Михайло Доліво-Добровольський –
перший, хто вирішив проблему передачі електроенергії на відстань

Проблему передавання електричної енергії на значні відстані розв'язала техніка трифазного змінного струму, розроблена в основних деталях Михайлом Йосиповичем Доліво-Добровольським (1891 р.) Майбутній розвиток електротехніки він бачив у електропередачах постійним струмом високої напруги за допомогою підземних кабелів на великі відстані. Як відомо, ця проблема не втратила свого значення і дотепер, через понад 95 років. Нині вона знову стоїть на порядку денному як технічно і економічно вигідна і як вельми важлива для народного господарства. Трифазна система електропостачання - окремий випадок багатофазних систем електричних ліній, в яких діють створені загальним джерелом синусоїдальні електрорушійні сили (ЕРС) однакової частоти, зміщені по фазі на певний допустимий фазовий кут. Але у 1890 роках застосування трифазної системи змінного струму затримувалось внаслідок монополії іноземних товариств: Едісона (у майбутньому Дженерал електрик) і товариства Вестінгауз. Перше товариство спеціалізувалось на виробництві обладнання для установок постійного струму, друге – двофазного змінного струму. Доходило до курйозів. Едісон Томас Альва (1847-1931) (за своє творче життя запатентував 1063 патенти на відкриття, такої кількості патентів до цього часу ніхто не отримав), користуючись авторитетом серед електротехніків, виступав за повсюдне використання постійного струму і, по суті кажучи, гальмував розвиток техніки змінного трифазного струму. Він відмовився у 1889 році від запрошення ознайомитись з щойно виготовленим Доліво-Добровольським трифазним асинхронним двигуном і заявив: „Ні, ні, змінний струм – це нісенітниця, не має майбутнього. Я не тільки не бажаю дивитись на двигун змінного струму, але й знати про нього нічого не хочу”. Домовившись, ці товариства розвернули шалену антирекламу трифазному змінному струму. Поступово у цю боротьбу були втягнути мапйже всі визначні електротехніки. Так, проти змінного струму виступали такі авторитетні вчені й інженери як Марсель Депре (1843-1918), Дмитро Олександрович Лачинов (1842-1902), Володимир Миколайович Чиколаєв (1845-1898). А Микола Тесла (1856-1943) також був проти трифазного змінного струму і пропонував та вдосконалював змінний двофазний струм, який він розробив та інші, які експлуатували електричні станції постійного струму. Електроенергетика Києва майже відразу перейшла до використання трифазного змінного струму. Центральних станцій трифазного змінного струму загального користування у містах Росії тоді ще не було, і місцева влада Києва не наважувалась надати свій висновок. Адже антиреклама трифазного змінного струму дійшла і до Києва. Проте обіцянки товариства "Савицький і Страус" знизити тарифи вдвоє і підвищити дальність дії електростанції зробили свою справу. У грудні 1898 р. нова центральна електрична станція трифазного змінного струму загального користування була вперше введена в експлуатацію на теренах колишньої царської імперії Росії. Вона була розміщена на вулиці Андріївській, №19 у кам'яному будинку, який зберігся до нашого часу. Таким чином, волею випадку Україна перша скористалась винаходом вченого у практичних цілях на теренах тодішньої Росії - і ніби компенсувала вченому Доліво-Добровольському ту велику тугу за Батьківщиною, яку він проніс через все своє життя.
