Die erste Drehstromübertragung von Laufen nach Frankfurt

Die allgemeinste und erste technische Verkörperung der Prinzipien der Wechselstromtechnik war das berühmte Laufen-Frankfurt-Getriebe, das für die Entstehung und Entwicklung des Ganzen so wichtig ist AC-Technologie.

175 km von Frankfurt am Main entfernt (in der Nähe der Stadt Heilbronn) befand sich in der Stadt Laufen eine kleine Zementfabrik, die die Energie des Neckars für ihren Energiebedarf nutzte. Im Jahr 1890 entstand die Idee der Kraftübertragung in Frankfurt und der deutsche Industrielle und Erfinder Oskar von Müller (1855 – 1934) begann, diesbezüglich mit verschiedenen Unternehmen zu verhandeln.

Ende des Jahres wurde beschlossen, dass das Zementwerk dafür seine Turbine nach Neckar liefern würde, die Maschinenfabrik Oerlikon einen Generator nach Laufen und die Allgemeine Elektrizitätsgesellschaft (AEG) einen Elektromotor nach Frankfurt.

Die Übertragungsleitung von Laufen nach Frankfurt wurde von den beiden Unternehmen gemeinsam gebaut, doch schon bei den ersten Schritten hatte die Elektrotechnik mit gewissen Schwierigkeiten zu kämpfen.Oscar von Miller und andere Förderer dieses Geschäfts mussten eine Reihe von Hindernissen überwinden, die von Grundbesitzern und Unternehmen aufgestellt wurden.

Der russische Erfinder Michail Osipowitsch Dolivo-Dobrowolski (1861 – 1919) arbeitete ab 1887 im Unternehmen AEG. Während seiner Zeit in dieser Firma vollendete M. O. Dolivo-Dobrovolsky sein berühmtes Werk über Drehstrom, das den Autor weltberühmt machte und die Technik der Nutzung und Übertragung elektrischer Energie revolutionierte.

Er erhielt mehrere Patente für Drehstromtransformatoren, Motoren und Generatoren. Interessant ist auch, dass sein Transformatordesign bis vor Kurzem praktisch ohne grundlegende Änderungen erhalten blieb.

M. O. Dolivo-Dobrovolski

Es war Dolivo-Dobrovolski, der erstmals auf eine technische Lösung aufmerksam machte, die zu erheblichen Einsparungen bei Kupferstromleitungen führte – die Verwendung von Drehstromleitungen für Wechselstromübertragungssysteme. Dank ihm begann eine neue Etappe in der Entwicklung des Unternehmens. AEG, die sich als Monopolinhaberin der wichtigsten Patente auf dem Gebiet eines neuen aktuellen Systems herausstellte.

Die damaligen Mainstream-Wissenschafts-, Technik- und Ingenieurkreise reagierten negativ auf das Übertragungsprojekt und sagten voraus, dass nur 5 % der Energie Frankfurt erreichen würden. Es herrschte große Sorge über das Schicksal der Telefonleitungen. Im Allgemeinen stieß die erste Drehstromübertragung auf den gleichen feindlichen Widerstand wie die ersten Eisenbahnen, die erste Gleichstromübertragung usw.

Die Linie ist jedoch gebaut. Es besteht aus drei Kupferleitern, die in 8 m Höhe an Masten aufgehängt sind. Für eine dreiphasige Freileitung waren etwa 3.000 Masten, 9.000 Ölisolatoren und 60 Tonnen Kupferdraht mit 4 mm Durchmesser erforderlich. Die Fluggesellschaft wurde hauptsächlich per Bahn betrieben.

Die Stromübertragung erfolgt unter einer Spannung von 8500 V (es wurden dann zwei weitere Versuchsreihen durchgeführt, bei denen die Spannung des übertragenen Stroms auf 15000 und 25000 V erhöht wurde) von Laufen in Frankfurt am Main. Die Drehstromleitung wurde 1891 während der Internationalen Elektrotechnischen Ausstellung in Frankfurt vorgestellt. Auf dieser Ausstellung wurde erstmals Drehstrom als neues System vorgestellt.

Das gesamte Getriebe wurde von AEG und der Maschinenfabrik Oerlikon unter der Leitung von Oskar von Miller und Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky entworfen und gebaut. Die Transformatoranlage, Generatoren und Ölisolatoren wurden von Charles Brown Jr. (1863 – 1924) entworfen, einem Designer und Ingenieur, Erfinder und Unternehmer, der in der Geschichte der Technologie große Spuren hinterlassen hat.

