從勞芬到法蘭克福的第一個三相輸電

交流技術基礎原理的最普遍和第一個技術體現是著名的 Laufen-Frankfurt 變速器，它對整個世界的創造和發展非常重要 交流技術.

在距美因河畔法蘭克福（海爾布隆市附近）175 公里處的勞芬市，有一家小型水泥廠，該廠利用內卡河的能源滿足其能源需求。 1890 年，在法蘭克福興起輸電的想法，德國實業家和發明家 Oskar von Müller（1855 — 1934 年）開始與多家公司就此事進行談判。

年底，決定由水泥廠為此向內卡河提供渦輪機，Maschinenfabrik Oerlikon 向勞芬提供發電機，通用電力公司 (AEG) 向法蘭克福提供電動機。

從勞芬到法蘭克福的輸電線路由兩家公司聯合生產，但電氣工程從一開始就面臨著一定的困難。奧斯卡·馮·米勒和這項業務的其他發起人必須克服土地所有者和企業設置的許多障礙。

俄羅斯發明家 Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 - 1919) 從 1887 年開始在 AEG 公司工作。在這家公司期間，M. O. Dolivo-Dobrovolsky 完成了他關於三相電流的著名工作，這使作者聞名於世，並徹底改變了電能的使用和傳輸技術。

他獲得了三相變壓器、電動機和發電機的多項專利。值得注意的是：它的變壓器設計一直保留到最近，幾乎沒有發生根本性的變化。

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Dolivo-Dobrovolski 首先提請注意一項技術解決方案，該解決方案可顯著節省銅電力線——交流輸電系統使用三相線路。多虧了他，公司發展進入了一個新階段。 AEG 原來是新電流系統領域最重要專利的壟斷持有者。

當時主流的科學、技術刊物和工程界對輸電項目反應消極，預測只有5%的能量會到達法蘭克福。人們非常擔心電話線的命運。總的來說，第一條三相輸電遇到了與第一條鐵路、第一條直流輸電等相同的敵對阻力。

然而，這條線是建起來的。它由三根銅導線懸掛在8米高的電桿上組成，一條三相架空線路需要約3000根電桿、9000根油絕緣子和60噸直徑為4毫米的銅線。該航空公司主要由鐵路運營。

電流在 8500 V 的電壓下傳輸（隨後進行了另外兩個系列的實驗，其中傳輸電流的電壓增加到 15000 和 25000 V）來自美因河畔法蘭克福的 Laufen。三相電力線是在1891年國際電工展覽會期間在法蘭克福推出的。這次展覽首次展示了三相電流作為一個新系統。

整個變速器由 AEG 和 Maschinenfabrik Oerlikon 在 Oskar von Miller 和 Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky 的指導下設計和製造。變壓器裝置、發電機和油絕緣體由 Charles Brown Jr.（1863 年 - 1924 年）設計，他是一位設計師、工程師、發明家和企業家，在技術史上留下了光輝的印記。

1891 年 8 月 25 日星期二中午 12 點，國際電工展覽會上首次高壓三相電力傳輸正式啟動。第一次試射在幾天前結束。

在勞芬，渦輪機為三相布勞恩發電機供電。這是一輛典型的90年代汽車。十九世紀，最早的三相發電機之一。在這裡，電磁鐵在圍繞它的固定電樞前面旋轉。

電樞由在三個繞組中互連的 96 個桿組成，每個繞組中的電流以 120° 的相移變化。滿載定子電流高達1400A，需要使用直徑近30mm的粗銅棒和石棉管耐熱絕緣。

電池提供的勵磁電流通過兩根銅線提供給轉子，這兩條銅線連接到發電機前部的滾環到軸。發電機的額定轉速為 150 rpm。三相交流電的頻率為40Hz。

該發電機提供 55 V 的電流，由變壓器升壓。在法蘭克福，另一台變壓器降壓至 65 V。使用了兩台油冷變壓器，一台 100 kVA 來自 AEG，另一台 150 kVA 來自 Maschinenfabrik Oerlikon。

勞芬的火車站

在法蘭克福的電氣展覽會上，電流由 100 馬力的三相 Dolivo-Dobrovolsky 電機驅動。村莊，它操作著一個液壓泵，為燈火通明的十米高的裝飾瀑布供水。

它是當時世界上功率最大的三相異步電動機。此外，展覽由1000盞白熾電燈照亮，這些電燈圍繞著中央的一塊標牌，上面寫著：“勞芬-法蘭克福電力線”。下面是線路的長度 - 175 公里，在旁邊 - 進行實驗的公司的名稱 - “Oerlikon”和“AEG”。

