La toute première transmission triphasée de Laufen à Francfort

La réalisation technique la plus générale et la première des principes sous-jacents à la technologie AC était la célèbre transmission Laufen-Francfort, qui est si importante pour la création et le développement de l'ensemble Technologie AC.

À une distance de 175 km de Francfort-sur-le-Main (près de la ville de Heilbronn) dans la ville de Laufen se trouvait une petite cimenterie qui utilisait l'énergie de la rivière Neckar pour ses besoins énergétiques. En 1890, l'idée de la transmission de puissance à Francfort est née et l'industriel et inventeur allemand Oskar von Müller (1855 - 1934) a commencé à négocier avec diverses entreprises à ce sujet.

À la fin de l'année, il a été décidé que la cimenterie fournirait sa turbine à Neckar, Maschinenfabrik Oerlikon fournirait un générateur à Laufen et la General Electricity Company (AEG) un moteur électrique à Francfort.

La ligne de transmission de Laufen à Francfort a été produite conjointement par les deux sociétés, mais dès les premières étapes, l'électrotechnique a dû faire face à certaines difficultés.Oscar von Miller et d'autres promoteurs de cette entreprise ont dû surmonter un certain nombre d'obstacles mis en place par les propriétaires fonciers et les entreprises.

L'inventeur russe Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky (1861 - 1919) a travaillé dans la société AEG à partir de 1887. Dans cette entreprise, M. O. Dolivo-Dobrovolsky a achevé son célèbre ouvrage sur le courant triphasé, qui a rendu l'auteur mondialement célèbre et a révolutionné la technique d'utilisation et de transmission de l'énergie électrique.

Il a obtenu plusieurs brevets pour des transformateurs triphasés, des moteurs et des générateurs. Il est également intéressant de noter que sa conception de transformateur a été conservée jusqu'à récemment pratiquement sans modifications fondamentales.

MO Dolivo-Dobrovolski

C'est Dolivo-Dobrovolski qui a le premier attiré l'attention sur une solution technique permettant d'importantes économies sur les lignes électriques en cuivre - l'utilisation de lignes triphasées pour les systèmes de transmission à courant alternatif. Grâce à lui, une nouvelle étape dans le développement de l'entreprise débute. AEG, qui s'est avéré être le détenteur monopolistique des brevets les plus importants dans le domaine d'un nouveau système actuel.

La presse scientifique et technique et les cercles d'ingénierie de l'époque ont réagi négativement au projet de transmission et ont prédit que seulement 5% de l'énergie atteindrait Francfort. On s'inquiétait beaucoup du sort des lignes téléphoniques. En général, la première transmission triphasée rencontra la même résistance hostile que les premiers chemins de fer, la première transmission à courant continu, etc.

Cependant, la ligne est construite. Composée de trois conducteurs en cuivre suspendus à des poteaux à une hauteur de 8 m, une ligne aérienne triphasée nécessitait environ 3 000 poteaux, 9 000 isolateurs d'huile et 60 tonnes de fil de cuivre de 4 mm de diamètre. La compagnie aérienne était principalement exploitée par chemin de fer.

Le courant est transmis sous une tension de 8500 V (deux autres séries d'expériences ont ensuite été réalisées dans lesquelles la tension du courant transmis est passée à 15000 et 25000 V) depuis Laufen à Francfort-sur-le-Main. La ligne électrique triphasée a été lancée à Francfort lors de l'Exposition électrotechnique internationale de 1891. Cette exposition a présenté pour la première fois le courant triphasé en tant que nouveau système.

L'ensemble de la transmission a été conçu et construit par AEG et Maschinenfabrik Oerlikon sous la direction d'Oskar von Miller et Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky. L'installation du transformateur, les générateurs et les isolateurs d'huile ont été conçus par Charles Brown Jr. (1863 - 1924), un concepteur et ingénieur, inventeur et entrepreneur qui a laissé une marque brillante dans l'histoire de la technologie.

