从劳芬到法兰克福的第一个三相输电

交流技术基础原理的最普遍和第一个技术体现是著名的 Laufen-Frankfurt 变速器，它对整个世界的创造和发展非常重要 交流技术.

在距美因河畔法兰克福（靠近海尔布隆市）175 公里处的劳芬市，有一家小型水泥厂，该厂利用内卡河的能源满足其能源需求。 1890 年，在法兰克福兴起了电力传输的想法，德国实业家和发明家 Oskar von Müller（1855 — 1934 年）开始与多家公司就此事进行谈判。

年底，决定由水泥厂为此向内卡提供涡轮机，Maschinenfabrik Oerlikon 向劳芬提供发电机，通用电力公司 (AEG) 向法兰克福提供电动机。

从劳芬到法兰克福的输电线路由两家公司联合生产，但电气工程从一开始就面临着一定的困难。奥斯卡·冯·米勒 (Oscar von Miller) 和这项业务的其他发起人必须克服地主和企业设置的许多障碍。

俄罗斯发明家 Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 - 1919) 从 1887 年开始在 AEG 公司工作。在这家公司，M. O. Dolivo-Dobrovolsky 完成了他关于三相电流的著名工作，这使作者闻名于世，并彻底改变了电能的使用和传输技术。

他获得了三相变压器、电动机和发电机的多项专利。值得注意的是：它的变压器设计一直保留到最近，几乎没有发生根本性的变化。

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Dolivo-Dobrovolski 首先提请注意一项技术解决方案，该解决方案可显着节省铜电力线——交流输电系统使用三相线路。多亏了他，公司发展进入了一个新阶段。 AEG 原来是新电流系统领域最重要专利的垄断持有者。

当时的主流科学、技术刊物和工程界对输电项目反应消极，预测只有5%的能量会到达法兰克福。人们非常担心电话线的命运。一般来说，第一条三相输电遇到了与第一条铁路、第一条直流输电等相同的敌对阻力。

然而，这条线是建起来的。它由三根铜导线悬挂在8米高的电杆上组成，一条三相架空线路需要约3000根电杆、9000根油绝缘子和60吨直径为4毫米的铜线。该航空公司主要由铁路运营。

电流在 8500 V 的电压下传输（随后进行了另外两个系列的实验，其中传输电流的电压增加到 15000 和 25000 V）来自美因河畔法兰克福的 Laufen。三相电力线于1891年在法兰克福国际电工展览会期间推出，这次展览首次展示了三相电流作为一个新系统。

整个变速器由 AEG 和 Maschinenfabrik Oerlikon 在 Oskar von Miller 和 Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky 的指导下设计和制造。变压器装置、发电机和油绝缘子由 Charles Brown Jr.（1863 年 - 1924 年）设计，他是一位设计师、工程师、发明家和企业家，在技术史上留下了光辉的印记。

1891 年 8 月 25 日星期二中午 12 点，国际电工展览会上正式启动了第一台高压三相电力传输。第一次试射在几天前结束。

在劳芬，涡轮机为三相布劳恩发电机供电。这是一辆典型的90年代汽车。十九世纪，最早的三相发电机之一。在这里，电磁铁在围绕它的固定电枢前面旋转。

电枢由在三个绕组中互连的 96 个杆组成，每个绕组中的电流以 120° 的相移变化。满载定子电流高达1400A，需要使用直径近30mm的粗铜棒和石棉管耐热绝缘。

电池提供的励磁电流通过两根铜线提供给转子，这两条铜线连接到发电机前部的滚轮环和轴上。发电机的额定转速为 150 rpm。三相交流电的频率为40Hz。

该发电机提供 55 V 的电流，由变压器升压。在法兰克福，另一台变压器降压至 65 V。使用了两台油冷变压器，一台 100 kVA 来自 AEG，另一台 150 kVA 来自 Maschinenfabrik Oerlikon。

劳芬的火车站

在法兰克福的电气展览会上，电流由 100 马力的三相 Dolivo-Dobrovolsky 电机驱动。村庄，它操作着一个液压泵，为灯火通明的十米高的装饰瀑布供水。

它是当时世界上功率最大的三相异步电动机。此外，展览由1000盏白炽电灯照亮，这些电灯围绕着中央的一块标牌，上面写着：“劳芬-法兰克福电力线”。下面是线路的长度 - 175 公里，在旁边 - 进行实验的公司的名称 - “Oerlikon”和“AEG”。