М.Й. Доліво-Добровольський народився 2 січня 1862 р. (21 грудня 1861 за старим стилем) у Гатчині, під Санкт-Петербургом, у родині чиновника в багатодітній дворянській сім'ї. Михайло був найстаршою дитиною. У 1873 р. батьки переїхали до Одеси. Після закінчення школи і реального училища в Одесі і виявлення при цьому блискучих здібностей 1 вересня 1878 вступив у Ризький політехнічний інститут. Брав участь в революційних гуртках, за що був виключений з інституту 22 червня 1881 року без права вступу до інших вищих навчальних закладів Російської імперії. У талановитого юнака залишилась можливість: продовжити навчання за кордоном. Для продовження своєї освіти він обрав Дармштадське вище технічне училище, де приділялася особлива увага практичному застосуванню електрики. Тут у 1882 р. була заснована спеціальна кафедра електротехніки, яку очолив професор Еразм Кіттлер. А у січні 1883 р., вперше в практиці вищої освіти, було введено спеціальний курс електротехніки. У тому ж році Е. Кіттлер відкрив електротехнічну лабораторію, в якій після закінчення (з відзнакою) Дармштадського технічного училища посаду асистента зайняв М. Й. Доліво-Добровольський. У Дармштадському вищому технічному училищі, він особливу увагу звертає на вивчення електротехніки. Ще будучи студентом - запропонував реостатну пускову схему для двигуна постійного струму. Це сприяло розвитку електроприводу на постійному струмі. Молодому викладачеві було доручено вести курс «Електрохімія з особливою увагою до гальванопластики та металургії». У 1884-1885 рр. Михайло Йосипович виступив на сторінках журналу «Електрика» зі своїми статтями, в яких описав два винаходи в галузі електрохімії. Один з них був пов'язаний з паливними елементами, інший стосувався способу отримання алюмінію з його окису при високій температурі. Творча та інженерна діяльність Доліво-Добровольського була спрямована на вирішення завдань, з якими неминуче довелося б зіткнутися при широкому використанні електроенергії. Робота в цьому напрямку в надзвичайно короткий термін призвела його до розробки трифазної досконалої електричної системи, яка у принципі не змінилася до нинішнього часу та конструкції асинхронного електродвигуна. Головна особливість асинхронного двигуна - ротор з обмоткою у вигляді білячої клітки. Він виконав ротор у вигляді сталевого циліндра, а в просвердлені по периферії канали заклав мідні стрижні. На лобових частинах ротора ці стрижні з'єднувалися один з одним. У 1889 р. Доліво-Добровольський отримав патент на свій винахід. Наступним кроком Доліво-Добровольського був перехід до трифазної системі. У результаті дослідження різних схем обмоток вчений зробив відгалуження від трьох рівновіддалених точок якоря машин постійного струму. Таким чином, були отримані струми з різницею фаз під кутом 120 градусів. Таким чином з’явилася трифазна система, особливістю якої було використання для передачі і розподілу електроенергії лише трьох провідників. Навесні 1889 Доліво-Добровольським було створено перший експериментальний трифазний асинхронний двигун потужністю близько 100 Вт. Цей двигун живився струмом від трифазного одноякірного перетворювача і при випробуваннях показав цілком задовільні економічні результати. За першим одноякірним перетворювачем був створений інший, більш потужний, а потім почалося виготовлення трифазних синхронних генераторів. Вже в перших генераторах застосовувалися два основні способи з'єднання обмоток: в зірку і трикутник. Надалі Доліво-Добровольському вдалося поліпшити використання статора за допомогою методу, який широко використовується й нині. Він полягає в тому, що обмотку статора виготовляють розрізаною і протилежні котушки з'єднують зустрічно, і вона розподілена рівномірно по всій його поверхні. Незабаром він вніс ще одне вдосконалення: кільцеву обмотку статора замінив барабанною. Після цього асинхронний двигун з короткозамкненим ротором набув сучасного вигляду. Трифазна система не отримала б у перші роки свого існування швидкого поширення, якби не вирішила проблеми передачі енергії на великі відстані. У 1887 р. Доліво-Добровольський був запрошений у фірму AEG (Allgemeine Elektricitats-Geselschaft), де у 1909 році був призначений директором і пропрацював на цій посаді все життя. У 1888 р. Доліво-Добровольському вдалося вирішити найскладнішу технічну проблему: він створив трифазний генератор змінного струму потужністю біля 3 кВт, який приводив в дію ним же сконструйований трифазний двигун. Протягом багатьох років він продовжував удосконалювати систему трифазного