Le lancement officiel de la première transmission d'énergie électrique triphasée à haute tension à l'Exposition électrotechnique internationale a eu lieu le mardi 25 août 1891, à 12 heures. Le premier lancement test s'est terminé quelques jours plus tôt.

A Laufen, une turbine alimente un alternateur Braun triphasé. C'est une voiture typique des années 90. XIXème siècle, l'un des premiers générateurs triphasés. Ici, l'électroaimant tourne devant l'armature fixe qui l'entoure.

L'armature se composait de 96 tiges interconnectées en trois enroulements, dans chacun desquels le courant changeait avec un déphasage de 120 °. Le courant du stator à pleine charge atteignait 1400 A, ce qui nécessitait l'utilisation de tiges de cuivre épaisses d'un diamètre de près de 30 mm et d'une isolation résistante à la chaleur à l'aide de tuyaux en amiante.

Le courant d'excitation fourni par les batteries est fourni au rotor par deux fils de cuivre qui sont attachés à des anneaux de roulement à l'avant du générateur à l'essieu. Le générateur est évalué à 150 tr/min.La fréquence du courant alternatif triphasé était de 40 Hz.

Ce générateur fournit un courant de 55 V, qui est amplifié par un transformateur. À Francfort, un autre transformateur est descendu à 65 V. Deux transformateurs refroidis à l'huile ont été utilisés, un de 100 kVA d'AEG et un autre de 150 kVA de Maschinenfabrik Oerlikon.

Gare de Laufen

Lors d'une exposition électrique à Francfort, le courant est entraîné par un moteur Dolivo-Dobrovolsky triphasé de 100 ch. village, qui actionnait une pompe hydraulique qui fournissait de l'eau pour la chute d'eau décorative de dix mètres bien éclairée.

C'était le moteur asynchrone triphasé le plus puissant au monde à l'époque. De plus, l'exposition était éclairée par 1 000 lampes électriques à incandescence. Ces lampes entouraient une enseigne au centre qui disait : "Laufen-Frankfurt Power Line". Ci-dessous, la longueur de la ligne - 175 km, et sur le côté - les noms des entreprises qui ont mené l'expérience - "Oerlikon" et "AEG".

Moteur électrique Dolivo-Dobrovolski

Schéma de transmission Laufen-Francfort

La transmission Laufen-Francfort a été largement étudiée. Un comité d'experts a effectué des tests détaillés des machines.

Les conclusions de cette commission sont les suivantes : le transport de l'énergie électrique sur une distance de 170 km en courant alternatif sous une tension de 8500 V avec du fil de cuivre nu délivre 68,5 % à 75,2 % de l'énergie produite de Laufen à Francfort. Les pertes de transmission étaient limitées par la résistance des fils. L'effet de capacité était complètement négligeable. La transmission était aussi douce, sûre et correcte qu'à une tension de plusieurs centaines de volts et à une distance de plusieurs mètres.

Cette conclusion était d'une grande importance historique, car grâce à la transmission Laufen-Francfort, elle combinait toutes les connexions du nouveau génie électrique, y compris un générateur et un moteur triphasés, un transformateur et une tension alternative haute tension.

La dynamo triphasée de Charles Brown a montré une efficacité de 93,5% selon les documents de la commission de vérification. la charge était de 190 litres. c. L'efficacité des transformateurs est de 96 %.

Le principe de conversion de l'énergie mécanique en électricité et de reconversion de l'énergie électrique en énergie mécanique, principe incarné par la révolution produite par l'électricité, a reçu une forme adéquate dans la technologie du courant alternatif. de l'électrotechnique triphasée.

Lors du congrès, qui s'est tenu en même temps que l'exposition, M. O. Dolivo-Dobrovolsky a fait un grand rapport dans lequel il a exposé les fondements de la théorie des circuits de courant triphasé. Son discours a servi de point de départ à de nombreux travaux théoriques et développements ultérieurs dans cette nouvelle industrie.

L'événement le plus important de l'exposition a été le "Congrès international des ingénieurs électriciens de 1891 à Francfort-sur-le-Main", qui a eu lieu pendant la semaine du 7 au 12 septembre.

