, цин-
ка, меди и других металлов В химической промыш-
ленности при помощи электролиза получают водород,
кислород, хлор и другие вещества. В гальванотехнике
электролиз применяют для осаждения тонких слоев
металла на поверхностях различных технических из-
делий. Таким же образом наносят защитные покрытия
на металлические изделия (никелирование, хромиро-
вание), изготавливают типографские матрицы и т. п.
Методы гальванизации и гальванотермии применяют
в медицине для лечения некоторых болезней.
Постоянное направление движения свободных
электронов в металле и плазменно-токовом дуговом
канале помогает постоянному току соперничать с пе-
ременным током в сварочном деле и в некоторых ви-
дах освещения различных объектов и помещений
технических сооружений. При сварке постоянным
током частички металла с электрода переносятся на
рабочее изделие более правильно и целенаправленно.
Сварочный шов при этом получается качественнее,
чем при сварке переменным электрическим током.
Зайдите на любую киностудию. Мощные дуго-
вые кинопроекторы заливают светом ее съемочные
павильоны. На переменном токе электрическая дуга
горит менее устойчиво, дает меньше света и издает
гул (шум), мешающий записи звука при киносъемке.
Поэтому кинопрожекторы питают постоянным током,
который дает бесшумную устойчивую дугу. В мощ-
ных военных прожекторах и в дуговых кинопроекци-
онных аппаратах также используется постоянный ток.
Чтобы получить переменный ток, нужно непрерывно
вращать ротор генератора переменного тока, а посто-
янный ток могут давать неподвижные аккумулятор-
ные батареи или же гальванические элементы. Эти
свойства источников электрического тока также в
ряде случаев определяют область преимущественного
применения постоянного тока вместо переменного.
Автомобиль стоит на месте. Как завести его дви-
гатель? К услугам водителей предоставляется акку-
муляторная батарея. Вы нажимаете кнопку стартера и
двигатель постоянного тока, получая питание от ак-
кумуляторной батареи, заводит мотор. А когда мотор
работает, он вращает якорь генератора, который за-
ряжает аккумулятор и тем самым восстанавливает
израсходованную им на запуск мотора электрическую
энергию. Такой обратимый процесс недоступен для
переменного тока. Что было бы, если бы в железно-
дорожных поездах освещение питалось переменным
током? Остановился поезд – перестали вращаться ко-
леса вагонов, а вместе с ним остановились бы элек-
трические генераторы и свет в вагонах погас бы. Но
этого не происходит, потому что под вагонами уста-
новлены генераторы постоянного тока, работающие
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №4 9
параллельно с аккумуляторными батареями. Движет-
ся поезд – роторы генераторов вращаются, они дают
электроэнергию для освещения и одновременно заря-
жают аккумуляторные батареи его вагонов. Остано-
вился поезд – аккумуляторные батареи вагонов посы-
лают постоянный ток в осветительную сеть поезда.
Представим себе ситуацию, что на электростан-
ции произошла авария: все турбо- или гидрогенерато-
ры остановились и линии электропередачи, связы-
вающие ее с другими электростанциями, отключи-
лись. В таких аварийных случаях выручает постоян-
ный ток, получаемый от мощных резервных аккуму-
ляторных батарей. С его помощью на электростанции
приводят в движение вспомогательные механизмы,
включают отключившиеся выключатели и снова пус-
кают в работу главные турбо- или гидрогенераторы.
Питание от аккумуляторной батареи очень надежно,
поэтому все цепи защиты управления, автоматики и
сигнализации на больших электростанциях работают,
в основном, на постоянном токе. Может ли плавать
дизельная подводная лодка без постоянного тока? На
поверхности морской воды − да. В этом случае ее
гребные винты вращаются бортовыми дизелями. Но
под водой дизели экипажем останавливаются – не
хватает воздуха, необходимого для их работы. В этих
условиях на лодке работает двигатель постоянного
тока, получающий электроэнергию, запасенную в ак-
кумуляторных батареях. Когда лодка вновь всплывает
на поверхность и включаются в работу дизели, элек-
трический двигатель "превращается" в генератор и
заряжает ее разряженные аккумуляторные батареи.
