ラウフェンからフランクフルトまでの史上初の三相送電

交流技術の基礎となる原理を最も一般的かつ最初に技術的に具体化したのは、有名なラウフェン・フランクフルトトランスミッションであり、これは全体の創造と発展にとって非常に重要です。 ACテクノロジー.

フランクフルト・アム・マイン（ハイルブロン市の近く）から175km離れたラウフェン市に、エネルギー需要にネッカー川のエネルギーを利用する小さなセメント工場がありました。 1890 年にフランクフルトでの送電のアイデアが浮上し、ドイツの実業家で発明家のオスカー フォン ミュラー (1855 ～ 1934) がこの問題についてさまざまな企業と交渉を始めました。

年末には、セメント工場がそのタービンをネッカーに供給し、マシーネンファブリック・エリコンがラウフェンに発電機を、ゼネラル・エレクトリック・カンパニー（AEG）がフランクフルトに電気モーターを供給することが決定された。

ラウフェンからフランクフルトまでの送電線は両社が共同で製造したが、電気工学は最初の段階から一定の困難に直面しなければならなかった。オスカー・フォン・ミラーと他のこの事業の推進者は、地主や企業が設けた多くの障害を克服する必要がありました。

ロシアの発明家ミハイル・オシポヴィチ・ドリヴォ＝ドブロヴォルスキー（1861年～1919年）は、1887年からAEG社で働いていた。この会社に在籍中に、M. O. ドリヴォ ドブロヴォルスキーは三相電流に関する有名な著作を完成させました。これにより著者は世界的に有名になり、電気エネルギーの使用と伝達の技術に革命をもたらしました。

彼は、三相変圧器、モーター、発電機に関するいくつかの特許を取得しました。また、注目すべき点は、その変圧器の設計が基本的な変更をほとんど加えずに最近まで保たれていることです。

M.O. ドリヴォ＝ドブロヴォルスキー

銅送電線の大幅な節約につながる技術的解決策、つまり交流送電システムに三相送電線を使用することに最初に注目したのは、ドリボ＝ドブロヴォルスキーでした。彼のおかげで、会社の発展の新たな段階が始まりました。 AEG は、新しい現行システムの分野で最も重要な特許を独占的に保有していることが判明しました。

当時の主流の科学、技術報道、工学界は送電プロジェクトに否定的な反応を示し、フランクフルトに到達するエネルギーはわずか 5% であると予測しました。電話回線の行く末については多くの懸念があった。一般に、最初の三相送電は、最初の鉄道や最初の直流送電などと同じ敵対的な抵抗に遭いました。

ただし、ラインは構築されています。これは、高さ 8 m の柱に 3 本の銅導体が吊り下げられており、三相架空送電線には、約 3,000 本の柱、9,000 個の油がいし、および 60 トンの直径 4 mm の銅線が必要でした。この航空会社は主に鉄道で運航されていました。

電流はフランクフルト・アム・マインのラウフェンから8500Vの電圧で送電されます（その後、送電電流の電圧を15000Vと25000Vに増加させる2つの一連の実験がさらに実行されました）。三相電力線は、1891 年の国際電気技術博覧会中にフランクフルトで開始されました。この展示会では、新しいシステムとして三相電流が初めて実証されました。

トランスミッション全体は、オスカー・フォン・ミラーとミハイル・オシポヴィッチ・ドリヴォ＝ドブロヴォルスキーの指導の下、AEGとマシーネンファブリック・エリコンによって設計、製造されました。変圧器の設置、発電機、およびオイル絶縁体は、技術史に輝かしい足跡を残したデザイナー、エンジニア、発明家、起業家であるチャールズ ブラウン ジュニア (1863 ～ 1924) によって設計されました。

国際電気技術展示会での最初の高電圧三相送電の正式な発表は、1891 年 8 月 25 日火曜日の正午に行われました。最初の試験打ち上げは数日前に終了した。

ラウフェンでは、タービンが三相ブラウン発電機に電力を供給します。 90年代の典型的な車です。 19 世紀、最初の三相発電機の 1 つ。ここで、電磁石はそれを囲む固定アーマチュアの前で回転します。

電機子は 3 つの巻線で相互接続された 96 本のロッドで構成されており、各巻線の電流は 120 ° の位相シフトで変化します。全負荷時の固定子電流は最大 1400 A に達し、直径約 30 mm の太い銅棒の使用とアスベスト パイプを使用した耐熱絶縁が必要でした。

バッテリーによって供給される励磁電流は、発電機の車軸の前部にあるローラー リングに取り付けられた 2 本の銅線を介してローターに供給されます。発電機の定格回転数は 150 rpm です。三相交流の周波数は４０Ｈｚとした。

この発電機は 55 V の電流を供給し、変圧器によって昇圧されます。フランクフルトでは、別の変圧器が 65 V に降圧されました。2 つの油冷変圧器が使用され、1 つは AEG の 100 kVA、もう 1 つは Maschinenfabrik Oerlikon の 150 kVA でした。

ラウフェンの鉄道駅

フランクフルトの電気展示会では、電流は 100 馬力の三相ドリボ・ドブロヴォルスキーモーターによって駆動されています。村は、明るく照らされた 10 メートルの装飾用滝に水を供給する水力ポンプを操作しました。

これは当時世界で最も強力な三相非同期モーターでした。また、展示会場は中央にある「ラウフェン・フランクフルト送電線」と書かれた標識を囲むように1,000個の白熱電球で照明されていました。以下はラインの長さ - 175 km、側面 - 実験を実施した企業の名前 - 「エリコン」と「AEG」です。

