Статьи

Достижения России в области электротехники связаны с именем Михаила Осиповича Доливо-Добровольского — талантливого инженера и изобретателя, который считается одним из основоположников техники применения переменных токов.

Михаил Осипович появился на свет 2 января 1862 года и стал первенцем в многодетной дворянской семье Доливо-Добровольских, проживавшей в Гатчине, а потом переехавшей в Одессу в 1873 году. Именно там прошли детство и юность будущего изобретателя.

В 1878 году он окончил реальное училище и поступил в Рижский Политехнический институт. Проучившись несколько лет, Михаил оказался замешанным в деле об анти-правительственной агитации. Добровольского исключили из института и лишили права обучаться в любом высшем учебном заведении Российской империи. Доливо-Добровольскому пришлось уехать за границу, чтобы продолжить свое образование. Он поступил в Дармштадское высшее техническое училище, в котором ученые занимались вопросами практического применения электричества. Для развития этой области науки в 1882 году была учреждена кафедра электротехники, возглавленная профессором Э. Киттлером, и введен курс электротехники (впервые в истории высшего учебного заведения). Михаил Осипович с отличием окончил высшее техническое училище и остался в нем ассистентом в недавно открывшейся электротехнической лаборатории. Позднее молодой ученый преподавал студентам курс, который назывался «Электрохимия с особым вниманием к гальванопластике и металлургии».

В 1884—1885 годах появляются первые публикации в прессе Доливо-Добровольского в области электрохимии. В журнале «Электричество» Михаил Осипович раскрыл способ получения алюминия из его окиси при высокой температуре и поведал о другом открытии, связанном с топливными элементами. Достижения молодого ученого не остались без внимания. Он стал считаться одним из самых выдающихся инженеров своего времени и был приглашен в 1887 году в немецкую фирму AEG, а через несколько лет стал ее бессменным директором до конца своей жизни.

Погрузившись в исследование электротехники и задумываясь о перспективах широкого использования электроэнергии, Доливо-Добровольский за очень короткое время пришел к изобретению трехфазной электрической системы. Экспериментируя с различными схемами обмоток, Михаил Осипович сконструировал ответвления от трех равноотстоящих точек якоря машин постоянного тока, благодаря чему получил токи с разностью фаз 120° и создал связанную систему, в которой использовалось только три провода для передачи и распределения электроэнергии.

 

Работая над практическим применением переменного тока, Доливо-Добровольский продолжил традиции своих знаменитых соотечественников. Впервые переменный ток для практических целей применил П. Н. Яблочков, а академик Б. С. Якоби разработал двигатель постоянного тока.

 

Конструкция созданного Михаилом Осиповичем асинхронного электродвигателя дошла до наших дней в практически неизменном виде. Прогрессивной особенностью изобретенного двигателя был ротор с обмоткой в виде беличьей клетки. Сам ротор представлял собой стальной цилиндр с медными стержнями, которые заложены в просверленные по периферии каналы и соединяются электрически друг с другом на лобовых частях ротора. На это изобретение Михаил Осипович получил патент в 1889 году. Весной того же года был построен первый трехфазный асинхронный двигатель. Он имел мощность 100 Вт и питался током от трехфазного одноякорного преобразователя.

Изобретенный Доливо-Добровольским двигатель прошел успешные испытания. Впоследствии был создан более мощный второй одноякорный преобразователь, после чего стали изготавливаться трехфазные асинхронные генераторы. В первых генераторах были использованы два основных способа соединения обмоток — в треугольник и в звезду. Дальнейшие испытания позволили электротехнику улучшить использование статора. Он применил способ, суть которого заключается в разрезной обмотке и соединении встречно противолежащих катушек. Этот метод широко используется и в настоящее время.

Дальнейшие достижения Доливо-Добровольского привели к появлению асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором современного вида: обмотку статора он сделал распределенной по всей его окружности, затем кольцевую обмотку статора заменил барабанной.

1889-м годом датируется и изобретение Доливо-Добровольским трехфазного трансформатора, который первоначально был с радиальным расположением сердечников. Впоследствии был сконструирован трехфазный трансформатор с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости. Именно эту конструкцию, сохранившуюся до нашего времени, Михаил Осипович запатентовал в 1891 году. В этом же году на электрической выставке во Франкфурте произошло знаменательное событие, которое считается ключевым в современной технике электропередачи, использующейся в настоящее время во всем мире.

На речке Неккар в городе Лауфен (175 км от Франкфурта) Доливо-Добровольский построил водяную турбину (мощность 300 лошадиных сил), которая приводила в движение генератор трехфазного тока. Генератор вырабатывал 200 кВт, ток поступал на трансформаторы, повышающие напряжение до 12 500 и 25 000 Вт, преодолевал по медным проводам (4 мм) расстояние в 175 км и достигал Франкфурта. Далее трансформаторы снижали напряжение до 100 Вт, которое и использовалось для питания двигателей и электрических ламп.

Успех лауфен-франкфуртской электропередачи, которая являлась первой в мире передачей переменным током, послужил началом господства переменного тока, начавшегося с 1891 года и продолжающегося до наших дней.

Трехфазная система Доливо-Добровольского в короткий срок получила очень широкое распространение. Заслуга русского инженера состоит не только в изобретении способа передачи переменного тока на большие расстояния, но в создании двигателей и других устройств, необходимых для работы трехфазного переменного тока, большинство из которых используются современными электроэнергетиками в неизменном виде.

 

У практического применения переменного трехфазного тока было немало противников. Даже человек с прогрессивными взглядами Т. Эдисон пытался в 80-х годах XIX века принять в Америке законы, которые должны были запретить использование переменного тока. Он сравнивал прокладку подземных кабелей переменного тока с закапыванием взрывчатых веществ. А Браун, являясь агентом Эдисона, демонстративно показывал уничтожение животных переменным током, разъезжая по городам США.

 

28 декабря 1899 года Доливо-Добровольский выступил на Первом Всероссийском электротехническом съезде. В докладе «Современное развитие техники трехфазного тока» он подвел некоторые итоги своей деятельности: разработка теории трансформатора, конструирование новых измерительных приборов, двигателей и других аппаратов, изучение влияния сильноточных сетей на провода связи, исследование и практическое применение электролиза.

После удачных испытаний переменный ток стал широко использоваться в различных отраслях производства, а созданные русским инженером электрические двигатели приводили в действие мостовые и подъемные краны, насосы вакуум-аппаратов, центрифуги и воздуходувки, станки в ткацкой, прядильной и металлообрабатывающей промышленностях, механизмы и машины в портах, рудниках и верфях, прокатные станы и многое др.

Несмотря на проживание за границей, Доливо-Добровольский сохранял российское гражданство. С началом Первой мировой войны в 1914 году он переехал в Швейцарию. Через 4 года знаменитый электротехник вернулся в Германию для работы в фирме AEG. Но хроническое заболевание сердца, которое было у Михаила Осиповича с детства, нарушило его планы.

В 1919 году в возрасте 57 лет Доливо-Добровольский умер. Незадолго до смерти Михаил Осипович написал работу «О пределах применимости трехфазного переменного тока для передачи электроэнергии на расстояние». Проведя исследования, он доказал, что при электропередачах большой мощности и на очень дальнее расстояние произойдет обратный переход от переменного тока к постоянному. Посвятив свою деятельность применению переменного тока, выдаю-щийся изобретатель тем не менее предвидел в будущем возвращение к постоянному току, чему мы и являемся свидетелями.

 

Открытия и изобретения России, Славянский Дом Книги