Dolivo-Dobrovolski 電動機

勞芬-法蘭克福輸電方案

Laufen-Frankfurt 變速器已被廣泛研究。專家委員會對機器進行了詳細測試。

該委員會的結論如下：通過電壓為 8500 V 的裸銅線交流電傳輸 170 公里距離的電能，將勞芬產生的電能的 68.5% 至 75.2% 輸送到法蘭克福。傳輸損耗受電線電阻的限制。容量的影響完全可以忽略不計。在幾百伏的電壓和數米的距離下，傳輸也一樣順暢、安全、準確。

這一結論具有重要的歷史意義，因為通過勞芬-法蘭克福輸電，它結合了新電氣工程的所有連接，包括三相發電機和電動機、變壓器和高壓交流電壓。

根據驗證委員會文件，查爾斯布朗的三相發電機顯示效率為 93.5%。負載為190升。 c. 變壓器效率為96%。

將機械能轉化為電能並將電能轉化為機械能的原理，體現在電力產生的革命中的原理，在交流技術中得到了適當的形式。交流技術本身，從這種傳輸開始，以這種形式發展三相電氣工程.

在與展覽同時舉行的大會上，M. O. Dolivo-Dobrovolsky 作了一份大型報告，概述了三相電流電路的理論基礎。他的演講成為這個新興行業許多後續理論著作和發展的起點。

展覽中最重要的活動是在 9 月 7 日至 12 日那一周舉行的“1891 年在美因河畔法蘭克福舉行的國際電氣工程師大會”。

國際電氣工程師大會與會者參觀勞芬發電廠。查爾斯·布朗（上排右四）。前景：Emile Rathenau（左六）Marcel Despres（左七）、Gisbert Kapp（在上面兩個後面）、John Hopkinson 博士（左八），就在他身後 — Peter Emile Huber、William Henry Preece（右二）、郵政局長 Friedrich Ebert（右一）。

法蘭克福展覽工作的最後一點是由一份詳細的兩卷“官方報告”確定的，所有細節都反映了它的組織、工作和新聞報導。

交流發電機自 1970 年代以來一直由 Gram 和其他設計師製造。十九世紀。在 80 年代，出現了許多新設計（Cypernovsky、Morday、Forbes、Thomson、Ferranti 等）。

費蘭蒂的車

意大利教授伽利略費拉里斯和來自塞爾維亞的美國工程師對磁場旋轉的原因了解最多。 尼古拉·特斯拉......彼此獨立，他們得出了相似的結果。幾乎同時，在 1888 年，他們報告了他們的工作。尼古拉特斯拉描述了各種多相繫統。不過，他也認為兩相最合適。

它被用於當時在美國建造的巨大的尼亞加拉水電站，以及歐洲的其他幾個設施。然而，在勞芬首次將三相電流輸送到法蘭克福後不久，歐洲普遍使用的三相繫統證明了自己的優勢，迫使美國人將“特斯拉系統”轉換為三相電流。

在 1990 年代，他們從單相交流發電機切換到多相。在這種情況下，主要功勞屬於 Dolivo-Dobrovolsky - 在他之前，他們使用了單相電機的廉價連接。

展覽結束後，發電機被用於為海爾布隆供電，海爾布隆成為世界上第一個使用三相電的城市。原來的發電機目前存放在慕尼黑的德意志博物館。

博物館中的勞芬發電機

我們可以有把握地說，在 1888 年到 1891 年期間三相電氣系統的所有基本元件都得到了開發，它們完全保留了它們的重要性，並在今天得到廣泛使用和發展。

從勞芬到美因河畔法蘭克福的電能傳輸令人信服地證明了從根本上解決集中式電力生產及其遠距離傳輸這一複雜問題的可能性。

法蘭克福展覽的重要性還在於它對輿論產生了巨大的影響。當代人將法蘭克福展覽會視為電力供應史上決定性的轉折點。電氣工程正在成為一項領先的技術。交流電公司成為贏家，只有直流電的公司緊急開始獲得交流電技術的許可。

埃米爾·拉特瑙 (Emil Rathenau) 總結了在如此遠的距離傳輸能量的成功：“最近的進步將使我們能夠在任何地方建造宏偉的能源生產中心——在山區和海邊，利用山間溪流和潮汐的能量，以及在最大的 - 大河急流 - 將迄今為止浪費的能源轉化為有用的電力，將其輸送到任何距離，並在那里以任何方式分配和使用它。 »

隨著 1891 年三相交流電從勞芬試點轉移到法蘭克福，現代電氣化開始了。