L'énergie électrique devient une marchandise. La première centrale

Power, comprise comme usines pour la production d'énergie électrique à répartir entre différents clients, ne semble pas immédiatement. Dans les années 70 et au début des années 80-s du site de production d'électricité n'a pas été séparé du lieu de consommation.

Les centrales électriques, fournit de l'électricité à un nombre limité de clients, les stations dites de bloc (à ne pas confondre avec le concept moderne des stations de blocs, en vertu de laquelle certains auteurs comprennent l'usine et une boutique cogénération). Ces stations sont parfois appelés «ménage».

En raison des difficultés d'adaptation du système d'éclairage de l'arc construit initialement une des centrales électriques spécialisés: un pour les lampes à arc, d'autres - pour les lampes à incandescence. Parfois, les mêmes générateurs de stations réparties en deux groupes correspondants.

Le développement des premières centrales a été associée à surmonter les difficultés, non seulement la nature scientifique et technique. Ainsi, les autorités de la ville ont interdit la construction de lignes aériennes, ne voulant pas gâcher l'apparence de la ville. Competing compagnie de gaz insiste fortement sur les insuffisances réelles et imaginaires d'un nouveau type d'éclairage.

Sur les stations de pompage électriques sont en cours de construction dans la fin des années 70 et au début des années 80-s du siècle dernier, comme les moteurs principaux utilisés principalement des moteurs alternatifs à vapeur. Dans certains cas, nous avons utilisé des moteurs à combustion interne, tandis qu'une nouveauté. Pour réduire le coût des installations génératrices de vapeur étaient locomotives largement utilisés. Du moteur primaire à la courroie de générateur électrique a été fait, ce qui a permis entraînement à haute vitesse générateurs électriques de vapeur des véhicules relativement lents, la vitesse avait pas plus de 200 tr / min.

La première centrale a été construite à Paris pour l'éclairage des rues Opery.V russe première installation de ce genre a été l'éclairage de la station Fonderie Pont à Saint-Pétersbourg, fondée en 1879 avec la participation des PN Yablochkov. Depuis la fin des années 1881 g. Survenir centrale électrique, qui est inclus dans le réseau comme des lampes à arc, et les lampes à incandescence.

Cependant, l'idée de la production centralisée d'électricité était si justifiée économiquement et tendance si cohérent de la concentration de la production industrielle, le premier pouvoir central a émergé au milieu des années 80 et a rapidement remplacé la centrale. En raison du fait que les consommateurs d'électricité massives du début des années 80 pourrait devenir seulement les sources de lumière, la première centrale électrique est généralement conçu pour alimenter la charge d'éclairage et génère un courant continu.

En 1881, certains financiers américains entreprenants sous l'impression de succès, qui a été accompagnée d'une démonstration de lampes à incandescence, ont conclu un accord avec Edison et a commencé la construction de la première centrale centrale électrique du monde (sur Pearl Street à New York). En Septembre 1882, cette centrale a été mise en service.

Dans la salle des machines de la station six generatoratorov Edison a été créé. La puissance de chaque générateur était d'environ 90 kW et la puissance totale de la centrale électrique supérieure à 500 kW. La construction de la station et de ses équipements ont été conçus très utile, de sorte que dans l'avenir dans la construction de nouvelles centrales ont évolué plusieurs des principes qui ont été proposés par Edison.

Ainsi, les stations ont des générateurs, la réfrigération et raccordés directement au moteur. Tension régulée automatiquement. La station effectue l'alimentation en carburant mécanique à la chaudière et la suppression automatique de cendres et de scories. Protection contre les courants de court-circuit effectué des fusibles et des lignes de câble tronc étaient. La station est alimentée en électricité à ce moment-là, une vaste zone de 2,5 kilomètres carrés. Bientôt, plusieurs stations ont été construites à New York.

La tension initiale des premières centrales, qui ont été par la suite fait l'autre, formant une échelle de stress bien connu, historiquement.

Le fait est que pendant la période de l'arc exclusif de propagation éclairage électrique a été déterminé empiriquement que le plus approprié pour la tension d'arc est de 45 V. Afin de réduire les courants de court-circuit qui se posent au moment de l'allumage des lampes (en charbons de contact), et pour une combustion plus stable arc inclus en série avec le ballast lampe à arc.

