Русские электротехники - Михаил Шателен

Для питания их был установлен электрический генератор, приводимый в движение паровой машиной в 23 л. с. Стоимость энергии за время опыта, длившегося 5,5 час, оказалась равной 1 фунту 9 шиллингам 8,5 пенсам, что составило по 3,24 пенса в час на один фонарь. Так как машинное оборудование стоило 900 фунтов, то при погашении капитала из 5 % и при отчислении на амортизацию 10 % годовой расход на эту цель составлял бы 140 фунтов 10 шиллингов, или при 3600 час. горения фонаря в год по 0,5 пенса на один фонарь в час. Свечей Яблочкова расходуется на 2 пенса в час. Следовательно, общий расход на один фонарь в час будет 3,24+0,5+2, т. е. 5,74 пенса. Сила света каждого фонаря была равна 300–400 свечам при отсутствии в фонаре шара из матового стекла и 150–200 свечам при наличии шара. Этот результат привел к выводу, что в условиях Лондона электрическое освещение дороже газового.

Этот вывод, принятый с удовлетворением собственниками газовых предприятий, подвергся, однако, большой критике со стороны сторонников электрического освещения. Тут в первый раз началась та война между газом и электричеством, которая обострялась впоследствии при появлении каждого крупного усовершенствования в электрических или газовых лампах. Эта война сопровождалась каждый раз крупной биржевой игрой, вызывавшей иногда настоящую биржевую панику.

Сторонники газового освещения пытались указывать на вредное влияние электрического света на глаза, на опасность электричества для жизни пользующихся им, на трудность и даже невозможность дробления света и т. п.

Всеми этими вопросами пришлось заняться Парламентской комиссии. Не обошлось, конечно, и без курьезов. Например, один из членов Парламента допрашивал Тиндаля как физика, как может произойти, что на концах углей, между которыми горит вольтова дуга, возникает температура гораздо выше той, которую дает топливо под котлом. Таких вопросов, кажущихся нам теперь весьма наивными, тогда возникало много.

Работы всех подобных комиссий давали в общем благоприятные для свечи Яблочкова результаты, и число применений свечи быстро возрастало. Параллельно шло совершенствование как самой свечи, так и способов пользования ею.

Большое внимание было обращено на преодоление одного из недостатков свечи, на практике порождавших большие затруднения, именно, на короткий срок горения каждой свечи, вызывавший необходимость частой замены свечи в фонарях, что представляло большие неудобства. Нормально каждая свеча горела 1,75 часа. Покрывая угли в свече тонким слоем меди [19], удалось повысить продолжительность горения свечи до 2 час. Но и этого, конечно, было мало. Яблочков тогда предложил помещать в стеклянный шар каждого фонаря по нескольку свечей (4–6), вставляя их в особый «подсвечник» (см. фиг. 5а и 5б), присоединявшийся к особому коммутатору, причем от коммутатора к каждой свече шел отдельный провод, обратный провод был общим; таким образом для подсвечника в 4 свечи требовалось 5 проводов, для подсвечника в 6 свечей — 7 проводов и т. д. При помощи коммутатора свечи могли зажигаться последовательно одна за другой. Коммутатор управлялся просто рукой. Это, конечно, представляло много неудобств, и поэтому стали придумывать различные приспособления для автоматического включения новых свечей по мере сгорания включенных. Сам Яблочков предложил ряд таких приспособлений, основанных на применении запальных мостиков разного сопротивления или подбора состава, изолирующей массы и т. д. Делались предложения и другими изобретателями. Одно из таких предложений, именно, автоматический подсвечник, сконструированный Бобенрайтом, получило большое распространение.

Из вопросов, требовавших решения, первоначально наибольшее значение имели вопросы, связанные с неодинаковым горением положительного и отрицательного углей, а также связанные с вопросом «дробления света», т. е., главным образом, со способом питания нескольких свечей от общего источника тока. Обоим этим вопросам Яблочков посвятил много внимания, и работа Яблочкова над ними дала много ценных результатов. Первым из них было решение Яблочкова применить для питания свечей переменный ток.