змінного струму, створив з'єднання електричних мереж у вигляді "зірки" і "трикутника". У 1889 році винайшов трифазний трансформатор. Спочатку це був трансформатор з радіальним розташуванням стрижнів. Потім було запропоновано кілька конструкцій так званих „призматичних” трансформаторів, в яких вдалося отримати більш компактну форму трансформатора. У жовтні 1891 р. була зроблена патентна заявка на трифазний трансформатор з паралельними стрижнями, розташованими в одній площині. В принципі, ця конструкція збереглася до теперішнього часу. 1891 р. став роком повної перемоги трифазного змінного струму. У цьому році Доліво-Добровольський з своїми прихильниками створив електричну систему, призначену для передачі трифазного змінного струму фазною напругою 8500 В, потужністю 220 кВт на відстань 175 км. На Франкфуртській електротехнічній виставці було продемонстровано передавання електроенергії трифазного змінного струму із Лауфена до Франкфурта-на-Майні. Протягом 4-х місяців були збудовані унікальні машини, трансформатори і 175-кілометрова електромережа на напругу 15 кВ, дозволену організаторами виставки. Наскільки це був великий ризик, можна уявити по тому, що генератор, трансформатори, електродвигун, електромережа виготовлялися одночасно і попередньо не були випробувані на напругу 15 кВ. Ось що говорив Доліво-Добровольського про ці події: "Якщо б я не хотів накликати на мій трифазний змінний струм великої ганьби і піддати його недовірі, яку навряд би швидко було спростовано, я зобов'язаний був прийняти на себе це завдання і вирішити його. В іншому випадку досліди Лауфен-Франкфурта і багато, що мало потім розвиватися на їх основі, пішли б шляхом використання однофазного струму". Коли всі елементи для електропередавання були підготовлені, на шляху ентузіастів експерименту виникла несподівана перешкода: людський страх місцевих мешканців перед високою напругою, коли вони побачили, при закріпленні на дерев'яних опорах повітряної лінії (ЛЕП) знаки безпеки із зображенням відомого символу смертельної небезпеки. До цього напруга використовувалась 6 кВ. Йому дозволили в експерименті напругу 15 кВ. І така напруга здалася занадто високою. Влада Гесена і Бадена, по землям якої проходила ЛЕП, заборонила її вмикати. Доліво-Добровольський пішов на великий ризик. Коли ЛЕП було включено, одна з фаз ЛЕП на перехресті із залізницею була штучно обірвана під напругою. Як тільки провідник фази торкнувшись рейки, винахідник на очах багатьох офіційних представників та декількох тисяч мешканців Гесена і Бадена підійшов до обірваної фази, підняв два провідники голими руками: він був впевнений в тому, що засобів захисту повітряної лінії (ПЛ), які він передбачив для проведення експерименту, цілком достатньо і ПЛ буде безпечна і заземлена з обох кінців. 25 серпня 1891 р. на виставці у Франкфурті на Майні засяяли 1000 ламп, із живленням від 175-кілометрової ЛЕП, а 12 вересня 1891 р. електродвигун привів у дію 10-метровий декоративний водоспад. Необізнані глядачі були здивовані, дехто з них думав, що в цьому водоспаді журчить, пробігаючи по провідникам, "дійсна вода з Неккара" - річки, яка обертала турбіни Лауфенської електростанції… Людський розум отримав ще одну перемогу над природою, перемогу над відстанню. У 1914 р., коли вибухнула Перша світова війна, Доліво-Добровольський, що мав російське громадянство, переїхав до Швейцарії. Він весь час мріяв повернутися на Батьківщину. На запрошення він негайно відповів згодою. Однак цим мріям нашого співвітчизника про повернення на Батьківщину не судилося збутися: важка сердечна хвороба прикула його до ліжка з якою він боровся, знаходячись у Швейцарії. У 1918 р. він приїхав до Берліна, щоб повернутися до роботи у фірмі AEG. У Берліні він виступив із знаменитою доповіддю про межі використання трифазного змінного струму для електропередачі на великі відстані і про перспективи використання у цій галузі постійного струму високої напруги. Ці нові ідеї, що здивували технічний світ, настільки оволоділи Доліво-Добровольським, що він вирішив присвятити себе науковій і викладацькій роботі. Однак хвороба серця, яка мучила його з дитинства, загострилася. І ця його мрія не збулася: 15 листопада 1919 р. він помер у Швейцарії, де і похований. Трифазний змінний струм приніс йому світове визнання. Енергетики м. Києва, послідовники кращих традицій електротехнічної думки, віддають заслужену шану одному із основоположників промислової електроенергетики Михайлу Йосиповичу Доліво-Добровольському.

автор: Володимир Циганенко

More Articles...