On a également constaté de manière empirique que la résistance de la résistance de charge doit être telle que la chute de tension à ses bornes pendant le fonctionnement normal est d'environ 20 W. Ainsi, la contrainte totale dans les plantes a été le premier à courant continu 65 V, et cette tension est appliquée pendant une longue période. Souvent, cependant, un circuit comprend deux lampes à arc successives, pour lequel requis 2 x 45 = 90 V, et si on ajoute à cela plus de tension 20 V, attribuable à la résistance du ballast, vous obtenez la tension de 110 V. Cette tension a été presque universellement acceptée en tant que norme, et qu'il ouvre l'échelle du stress moderne, bien que le choix de la raison oubliée depuis longtemps.

Déjà dans la conception des premières centrales électriques sont confrontés à des difficultés qui ne sont pas suffisamment été surmontés durant toute la période de la domination de la technologie DC. Le rayon de la tension d'alimentation est déterminée par la perte autorisée de tension dans le réseau électrique, ce qui pour un réseau donné, le plus petit plus la tension. Ces circonstances ont forcé à construire une centrale électrique dans les zones centrales de la ville, qui a entravé de manière significative non seulement la fourniture d'eau et de carburant, mais augmente également le coût du terrain pour la construction de stations, depuis la terre dans le centre de la ville était extrêmement cher. Cela explique en particulier l'apparition inhabituelle des stations de New York où l'équipement était situé à plusieurs niveaux.

La situation a été compliquée par le fait que les premières centrales ont dû placer un grand nombre de chaudières, la production de vapeur qui ne répondent pas aux nouvelles exigences imposées à l'énergie électrique.

Au moins à notre surprise contemporaine pour voir la première centrale de Saint-Pétersbourg, qui dessert la région de Nevsky Prospect. Au début des années 80, ils ont été placés sur une barge, les couchettes garantis dans les rivières Moika et Fontanka.

Les constructeurs ont commencé à partir de considérations d'approvisionnement bon marché, d'ailleurs, avec une telle solution n'a pas besoin d'acheter des terres à proximité du consommateur.

En 1886, à Saint-Pétersbourg a été créée société "Electric Lighting Company 1886" (en abrégé «Société 1886»), qui a acquis la station sur les rivières Moïka et Fontanka River et construit deux autres: à la cathédrale de Kazan et de la zone d'ingénierie. La capacité de chacune de ces stations dépasse à peine 200 kW.

A Moscou, la première centrale électrique (George) a été construit en 1886, aussi, dans le centre-ville, au coin de la Bolshaya Dmitrovka (aujourd'hui Pouchkine Str.) Et Lane St George. Son énergie a été utilisée pour éclairer la zone environnante. La centrale électrique de 400 kW.

Les possibilités limitées d'expansion gamme de puissance ont conduit à ce qui est finalement répondre à la demande d'électricité a été de plus en plus difficile. Par exemple, à Saint-Pétersbourg et Moscou au milieu des années 90, la possibilité de se joindre à la nouvelle charge aux stations existantes ont été épuisés et il y avait une question sur la modification des schémas de réseau, ou même de changer la nature de l'offre.

A la gare centrale avec une augmentation de leurs locomotives électriques qui ont été utilisés comme les stations du bloc moteur primaire, progressivement remplacés par des machines fixes. Machines leur capacité était 100-300 vitesse de l'arbre de hp était relativement faible (100-200 tr / min), ce qui entraîne la nécessité d'entrer entre la machine et le câble ou la transmission par courroie de l'alternateur.

Au début de puissance installée thermique des chaudières à tubes de fumée de la chaudière, mais bientôt en raison de la hausse des chaudières de puissance nécessaire une hausse paropronzvoditelnost - chaudières à tubes d'eau. A la fin du XIXe et au début du XX siècles. distribution primaire dans la chaudière puissance étrangère reçue chaudières Babcock & Wilcox, et en Russie - le système de chaudières Shukhov.

Les principales chaudières à combustible avec chargement manuel servis brûlures de charbon sur la grille plat. La consommation de charbon avec cette méthode de combustion et l'absence d'économiseurs, le chauffage de l'air et une mauvaise isolation sont 3-4 fois plus élevé que les coûts des centrales électriques modernes.

