Возникновение электрификации

Решение задачи о передаче энергии на расстояние электрическим током и задачи о приводе при помощи электрического двигателя послужило основой для электрификации - энергоснабжения промышленности и транспорта энергией посредством легко транспортируемой и трансформируемой в другие виды электрической энергии. Электрификация, разрешив задачу энергоснабжения и привода, оказывает решающее влияние на процесс изменения народного хозяйства и его техники на основе механизации и автоматизации, приводит к быстрому росту производительных сил общества, по своим последствиям не уступающему промышленному перевороту. И если промышленный переворот привел к крушению феодальных производственных отношений и победе капитализма, то электрификация, как это предсказывали Маркс и Энгельс, явилась одной из существенных причин распада и ослабления капиталистической системы.

Начавшийся в конце XIX в. процесс электрификации промышленности дал капиталистическому производству мощное средство повышения производительности труда. Способствуя централизации и концентрации производства, увеличивая в сильной степени обобществление труда, электрификация способствовала перерастанию форм общественного производства за рамки капиталистических производственных отношений. С развитием электрификации складывались экономические условия для социалистической революции.

Сложный механизм электрификации повторяет на расширенной основе структурную формулу раннего капиталистического производства, данную Марксом: машина-двигатель (шире: энергетическая машина) - передаточный механизм (шире: передача энергии) - рабочая машина (шире: технологическая машина). "Развитая совокупность машин" Маркса вступает на новый шаг своего развития, делается еще более развитой.

Рис. 6-24. Схема современного энергоснабжения: I - электростанция с первичным двигателем 1 и электрогенератором 2; III - электропередача с подстанцией (II') с повышающим трансформатором 3 и понижающей (II') подстанцией с понижающим трансформатором 4; электропривод IV с индивидуальным объединением электродвигателей 5 со станками 6

На рисунке 6-24 повторена схема энергоснабжения с включением вторичной энергетики (ср. рис. 6-1). Теперь в этой схеме можно выделить отдельные ее объекты и их группы не по принадлежности к первичной или вторичной энергетике, а по расширенной схеме Маркса: генерация энергии - передача энергии - потребление энергии на технологические процессы. Тогда первичный двигатель с генератором вторичной энергии и вспомогательным оборудованием составит первое звено "развитой совокупности машин" - станцию, в случае применения электрической энергии в качестве вторичной - электростанцию. Второе звено - электропередача, образующая сложные электрические сети. Третье звено - электрифицированное предприятие - завод или фабрика, где осуществляется потребление энергии на технологические процессы (нагрев, механическая работа) при помощи электропривода и электротехнологии.

Электростанция возникла сначала как генератор энергии единичного потребителя: маячного фонаря, печатной машины, отдельного здания ("домовая" станция). Такие станции получили наименование блок-станций и применяли постоянный ток. В Париже первая блок-станция была построена в 1876 г. для питания током свечей Яблочкова. В России в 1879 г. блок-станция освещала Литейный мост через Неву в Петербурге. В начале 80-х годов в Лубянском пассаже в Москве была устроена блок-станция для питания электрических ламп.

Дороговизна энергии, вырабатываемой на блок-станции, и рост потребности в электрическом освещении, более удобном и безопасном, чем газовое, укрепили тенденции к сооружению "фабрик электричества", которые вырабатывали бы энергию для любого потребителя, как продукцию многих других фабрик и заводов, как товар, приносящий прибыль его фабриканту.

В 1882 г. организованная для коммерческой эксплуатации лампы накаливания компания Эдисона сдала в эксплуатацию электрическую станцию общественного пользования в Нью-Йорке. Прибыль от продажи электроэнергии и широкий спрос на новый вид товара привели к постройке станций общественного пользования и в других странах и городах. Техническая эксплуатация этих станций сразу же показала наличие большой трудности, связанной с применением постоянного тока. Напряжение потребителей тока - ламп накаливания - определялось условиями безопасности и не превышало 200 в. Но при таком низком напряжении передача энергии на сколько-нибудь значительное расстояние была невозможной. Поэтому первые городские станции строились, как правило, в самом центре потребления, среди массива жилых и общественных зданий. Так, например, первая станция Москвы помещалась на углу улицы Пушкина и Георгиевского переулка и называлась "Георгиевской". Первая станция в Петербурге, сооруженная для освещения Невского проспекта, размещалась на баржах с целью экономии средств на приобретение или аренду дорогих участков земли в центре города. В Нью-Йорке высокая цена на землю приводила к тому, что станции, подобно домам, росли вверх.

Возможность удаления электрических станций от потребителя возникла в связи с применением переменного тока, напряжение которого повышалось в трансформаторе при подаче в линию и понижалось вблизи от потребителей.

В 1885 г. Ферранти построил в Дептфорде (в 12 км от центра Лондона) первую электростанцию общественного пользования однофазного переменного тока, напряжение от генераторов которой, равное 2500 в, повышалось в трансформаторах до 10 000 в.

В России первая станция переменного тока была построена в Одессе в 1887 г. В этом же году была пущена станция в Царском селе (ныне город Пушкин). В 1894 г. инженером Н. В. Смирновым в Петербурге была построена станция однофазного тока, послужившая как удачный пример прототипом для ряда электростанций.

С возникновением и развитием электропривода однофазный ток стал тормозить процесс электрификации промышленности. После демонстрации в 1891 г. на Франкфуртской выставке решающих преимуществ трехфазного тока электростанции на трехфазном токе быстро вытеснили станции другого тока.

Применение трехфазного тока для электрификации промышленного предприятия было предпринято в России через два года после выставки во Франкфурте. В 1893 г. в мастерских Новороссийского элеватора по инициативе и под руководством инженера А. Н. Щенсновича были построены трехфазные генераторы, двигатели, и элеватор был полностью электрифицирован.

В этом же году была предпринята электрификация Охтенских пороховых заводов, получавших энергию от гидравлической установки при помощи канатной передачи. В. Н. Чиколев и Р. Э. Классон электрифицировали завод, осуществив передачу от гидроустановок и электропривод в цехах завода на базе трехфазного тока.

В 1896 г. в Сибири на Павловском прииске Ленского золотопромышленного района была сооружена первая электропередача на расстояние 21 км трехфазным током от гидроэлектростанции на р. Ныгра. Трехфазный ток напряжением 140 в генерировался на гидростанции, затем его напряжение повышалось в трансформаторе до 10 000 в, а на приисках понижалось до 260 в, где была установлена группа трехфазных двигателей с мощностью от 6,5 до 25 л. с.

Таким образом, к концу XIX в. в области станционной электроэнергетики, в электрических передачах и системах, сложилась и была освоена в небольших, правда, масштабах современная энергетика. Самым главным итогом развития техники к концу XIX в. явилось завершившееся в своих принципиальных чертах становление комплексной энергетики с тепловыми и гидравлическими станциями, вырабатывающими вторичную электрическую энергию для целей электрификации промышленности.