В подземных шахтах не везде можно подвесить
металлический контактный провод для электровозов.
Как же им в этих сложных условиях передвигаться? И
тут опять выручает аккумуляторная батарея. На мно-
гих шахтах рудничные аккумуляторные электровозы
доставляют уголь из самых отдаленных забоев. Элек-
трические тележки с аккумуляторами – электрокары
мы часто видим на железнодорожных вокзалах и то-
варных складах. Они в больших количествах имеются
в промышленных цехах больших заводов и фабрик.
Обратите внимание как кинооператор снимает какое-
нибудь важное событие. В руках у него достаточно
легкий киносъемочный аппарат, а на поясе – аккуму-
лятор. Нажал кнопку и аппарат заработал. Такие
удобные аккумуляторные батареи широко применя-
ются для переносных радиостанций, сигнальных уст-
ройств и электрических измерительных приборов.
Следует отметить, что местами сделанные нами ак-
центы могут привести читателя все же к мнению о
победе переменного тока над постоянным. Но ведь,
если вдуматься, то это "Пиррова победа". Ведь у каж-
дого из данных видов тока – и переменного и посто-
янного – есть свое техническое предназначение. Каж-
дый из этих электрических токов сейчас занял свою
электротехническую нишу, каждый из них теперь
занимается своим "делом", выполняет свою "работу".
Хотя, если бы не было этой "войны" электрических
токов, возможно, не было бы совершено столько на-
учно-технических открытий, не было бы придумано
такое количество инженерных решений, остались бы
неизвестными для мира многие личности. И, на наш
взгляд, нет в этой электротехнической "войне" токов
победителей и побежденных. Поэтому скажем боль-
шое спасибо Великой Столетней "войне" электриче-
ских токов (это тот редкий в истории человечества
случай, когда жесткой борьбе и поистине воинствен-
ному противостоянию технических идей можно вы-
сказать благодарные слова) за сделанные благодаря ей
технические открытия и принесенные человеческому
обществу блага и поблагодарим имевших и имеющих
прямое отношение к ней людей за то, что она для че-
ловечества успешно закончилась!
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Уилсон М. Американские ученые и изобретатели / Пер. с
англ. − М.: Знание, 1975. − 248 с.
2. Баранов М.И. Никола Тесла и современная электротехника
// Електротехніка і електромеханіка. − 2006. − № 2.− С. 5-11.
3. Баранов М.И. Гениальный изобретатель Никола Тесла //
Электропанорама. − 2008. − № 9. − С. 106-108.
4. Баранов М.И. Избранные вопросы электрофизики: Моно-
графия. В 2-х томах. Том 1: Электрофизика и выдающиеся
физики мира. − Харьков: Изд-во НТУ "ХПИ", 2008. − 252 с.
5. По материалам www.subscribe.ru.
6. По материалам www.ieee.org.
7. Худяков В.В. Новая роль высоковольтной преобразова-
тельной техники в энергосистемах / Электричество. − 2009.
− № 9. − С. 2-14.
8. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. − М.:
Наука, 1990. − 624 с.
9. Баранов М.И. Майкл Фарадей и его научные заслуги пе-
ред человечеством // Електротехніка і електромеханіка. −
2009. − № 6. − С. 3-12.
Поступила 17.05.2010
Баранов Михаил Иванович, д.т.н., с.н.с.
НИПКИ "Молния" Национального технического
университета "Харьковский политехнический институт"
Украина, 61013, г. Харьков, ул. Шевченко, 47
тел. (057) 707-68-41, e-mail: eft@kpi.kharkov.ua
Шерстюкова Татьяна Дмитриевна, инженер
ООО "ЭК "АМПЕР-ХАРЬКОВ"
Украина, 61001, г. Харьков, пр. Гагарина, 1, оф. 112
тел. (057) 754-88-18, e-mail: rossi@uaone.com
M.I. Baranov, T.D. Sherstyukova
Electrical engineering "war" of direct and alternative
currents: short history and their modern application
domains.
A short essay is resulted from world history of becoming, oppo-
sition and electrical engineering application of direct and alter-
native currents.
Key words – history, war, direct and alternative currents.
|