La croissance de la demande d'électricité effectivement stimulé l'augmentation de la productivité et l'efficacité des centrales thermiques. Tout d'abord, il convient de noter le tournant décisif de moteurs à piston à vapeur aux turbines à vapeur. La première turbine à vapeur dans la puissance russe a été créé en 1891 à Saint-Pétersbourg (la station sur la rivière Fontanka). L'année précédente, le test de la turbine a été menée à la station située sur la rivière Moïka.

Dans la période considérée étaient fondées hydroélectrique rarement dans le cadre de la transmission de puissance sur de longues distances difficiles. Nous avons déjà mentionné plus important inconvénient alimentation en courant continu de la - trop petite zone du district, qui peut être servi par la centrale électrique. charge Distance ne dépasse pas quelques centaines de mètres.

Puissance - la société a cherché à élargir sa gamme de biens de consommation - électricité. Ceci explique la recherche persistante des moyens d'augmenter la puissance tout en maintenant la station spatiale DC déjà construit. plusieurs façons d'augmenter le rayon de distribution d'énergie trouvée.

La première idée, n'a pas reçu un écart significatif, touche lampes électriques sous-tension, connectez la fin de la ligne. Cependant, les calculs ont montré que le réseau pour plus de 1,5 km était économiquement rentable de construire une nouvelle centrale électrique.

Une autre solution, qui peut, dans de nombreux cas, de répondre aux besoins, a consisté à modifier le diagramme du réseau, la transition à partir du réseau à deux fils à brins, à savoir en fait pour augmenter la tension.

Le système de distribution d'énergie à trois fils a été proposé en 1882 par George. Gonkpnsonom et indépendamment par T. Edison. Dans ce système, les producteurs d'électricité sont connectés en série et a été neutre ou câble de compensation du point de rengainer. Dans ce lampes classiques ont été maintenus. Ils sont généralement inclus entre les fils chauds et neutres et moteurs pour économiser des charges de symétrie peut être commuté à une tension plus élevée (220 V).

Si la charge était la même dans les deux branches du système à trois fils, il n'y a pas de courant dans le conducteur de neutre. Dans d'autres cas, le courant qui apparaît dans le fil neutre, qui est généralement beaucoup plus faible que le courant de fonctionnement. Ce dernier permet de choisir la section transversale du conducteur neutre plus petit (généralement 1/2: 1/3 ou section des conducteurs de travail).

Il ne faut pas perdre de vue le fait que la section des conducteurs travaillant dans ce cas aussi, diminué par rapport à la section transversale des entrées dans le système à deux fils. Ceci est dû au fait qu'une augmentation de la tension au double de la tonalité actuelle de la même capacité est réduite de moitié, et les pertes qui sont proportionnelles au carré du courant, une diminution de quatre fois. Les résultats pratiques de l'introduction d'un système à trois fils était, d'une part, une augmentation du rayon de l'électricité à environ 1200 m, et d'autre part, les économies relatives de cuivre (avec toutes les autres conditions étant la consommation de cuivre égale au cours du système à trois fils était presque deux fois moins que dans les deux fils).

Pour régler la tension dans les branches d'un réseau à trois fils différents dispositifs ont été utilisés: le réglage des générateurs, des diviseurs de tension de distribution considérables diviseurs de tension, en particulier, ont reçu Dolivo-Dobrovolsky, des batteries supplémentaires. système à trois fils est largement utilisé à la fois en Russie et à l'étranger. Il a été préservé jusqu'à 20-s du siècle, et dans certains cas, utilisé plus tard.

Version maximale des systèmes multi-fils - cinq fils réseau à courant continu, qui a utilisé quatre générateur de tension connecté en série et a quadruplé. Radius a augmenté la puissance jusqu'à 1500 m. Cependant, une augmentation relativement faible dans le rayon de l'alimentation est réalisée dans ce cas, en raison d'une complication importante du réseau, augmentant la tension à des niveaux dangereux, les complications chargent l'uniformité de la réglementation des différentes branches. Par conséquent, le système à cinq fils est pas largement utilisé, bien que son auteur V. Siemens suppose que le système à cinq fils va concurrencer avec succès les systèmes de climatisation.