Visite de la centrale électrique de Laufen par les participants du Congrès international des ingénieurs électriciens. Charles Brown (quatrième rangée du haut à partir de la droite). Premier plan : Emile Rathenau (6ème à gauche) Marcel Despres (7ème à gauche), Gisbert Kapp (derrière les deux ci-dessus), Dr. John Hopkinson (8ème à gauche), juste derrière lui — Peter Emile Huber, William Henry Preece (2ème à partir de la droite), Maître de poste Friedrich Ebert (1er à partir de la droite).

Le point final des travaux de l'exposition de Francfort a été fixé par un "rapport officiel" détaillé en deux volumes, reflétant dans tous les détails son organisation, ses travaux et sa couverture médiatique.

Les alternateurs ont été construits par Gram et d'autres concepteurs depuis les années 1970. XIXème siècle. Dans les années 1980, de nombreux nouveaux designs apparaissent (Cypernovsky, Morday, Forbes, Thomson, Ferranti, etc.).

La voiture de Ferranti

Le professeur italien Galileo Ferraris et un ingénieur américain de Serbie ont fait le plus pour comprendre les raisons de la rotation du champ magnétique. Nicolas Tesla… Indépendamment les uns des autres, ils sont parvenus à des résultats similaires. Presque simultanément, en 1888, ils rendent compte de leur travail. Nikola Tesla décrit divers systèmes polyphasés. Cependant, il considère également que le biphasé est le plus approprié.

Il a été adopté dans la centrale hydroélectrique de Niagara, énorme pour l'époque, construite en Amérique, ainsi que dans plusieurs autres installations en Europe. Cependant, peu de temps après le premier transfert de courant triphasé de Laufen à Francfort, les systèmes triphasés courants en Europe ont prouvé leurs avantages et ont obligé les Américains à convertir les "systèmes Tesla" en courant triphasé.

Dans les années 1990, ils sont passés des générateurs de courant alternatif monophasés aux multiphasés. Dans ce cas, le crédit principal appartient à Dolivo-Dobrovolsky - avant lui, ils utilisaient une connexion bon marché de machines monophasées.

Après l'exposition, le générateur a été utilisé pour alimenter Heilbronn, qui est ainsi devenue la première ville au monde à recevoir du courant triphasé. Le générateur d'origine est actuellement conservé au Deutsches Museum de Munich.

Générateur de Laufen au musée

Nous pouvons dire sans risque que dans la période de 1888 à 1891tous les éléments de base d'un système électrique triphasé ont été développés, qui ont pleinement conservé leur importance et sont largement utilisés et développés aujourd'hui.

La transmission de l'énergie électrique de Laufen à Francfort-sur-le-Main démontre de manière convaincante la possibilité d'une solution fondamentale au problème complexe de la production centralisée d'électricité et de sa transmission sur de longues distances.

L'importance de l'exposition de Francfort réside également dans le fait qu'elle a eu un énorme impact sur l'opinion publique. Les contemporains considèrent l'exposition de Francfort comme un tournant décisif dans l'histoire de l'approvisionnement en électricité. L'électrotechnique devient une technologie de pointe. Les entreprises de courant alternatif ont émergé comme les gagnants, et les entreprises exclusivement DC ont commencé d'urgence à acquérir des licences pour la technologie AC.

Emil Rathenau a résumé le succès de la transmission de l'énergie sur une si grande distance : "Les progrès récents nous permettront de construire de magnifiques centres de production d'énergie partout, dans les montagnes et au bord de la mer, pour exploiter l'énergie des ruisseaux de montagne et des marées, et à le plus - les grands rapides fluviaux - pour les transformer, jusqu'ici un gaspillage d'énergie, en électricité utile, pour la transporter à n'importe quelle distance, et là pour la distribuer et l'utiliser de n'importe quelle manière. »

Avec le transfert pilote du courant alternatif triphasé de Laufen à Francfort en 1891, toute l'électrification moderne a commencé.