Тридцать три рассказа об инженерах - Денис Борисович Сухоруков

Скончался Степан Джевецкий в Париже в апреле 1938 года, дожив до преклонного возраста – 95 лет. За несколько дней до его смерти Парижской академии наук было доложено последнее его научное сообщение.

Гений трёхфазного двигателя

Михаил Доливо-Добровольский (1862–1919)

Вы не пробовали провести опыт: хотя бы день пожить без электрического двигателя? Это не так просто, как кажется. Вам придётся не включать ноутбук, не открывать холодильник, не стирать одежду в стиральной и не мыть посуду в посудомоечной машине, не сушить волосы феном. Кроме того, не ездить на троллейбусах, трамваях, метро.

Мы живём в мире больших и малых электродвигателей, преобразующих электрическую энергию в механическую. Они установлены на каждом станке, на каждой фабрике, не говоря уже об электростанции. Без электрического двигателя нельзя и шагу ступить.

Если вы спросите, кто изобрёл такую чудо-машину, то ответить на ваш вопрос будет довольно трудно. Дело в том, что многие великие физики и инженеры разных стран приложили к ней руку. Среди них и Борис Якоби, и Майкл Фарадей, и Антонио Пачинотти, и Никола Тесла, и другие. Но в окончательном и совершенном виде, в таком, какой он есть сегодня, электрический двигатель нам «подарил» выдающийся русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Такой двигатель называется трёхфазным асинхронным двигателем переменного тока.

Михаил Доливо-Добровольский родился в 1862 году в Петербурге в дворянской семье. Среднее образование Михаил получил в Одесском реальном училище. Наибольший интерес он проявлял к физике и химии, особенно его привлекала практическая сторона науки.

Увлечение техникой привело будущего инженера в 1878 году в Рижский политехнический институт, однако уже через три года его отчислили без права обучения в других высших учебных заведениях России. Из-за политики в те годы пострадало много студентов.

Завершить образование Доливо-Добровольский смог только за границей. Увы, как часто наше отечество разбрасывается одарёнными людьми!

Местом дальнейшего обучения наш герой избрал Высшее техническое училище в небольшом городке Дармштадт на юге Германии, где имелась хорошо оборудованная электротехническая лаборатория.

Курс электротехники преподавал известный в Германии ученый, профессор Кеттлер. Одним из самых увлеченных слушателей стал Доливо-Добровольский. Кеттлер обратил внимание на способного и трудолюбивого юношу, привлёк его к работам в лаборатории. Ещё в студенческие годы Михаил выполнил ряд оригинальных работ по электрохимии.

По окончании в 1884 г. Высшего технического училища Михаила Осиповича оставили в нём заведовать электротехнической лабораторией. С успехом он читал студентам специальный курс под названием «Электрохимия с особым вниманием к гальванопластике[11] и металлургии». Одновременно проводил научные исследования. Уже в первые годы работы он получил несколько патентов на изобретения в области электрохимии.

В 1887 г. молодого и талантливого инженера приглашают на должность главного электрика в фирму AEG, или Всеобщую компанию электричества, как её тогда называли в России.

В дальнейшем работа Доливо-Добровольского сосредоточилась на передаче электроэнергии на расстояние.

Впервые передача электроэнергии была показана в 1873 году на Международной выставке в Вене. Провод длиной около одного километра обеспечивал питание электродвигателя от динамо-машины[12].

Применение сетей постоянного тока обеспечивало работу электродвигателей постоянного тока, аккумуляторов, электроламп и других потребителей. Однако радиус действия электростанций постоянного тока был небольшим. Их приходилось строить в городах рядом с потребителями на дорогой земле.

Перед электротехниками всего мира возникла проблема: какому току отдать предпочтение – постоянному[13] или переменному[14]? На этой почве шла острая борьба между электротехническими компаниями. В конце концов победу одержал переменный ток.

Блестяще доказал преимущество переменного тока русский инженер, главный электрик фирмы АЭГ Михаил Доливо-Добровольский. Он разработал конструкцию генератора переменного тока путём простой перестройки машины постоянного тока. Вот как он писал об этом впоследствии: «…я напал на мысль сделать ответвления oт трёх равноотстоящих точек якоря постоянного тока. Так появился трёхфазный ток[15] с тремя проводами».

Идея Доливо-Добровольского была поддержана руководством фирмы. В короткий срок он построил трёхфазные синхронные генераторы, трансформаторы и асинхронные двигатели[16].

Трёхфазный асинхронный двигатель М. Доливо-Добровольского

Михаил Осипович был глубоко убеждён в великом будущем техники трёхфазного тока. Но нужно было убедить в этом и весь мир. Здесь ему помогла Международная электротехническая выставка во Франкфурте-на Майне, которая открылась в 1891 году. Техническое руководство фирмы АЭГ приняло очень смелое решение продемонстрировать участникам выставки передачу электроэнергии на расстояние в 170 километров – по тем временам это был фантастический проект – между городами Лауфен и Франкфурт-на-Майне.

Руководителем работ был сам Михаил Доливо-Добровольский. Он за очень короткий срок должен был спроектировать и построить небывалый по мощности асинхронный двигатель в сто лошадиных сил и трёхфазные трансформаторы. Трёхпроводная линия крепилась на изоляторах[17] и деревянных опорах высотой восемь метров. Была разработана система защиты от коротких замыканий[18] на плавких вставках[19].

Власти боялись высоких деревянных столбов, украшенных табличками с черепами. Чтобы успокоить их, Доливо-Добровольский публично провёл опасный эксперимент: один из проводов под высоким напряжением был специально оборван, и он с яркой вспышкой упал на рельсы железной дороги. Абсолютно уверенный в надёжности своей защиты от короткого замыкания, Михаил Осипович подошел к проводу и поднял его голыми руками. Этот опыт оказался самым убедительным.

25 августа 1891 г. работу линии электропередач продемонстрировали посетителям выставки. Зажглась тысяча электрических ламп, питаемых переменным током от гидроэлектростанции города Лауфена. На следующий день был успешно испытан мощный асинхронный двигатель, который в приводил в действие десятиметровый декоративный водопад, низвергавшийся со скалы.

Этот триумф системы трёхфазного переменного тока принёс мировую известность её создателю.

Несмотря на напряжённую работу в фирме, Доливо-Добровольский часто приезжал в Россию. Он был почётным гостем первого Всероссийского электротехнического съезда, открывшегося в Петербурге в 1899 году, где выступил с докладом «Современное развитие техники трёхфазного тока». Закончил его он словами: «Трёхфазный ток стал современным культурным фактором. Благотворное влияние, которое оказывает электротехника на жизнь западных пародов, не замедлит обнаружиться и у нас на Руси». И в этом он тоже оказался прав.

Михаилу Осиповичу было сделано предложение возглавить электромеханическое отделение Петербургского политехнического института. Он согласился, решив вернуться в Россию. Но не судьба: дела на фирме не позволили ему переехать в Петербург.

В марте 1901 г. он вновь приезжает в Россию и знакомится с ходом строительства политехнического института и электротехнической лаборатории.

Доливо-Добровольский передал в дар политехническому институту свою богатую библиотеку и организовал снабжение лаборатории необходимым электрооборудованием. Он горел желанием вернуться на родину, но резко обострилась болезнь сердца, которой он страдал с детства.