La troisième façon d'augmenter la batterie de puissance de rayon comprend la construction de sous-stations. Batteries étaient à ce moment-là doit compléter chaque centrale. Ils ont couvert les pics de charge. Charged pendant la journée et tard dans la nuit, ils ont servi à titre de réserve. Batteries, ainsi que dans les usines modernes de puissance (où, cependant, ces batteries exécutent d'autres fonctions - le pouvoir de contrôle, de protection, d'automatisation et d'éclairage d'urgence), ont été placés dans de grandes salles spéciales.

Pour augmenter la gamme de batteries d'alimentation électrique installés dans les postes dans les réseaux à courant continu à deux fils. Ces sous-stations ont été construites à proximité du consommateur. Groupes de batteries connectées en série à partir de la gare centrale ont été facturés à une double tension, et ils sont alimentés avec une charge locale connectée en parallèle.

Réseau avec les postes de batterie a une certaine distribution. A Moscou, par exemple, il a été construit en 1892. station rechargeable dans les lignes supérieures de commerce (maintenant GUM), situé à une distance de 1385 m de la gare centrale de St. George. Ce poste a été installé batteries aspirés environ 2.000 ampoules.

beaucoup de centrales DC ont été construites au cours des deux dernières décennies du siècle dernier, et ils ont longtemps été donné une part importante de la production totale d'électricité. La puissance de ces plantes dépassent rarement 500 unités kW avaient habituellement jusqu'à 100 kW.

Toutes les possibilités d'accroître la gamme de l'alimentation pour DC ont été rapidement épuisés. réseau multiples et sous-stations avec batterie pourrait encore répondre aux besoins des villes petites et moyennes, mais il ne répond pas aux besoins d'une grande ville.

Dans les années 80 commencent à construire la station AC, ce qui est bénéfique en termes d'augmentation de la gamme de puissance était incontestée.

À l'exception des centrales de production AC construits en Angleterre en 1882-1883 gg., Lorsque les transformateurs Golyara et Gibbs, alors, apparemment, le premier exploité de façon permanente centrale AC peut être considéré comme une station Grovnerskoy Gallery (Londres).

A ce poste, mis en service en 1884, les deux alternateur Siemens ont été installés, qui, à travers des transformateurs connectés en série Golyara et Gibbs ont travaillé pour galerie d'éclairage. Inconvénients des transformateurs de connexion en série et, en particulier, la difficulté de maintenir un courant constant ont été trouvés assez rapidement, et en 1886, la station a été reconstruit dans le cadre du projet C. C. Ferranti. générateurs Siemens ont été remplacés par des machines Ferranti capacité nominale de 1000 kW chacun à la tension aux bornes de 2,5 kV. Les transformateurs, fabriqués par projet Ferranti, inclus dans le circuit en parallèle et ont servi à réduire le stress dans le voisinage des consommateurs.

En 1889-1890 gg. Ferranti retourné au problème du pouvoir à Londres. Cette fois-ci a été chargé de fournir de l'électricité à toute la région de la ville de Londres. Mais comme la société a financé les travaux, ne sont pas d'accord pour payer le coût élevé des terrains dans le centre-ville, Ferranti a choisi le site de la nouvelle centrale électrique dans l'une des banlieues de Londres, Dentforde, situé à 12 km de la ville.

Construire le pouvoir à une si grande distance du lieu de consommation d'électricité ne peut être que sous la condition qu'il va générer un courant alternatif.

Dans la construction de cette plante ont été utilisées par le temps puissant des machines à haute tension. groupes électrogènes ont été installés à 1000 hp une tension de 10 kV, et contrairement à l'ancien générateur qui est entraîné par le moteur à vapeur au moyen d'une transmission par câble, de nouveaux générateurs ont été raccordés directement aux moteurs à vapeur Flotte verticale.

La fréquence de rotation de l'arbre des moteurs à piston à vapeur sont également loin derrière les générateurs à vitesse normale. Ceci est expliqué en particulier générateur électrique design particulier du temps, ils ont de petits diamètres et grandes longueurs. Ces mêmes rapports généralement entre le diamètre et la longueur de la machine et est maintenue au moment de la relativement faible vitesse hydraulique emmanchures de puissance de l'eau comme le principal moteur. Total centrale électrique dentfordskoy était d'environ 3000 kW.