ドリボ・ドブロヴォルスキー電気モーター

ラウフェン-フランクフルト伝送方式

ラウフェン-フランクフルト変速機は広く研究されています。専門委員会が機械の詳細なテストを実施した。

この委員会の結論は次のとおりです。裸銅線を使用した電圧 8500 V の交流による 170 km の距離にわたる電気エネルギーの伝送により、ラウフェンで生成されたエネルギーの 68.5% ～ 75.2% がフランクフルトに送られます。伝送損失はワイヤの抵抗によって制限されていました。容量の影響はまったく無視できました。伝送は、数百ボルトの電圧と数メートルの距離の場合と同様に、スムーズで安全かつ正確でした。

この結論は歴史的に非常に重要でした。なぜなら、ラウフェン-フランクフルト送電によって、三相発電機と電動機、変圧器、高電圧交流電圧を含む新しい電気工学のすべての接続が結合されたからです。

検証委員会の文書によれば、チャールズ・ブラウンの三相発電機は93.5%の効率を示した。積載量は190リットルでした。 c. 変圧器の効率は 96% です。

電気が生み出す回転の原理である、機械エネルギーを電気に変換し、また電気エネルギーを機械エネルギーに戻すという原理は、交流技術に形を与えられ、この送電をはじめとする交流技術自体も交流技術として発展してきました。三相電気工学の専攻。

展示会と同時に開催された会議で、M. O. ドリヴォ＝ドブロヴォルスキーは三相電流回路の理論の基礎を概説した大規模な報告を行った。彼のスピーチは、この新しい業界におけるその後の多くの理論的研究と発展の出発点となりました。

展示会の最も重要なイベントは、9月7日から12日までの週に開催された「1891年フランクフルト・アム・マイン国際電気技術者会議」でした。

国際電気技術者会議の参加者によるラウフェンの発電所の訪問。チャールズ・ブラウン（上段右から4人目）。前景：エミール・ラテナウ（左から6人目）、マルセル・デプレ（左から7人目）、ギスバート・カップ（上の2人の後ろ）、ジョン・ホプキンソン博士（左から8人目）、そのすぐ後ろ — ピーター・エミール・フーバー、ウィリアム・ヘンリー・プリース（右から2人目）、フリードリヒ・エーベルト郵便局長（右から1人目）。

フランクフルト展示会の作業の最終点は、その組織、作業、報道報道をすべて詳細に反映した詳細な 2 巻の「公式報告書」によって設定されました。

オルタネーターは、1970 年代からグラム氏と他の設計者によって作られてきました。 19 世紀。 1980 年代には、多くの新しいデザインが登場しました (Cypernovsky、Morday、Forbes、Thomson、Ferranti など)。

フェランティの車

磁場の回転の理由を最もよく理解したのは、イタリアのガリレオ・フェラリス教授とセルビア出身のアメリカ人技術者だった。 ニコラ・テスラ…互いに独立して、同様の結果に達しました。ほぼ同時に、1888 年に彼らは自分たちの研究について報告しました。ニコラ・テスラは、さまざまな多相システムについて説明しています。ただし、彼は二相が最も適しているとも考えています。

この装置は、アメリカに建設された当時としては巨大なナイアガラ水力発電所のほか、ヨーロッパの他のいくつかの施設でも採用されました。しかし、ラウフェンからフランクフルトへの最初の三相電流の移送直後、ヨーロッパで一般的な三相システムの利点が証明され、アメリカ人は「テスラシステム」を三相電流に変換することを余儀なくされました。

1990 年代に、単相交流発電機から多相交流発電機に切り替えました。この場合、主な功績はDolivo-Dobrovolskyに属します。彼の前は、単相マシンの安価な接続が使用されていました。

展示会の後、この発電機はハイルブロンの電力供給に使用され、ハイルブロンは三相電力を受け取る世界初の都市となりました。オリジナルの発電機は現在、ミュンヘンのドイツ博物館に保管されています。

博物館のラウフェン発電機

1888 年から 1891 年にかけてはそう言えるでしょう。三相電気システムのすべての基本要素が開発され、それらはその重要性を完全に保持し、今日広く使用および開発されています。

ラウフェンからフランクフルト・アム・マインへの電気エネルギーの送電は、集中発電とその長距離送電という複雑な問題に対する根本的な解決策の可能性を説得力をもって示しています。

フランクフルトでの展覧会の重要性は、それが世論に大きな影響を与えたという事実にもあります。同時代の人々は、フランクフルトの展示会が電力供給の歴史における決定的な転換点であると考えています。電気工学は主要なテクノロジーになりつつあります。 AC 企業が勝者として浮上し、DC のみの企業は急いで AC 技術のライセンスを取得し始めました。

エミール・ラーテナウは、このような長距離にわたるエネルギー伝送の成功を次のように総括した。「最近の進歩により、山や海岸、渓流や潮のエネルギーを利用する、あらゆる場所に壮大なエネルギー生産センターを建設できるようになります。最も重要なのは、大河の急流であり、これまでエネルギーの無駄であった電力を有用な電力に変換し、それをあらゆる距離に輸送し、そこで何らかの方法で配布して使用することができます。 »

1891 年にラウフェンからフランクフルトに三相交流が試験的に移管され、近代的な電化がすべて始まりました。