Dolivo-Dobrovolski 电动机

劳芬-法兰克福输电方案

Laufen-Frankfurt 变速器已被广泛研究。专家委员会对机器进行了详细测试。

该委员会的结论如下：通过电压为 8500 V 的裸铜线交流电传输 170 公里距离的电能，将劳芬产生的电能的 68.5% 至 75.2% 输送到法兰克福。传输损耗受电线电阻的限制。容量的影响完全可以忽略不计。在几百伏的电压和数米的距离下，传输也一样顺畅、安全、准确。

这一结论具有重要的历史意义，因为通过劳芬-法兰克福输电，它结合了新电气工程的所有连接，包括三相发电机和电动机、变压器和高压交流电压。

根据验证委员会文件，查尔斯布朗的三相发电机显示效率为 93.5%。负载为190升。 c. 变压器效率为96%。

将机械能转化为电能并将电能转化为机械能的原理，体现在电力产生的革命中的原理，在交流技术中得到了适当的形式。交流技术本身，从这种传输开始，以这种形式发展三相电气工程.

在与展览同时举行的大会上，M. O. Dolivo-Dobrovolsky 作了一份大型报告，概述了三相电流电路的理论基础。他的演讲成为这个新兴行业许多后续理论著作和发展的起点。

展览中最重要的活动是在 9 月 7 日至 12 日那一周举行的“1891 年在美因河畔法兰克福举行的国际电气工程师大会”。

国际电气工程师大会与会者参观劳芬发电厂。查尔斯·布朗（上排右四）。前景：Emile Rathenau（左六）Marcel Despres（左七）、Gisbert Kapp（在上面两个后面）、John Hopkinson 博士（左八），就在他身后 — Peter Emile Huber、William Henry Preece（右二）、邮政局长 Friedrich Ebert（右一）。

法兰克福展览工作的最后一点是由一份详细的两卷“官方报告”确定的，所有细节都反映了它的组织、工作和新闻报道。

交流发电机自 1970 年代以来一直由 Gram 和其他设计师制造。十九世纪。在 80 年代，出现了许多新设计（Cypernovsky、Morday、Forbes、Thomson、Ferranti 等）。

费兰蒂的车

意大利教授伽利略费拉里斯和来自塞尔维亚的美国工程师对磁场旋转的原因了解最多。 尼古拉·特斯拉......彼此独立，他们得出了相似的结果。几乎同时，在 1888 年，他们报告了他们的工作。尼古拉特斯拉描述了各种多相系统。不过，他也认为两相最合适。

它被用于当时在美国建造的巨大的尼亚加拉水电站，以及欧洲的其他几个设施。然而，在劳芬首次将三相电流输送到法兰克福后不久，欧洲普遍使用的三相系统证明了自己的优势，迫使美国人将“特斯拉系统”转换为三相电流。

在 1990 年代，他们从单相交流发电机切换到多相。在这种情况下，主要功劳属于 Dolivo-Dobrovolsky - 在他之前，他们使用了单相电机的廉价连接。

展览结束后，发电机被用于为海尔布隆供电，海尔布隆成为世界上第一个使用三相电的城市。原来的发电机目前存放在慕尼黑的德意志博物馆。

博物馆中的劳芬发电机

我们可以有把握地说，在 1888 年到 1891 年期间三相电气系统的所有基本元件都得到了开发，它们完全保留了它们的重要性，并在今天得到广泛使用和发展。

从劳芬到美因河畔法兰克福的电能传输令人信服地证明了从根本上解决集中式电力生产及其远距离传输这一复杂问题的可能性。

法兰克福展览的重要性还在于它对舆论产生了巨大的影响。当代人将法兰克福展览会视为电力供应史上决定性的转折点。电气工程正在成为一项领先的技术。交流电公司成为赢家，只有直流电的公司紧急开始获得交流电技术的许可。

埃米尔·拉特瑙 (Emil Rathenau) 总结了在如此远的距离传输能量的成功：“最近的进步将使我们能够在任何地方建造宏伟的能源生产中心——在山区和海边，利用山间溪流和潮汐的能量，以及在最大的 - 大河急流 - 将迄今为止浪费的能源转化为有用的电力，将其输送到任何距离，并在那里以任何方式分配和使用它。 »

随着 1891 年三相交流电从劳芬试点转移到法兰克福，现代电气化开始了。