Dans les quatre sous-stations urbaines alimentées sur les quatre principales lignes de câble, la tension a été réduite à 2400), puis aux consommateurs (dans les foyers) tension est réduite à 100 V.

Un exemple d'un grand courant monophasé hydroélectrique d'une charge d'éclairage, peut servir de la station, construite en 1889, sur la chute d'eau près de Portland (États-Unis). A ce poste, le moteur hydraulique entraîne une seule phase huit générateurs avec une capacité totale de 720 kW. En outre, les générateurs 11, spécialement conçus pour les lampes à arc électrique (lampes 100 pour chaque générateur) ont été installés à la station. L'énergie de la station a été transférée à une distance de 14 miles de Portland.

Un trait caractéristique de la première ac des centrales électriques - travail de machines individuelles isolé. générateur de synchronisation n'a pas encore été fait, et à partir de chaque machine était une chaîne séparée pour les consommateurs. Il est facile de comprendre comment non rentable dans ces conditions, a prouvé aux réseaux électriques, dont la construction a été dépensé d'énormes quantités de cuivre et des isolateurs.

En Russie, les centrales électriques monophasés plus grandes ont été construites dans les années 80 et au début des fin des années 90. La première centrale électrique a été construit par le Hongrois "Ganz et K" à Odessa en 1887. Le principal consommateur d'énergie est le système d'éclairage électrique du nouveau théâtre.

Cette centrale a été progressive pour sa structure temporelle. Elle avait 4 chaudières à tubes d'eau avec une capacité totale de 5 tonnes de vapeur par heure, et deux générateurs synchrones avec une capacité totale de 160 kW à une tension aux bornes 2 kV et une fréquence de 50 Hz. De la distribution d'énergie forgé est fournie à la ligne de 2,5 km de long, menant au poste de transformation du théâtre, où la tension est réduite. l'équipement de la centrale était donc parfait pour son temps, que, malgré le fait que le carburant est importé du charbon britannique, le coût de l'électricité est plus faible que dans les usines de Saint-Pétersbourg et Moscou plus tard. La consommation de carburant a été .1,4 kg / kWh (sur la puissance de Saint-Pétersbourg - 3,9-5,4 kg / kWh).

Dans la même année a commencé l'exploitation de la puissance DC en Tsarskoïe Selo (aujourd'hui Pouchkine). La longueur du réseau déjà en Tsarskoïe Selo de l'air en 1887 était d'environ 64 km, tandis que deux ans plus tard, le réseau de câble totale "Société 1886" à Moscou et à Saint-Pétersbourg, était seulement 115 kilomètres. En 1890, la station de Tsarskoïe Selo et le réseau ont été reconstruits et transférés à une tension alternative monophasé de 2 kV. Selon contemporains, Tsarskoïe Selo est la première ville en Europe, qui a été allumé uniquement par l'électricité.

La centrale la plus grande en Russie était une station monophasé sur l'île Vassilievski à Saint-Pétersbourg, construit en 1894 comme ingénieur NV Smirnov. Sa puissance de 800 kW et une puissance de tout supérieur à la station DC alors. Le principal moteur utilisé quatre moteurs à vapeur verticale nominale de 250 ch. chacune. L'utilisation de la tension alternative 2000 V nous permet de simplifier et de réduire le coût du réseau d'électricité et d'augmenter la plage de puissance (plus de 2 km avec une perte de tension jusqu'à 3% dans les principaux fils au lieu de 17-20% dans les réseaux DC).

Ainsi, l'expérience d'exploitation de stations centrales et une seule phase réseaux AC ont montré des avantages AC, mais en même temps, comme l'a noté, a montré limité son application. Système monophasé entravé le développement de compliquer électrique, il. Par exemple, si vous vous connectez une charge d'alimentation à la station de réseau avait Deptfordskoy outre empêcher l'arbre de chaque moteur monophasé synchrone même collecteur overclocking de moteur à courant alternatif. Il est facile de comprendre qu'un tel actionneur de complication faite possibilité douteuse de son utilisation généralisée.

Veselovsky O. Shneiberg YA Essais sur l'histoire de génie électrique