Die offizielle Eröffnung der ersten dreiphasigen Hochspannungs-Stromübertragung auf der Internationalen Elektrotechnischen Ausstellung fand am Dienstag, 25. August 1891, um 12 Uhr statt. Der erste Teststart endete einige Tage zuvor.

Bei Laufen speist eine Turbine einen dreiphasigen Braun-Generator. Dies ist ein typisches Auto aus den 90ern. XIX Jahrhundert, einer der ersten Dreiphasengeneratoren. Dabei rotiert der Elektromagnet vor dem ihn umgebenden stationären Anker.

Der Anker bestand aus 96 in drei Wicklungen miteinander verbundenen Stäben, in denen sich der Strom jeweils mit einer Phasenverschiebung von 120° änderte. Der Statorstrom betrug bei Volllast bis zu 1400 A, was den Einsatz dicker Kupferstäbe mit einem Durchmesser von fast 30 mm und eine hitzebeständige Isolierung durch Asbestrohre erforderte.

Der von den Batterien gelieferte Erregerstrom wird dem Rotor über zwei Kupferdrähte zugeführt, die an Rollenkränzen an der Vorderseite des Generators an der Achse befestigt sind. Der Generator hat eine Nenndrehzahl von 150 U/min.Die Frequenz des dreiphasigen Wechselstroms betrug 40 Hz.

Dieser Generator liefert einen Strom von 55 V, der durch einen Transformator verstärkt wird. In Frankfurt wurde ein weiterer Transformator auf 65 V heruntergestuft. Zum Einsatz kamen zwei ölgekühlte Transformatoren, einer mit 100 kVA von AEG und ein weiterer mit 150 kVA von der Maschinenfabrik Oerlikon.

Bahnhof in Laufen

Auf einer Elektromesse in Frankfurt wird der Strom von einem 100 PS starken Drehstrommotor von Dolivo-Dobrovolsky angetrieben. Dorf, das eine hydraulische Pumpe betrieb, die den hell erleuchteten zehn Meter hohen dekorativen Wasserfall mit Wasser versorgte.

Es handelte sich um den damals leistungsstärksten Drehstrom-Asynchronmotor der Welt. Zusätzlich wurde die Ausstellung mit 1.000 elektrischen Glühlampen beleuchtet, die in der Mitte ein Schild mit der Aufschrift „Stromleitung Laufen-Frankfurt“ umgaben. Unten ist die Länge der Strecke – 175 km – und seitlich die Namen der Unternehmen, die das Experiment durchgeführt haben – „Oerlikon“ und „AEG“.

Dolivo-Dobrovolski-Elektromotor

Übertragungsschema Laufen-Frankfurt

Das Laufen-Frankfurt-Getriebe wurde umfassend untersucht. Ein Expertengremium führte detaillierte Tests der Maschinen durch.

Die Schlussfolgerungen dieser Kommission lauten wie folgt: Die Übertragung elektrischer Energie über eine Distanz von 170 km mittels Wechselstrom bei einer Spannung von 8500 V mit blankem Kupferdraht liefert 68,5 % bis 75,2 % der in Laufen erzeugten Energie nach Frankfurt. Übertragungsverluste wurden durch den Widerstand der Drähte begrenzt. Der Kapazitätseffekt war völlig vernachlässigbar. Die Übertragung verlief so reibungslos, sicher und korrekt wie bei einer Spannung von mehreren hundert Volt und einer Entfernung von mehreren Metern.

Diese Schlussfolgerung war von großer historischer Bedeutung, da sie durch die Laufen-Frankfurt-Übertragung alle Verbindungen der neuen Elektrotechnik, darunter einen Drehstromgenerator und -motor, einen Transformator und Hochspannungswechselspannung, vereinte.

Der dreiphasige Dynamo von Charles Brown zeigte laut Unterlagen der Verifizierungskommission einen Wirkungsgrad von 93,5 %. die Ladung betrug 190 Liter. c. Der Wirkungsgrad der Transformatoren beträgt 96 %.

Das Prinzip der Umwandlung mechanischer Energie in Elektrizität und der Rückumwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie, das in der Revolution der Elektrizität verkörperte Prinzip, erhielt in der Wechselstromtechnik eine adäquate Form. Unter dieser Form entwickelte sich die Wechselstromtechnik selbst, beginnend mit dieser Übertragung der dreiphasigen Elektrotechnik.

Auf dem Kongress, der gleichzeitig mit der Ausstellung stattfand, hielt M. O. Dolivo-Dobrovolsky einen großen Bericht, in dem er die Grundlagen der Theorie der Drehstromkreise darlegte. Seine Rede diente als Ausgangspunkt für viele weitere theoretische Arbeiten und Entwicklungen in dieser neuen Branche.