Свои работы над свечей Яблочков начал в эпоху, когда единственным родом тока, получившим сколько-нибудь широкое применение, был ток постоянный, доставлявшийся, главным образом, от гальванических батарей. Поэтому и первые образцы «свечей» были приспособлены для питания постоянным током. В первой привилегии Яблочкова в качестве главного источника тока указана гальваническая батарея и на чертежах «свечи» изображались с углями неравной толщины (см. фиг. 4 и 6), но уже в то время Яблочков предвидел возможность применения для питания свечей переменного тока. Переменный ток был тогда весьма мало изучен. Законы, управляющие явлениями переменного тока, были неизвестны; не существовало для переменного тока и измерительных приборов; поэтому мысль применить переменный ток, притом в широких масштабах, была мыслью очень смелой. Предубеждение против переменного тока существовало даже у электриков и ко времени изобретения свечи и еще долго после ее изобретения. Даже еще в 1888 г. в одной из привилегий на усовершенствованную свечу Яблочкова (привилегия капитана Игнатьева) как на основное достоинство усовершенствования указывалось, что усовершенствованная свеча горит при постоянном токе. Приблизительно в то же время или даже несколько позже против применения переменного тока восставал в Америке сам Эдисон, сравнивая подземные кабели переменного тока высокого напряжения, проложенные по улицам, с помещенными под мостовой динамитными зарядами. Правда, в этом случае неизвестно, кто говорил устами Эдисона: электрик или финансист, владевший главнейшими патентами на применение постоянного тока.

Яблочков не испугался трудностей и смело вступил на путь применения переменного тока. Ему пришлось начать с самого основного вопроса: получения хорошего, подходящего для его целей, генератора переменного тока.

Этот вопрос был решен им совместно с крупнейшим тогда французским электромашиностроительным заводом Грамма блистательно. Был сконструирован генератор, по идее не отличающийся от самых современных генераторов переменного тока: в неподвижной обмотке машины (статоре) индуктировалась электродвижущая сила. Магнитный поток создавал вращающийся многополюсный электромагнит (ротор), питаемый через контактные кольца от особой динамомашины постоянного тока (возбудителя) (фиг. 9).

Интересно отметить, что при сооружении этого генератора экспериментально, при отсутствии всяких теоретических соображений, пришли к конструкции, обеспечивавшей генератору некоторую реактивность, что способствовало более устойчивой работе генератора на цепь, содержащую несколько свечей соединенных последовательно.

При разработке этого генератора Яблочков не упустил из виду и задачи, которой он придавал исключительное значение, задачи о «дроблении света». Он пришел к мысли о необходимости разделять общее число свечей на отдельные группы из небольшого числа свечей, соединенных последовательно в каждой группе. При этом работа каждой группы не зависела бы от работы остальных, но при этой схеме для каждой группы пришлось бы иметь независимый источник тока, что представляло бы громадные трудности. И вот в генераторе Грамма по мысли Яблочкова была осуществлена идея получения от одной машины нескольких, не зависящих друг от друга токов. Именно кольцеобразная обмотка статора была разделена на несколько секторов, не соединенных друг с другом. К концу обмотки каждого сектора присоединялась группа свечей. Машины и получали названия по числу групп — 4, 6, 8 и т. д. Каждая группа свечей, конечно, при этом работала независимо от других.

Сконструированный генератор, известный под именем машины или альтернатора Грамма, получил большое распространение. Строился он на небольшие мощности и потому электрическая станция того времени, питавшая установку со свечами Яблочкова, имела странный для настоящего времени вид: большое число мелких машин и еще более мелких возбудителей, приводимых во вращение по большей части от общих приводных валов, помощью ременных передач (фиг. 10).

Оценку значения для электрического освещения альтернатора Грамма-Яблочкова, как его следовало бы называть, дал в своем труде известный французский электрик, Жубер, современник Яблочкова, писавший: «Применение машин переменного тока получило в последние годы сильное распространение, благодаря изобретению Яблочковым его свечи… Эта машина в настоящее время является единственной машиной, которая допускает дробление света…». В некрологе Яблочкова, помещенном в журнале Французского общества электриков, говорится: «Действительно, появление свечей Яблочкова развило применение машин переменного тока Сименса, Лонтена и др. и вызвало рождение машины переменного тока Грамма, большой коэффициент самоиндукции которой, обусловил ее успех, хотя в этом не отдавали себе отчета. Отсюда началось изучение машин переменного тока Жубером и другими исследователями».