Становление комплексной энергетики

Переход к этапу комплексной энергетики обусловлен успехами в развитии электротехники и в первую очередь создания средств преобразования механической работы двигателя в электроэнергию, передачи электричества на расстояние и обратное преобразование у потребителя электроэнергии в механическую работу.

История электротехники насчитывает немногим более двух столетий. Период с 1800 по 1830 г. характеризуется открытием электрического тока и первоначальным изучением его дей­ствий, установлением ряда закономерностей в области электромагнетизма, а также первыми опытами практиче­ского применения электричества. В это время был зало­жен фундамент электротехники, ее научные основы.

С открытием явлений электромагнитной индукции на­чинается новый период в развитии электротехники (1831— 1870 гг.), завершившийся созданием первого промышлен­ного генератора электрической энергии. Электрические и магнитные явления находят разнообразное применение для целей практики. Это был период зарождения электротехники.

Следующий период в развитии электротехники (1870−1891 гг.) начинается внедрением в промышленность электромашинного генератора постоянного тока и завершается многочисленными исследованиями в области многофазных систем. Это период интенсивного развития электротехники в ус­ловиях децентрализованного производства электроэнергии и начального развития электростанций, период возникнове­ния электроэнергетики. В это время начинается становление электротехники как самостоятельной отрасли техники.

Расширение области энергетических применений элек­тричества, в особенности электрического освещения, со всей очевидностью показало, что дальнейшее развитие электротехники может происходить только при условии успешного решения проблемы централизованного произ­водства электроэнергии и ее распределения. Технические и экономические предпосылки к этому уже вполне опреде­лились в середине 70-х годов XIX в. и обусловили разра­ботку методов и средств передачи электрической энергии.

После 1891 г., когда была решена проблема передачи электроэнергии на расстояние трехфазным током, разрабо­таны промышленные типы трансформатора и асин­хронного двигателя, создались условия для широкого развития электрификации.

Развитие электротехники вызвало решительный пере­ход от поршневых паровых двигателей к паровым турби­нам как основному двигателю тепловых электрических станций, способному по мощности и быстроходности обес­печить привод крупных электрических генераторов.

Начало истории создания паровых турбин относится к середине XIX в. Первое практическое применение турбин обусловлено работами английского инженера Ч. А. Парсонса. В 1884 г. он получил патент на много- ступенчатую реактивную турбину мощностью около 6 л.с. при 1 000 об/мин.

В течение последующих 15 лет Парсонс строил паровые турбины самых разнообразных конструкций, по­степенно вводя новые и новые улучшения, снижающие расход пара, достигавший в первых образцах громадной величи­ны около 60 кг/кВт∙ч. К 1889 г. турбины Парсонса имели расход пара порядка 12 кг/кВт∙ч, и около 300 таких турбин было использовано для привода электрогенераторов. Турбины эти развивали мощность 60−75 кВт при 4 800−5 000 об/мин. К 1896 г. в турбине мощностью 400 кВт был достигнут расход пара 9,2 кг/кВт∙ ч. К этому году общая установленная мощность турбин составляла уже 40 000 кВт.

Однако на европейском континенте паровые турбины получили всеобщее признание в качестве двигателя элек­трогенераторов только с

1899 г. В этом году в немецком городе Эльберфельде на электрической станции для привода генераторов трехфазного переменного тока впервые были применены турбины Парсонса мощностью 1 000 кВт. При этом было подтверждено неоспоримое преимущество паровой турби­ны перед другими типами двигателей, служивших для привода генераторов электрических станций. Турбины показали расход пара 8−9 кг/ кВт∙ ч при полной нагрузке агрегата. Дальнейший прогресс турбостроения можно иллюстрировать следующим фактом: в 1913 г. рас­ход пара в турбине Парсонса мощностью 25 000 кВт составил уже 5 кг/ кВт∙ ч.

Свою роль сыграла и гидравлическая электроэнергетика. В течение XIX и начала XX вв. гидравличе­ские двигатели прошли большой путь развития в отноше­нии повышения их быстроходности и мощности в одном агрегате, а также в усовершенствовании их конструкций и систем регулирования.