Das wichtigste Ereignis der Ausstellung war der „Internationale Kongress der Elektroingenieure 1891 in Frankfurt am Main“, der in der Woche vom 7. bis 12. September stattfand.

Besuch des Kraftwerks Laufen durch die Teilnehmer des Internationalen Kongresses der Elektroingenieure. Charles Brown (obere Reihe, Vierter von rechts). Vordergrund: Emile Rathenau (6. von links), Marcel Despres (7. von links), Gisbert Kapp (hinter den beiden oben), Dr. John Hopkinson (8. von links), direkt hinter ihm – Peter Emile Huber, William Henry Preece (2. von rechts), Postmeister Friedrich Ebert (1. von rechts).

Den Schlusspunkt in der Arbeit der Frankfurter Ausstellung setzte ein ausführlicher zweibändiger „offizieller Bericht“, der deren Organisation, Arbeit und Berichterstattung in allen Einzelheiten widerspiegelte.

Lichtmaschinen werden seit den 1970er Jahren von Gram und anderen Designern gebaut. 19. Jahrhundert. In den 1980er Jahren erschienen viele neue Designs (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti usw.).

Ferrantis Auto

Der italienische Professor Galileo Ferraris und ein amerikanischer Ingenieur aus Serbien haben am meisten dazu beigetragen, die Gründe für die Rotation des Magnetfelds zu verstehen. Nikola Tesla… Unabhängig voneinander kamen sie zu ähnlichen Ergebnissen. Fast gleichzeitig, im Jahr 1888, berichteten sie über ihre Arbeit. Nikola Tesla beschreibt verschiedene Mehrphasensysteme. Allerdings hält er auch zwei Phasen für am geeignetsten.

Es wurde im für seine Zeit riesigen Wasserkraftwerk Niagara in Amerika sowie in mehreren anderen Anlagen in Europa übernommen. Doch bereits kurz nach der ersten Drehstromübertragung von Laufen nach Frankfurt zeigten die in Europa üblichen Drehstromsysteme ihre Vorteile und zwangen die Amerikaner, die „Tesla-Systeme“ auf Drehstrom umzustellen.

In den 1990er Jahren wurde von einphasigen Wechselstromgeneratoren auf mehrphasige umgestellt. In diesem Fall liegt der Hauptverdienst bei Dolivo-Dobrovolsky – vor ihm nutzten sie eine billige Verbindung einphasiger Maschinen.

Nach der Ausstellung wurde der Generator zur Stromversorgung von Heilbronn eingesetzt und war damit die erste Stadt der Welt, die Drehstrom erhielt. Der Originalgenerator befindet sich derzeit im Deutschen Museum in München.

Laufen-Generator im Museum

Wir können das mit Sicherheit in der Zeit von 1888 bis 1891 sagenEs wurden alle Grundelemente eines dreiphasigen elektrischen Systems entwickelt, die ihre Bedeutung voll erhalten haben und heute weit verbreitet und weiterentwickelt werden.

Die Übertragung elektrischer Energie von Laufen nach Frankfurt am Main zeigt überzeugend die Möglichkeit einer grundsätzlichen Lösung des komplexen Problems der zentralen Stromerzeugung und deren Übertragung über große Entfernungen.

Die Bedeutung der Ausstellung in Frankfurt liegt auch darin, dass sie einen enormen Einfluss auf die öffentliche Meinung hatte. Zeitgenossen betrachten die Frankfurter Ausstellung als entscheidenden Wendepunkt in der Geschichte der Stromversorgung. Die Elektrotechnik entwickelt sich zu einer Leittechnologie. Wechselstromunternehmen gingen als Gewinner hervor, und reine Gleichstromunternehmen begannen dringend, Lizenzen für Wechselstromtechnologie zu erwerben.

Emil Rathenau fasste den Erfolg der Energieübertragung über so große Entfernungen zusammen: „Die jüngsten Fortschritte werden es uns ermöglichen, überall großartige Energieerzeugungszentren zu errichten – in den Bergen und an der Küste, um die Energie von Gebirgsbächen und Gezeiten zu nutzen und so.“ die meisten - die großen Stromschnellen -, um sie, bisher eine Energieverschwendung, in nutzbaren Strom umzuwandeln, ihn über beliebige Entfernungen zu transportieren und dort zu verteilen und auf beliebige Weise zu nutzen. »

Mit der Pilotverlegung des Drehstroms von Laufen nach Frankfurt im Jahr 1891 begann die gesamte moderne Elektrifizierung.