Михаил Шателен - Русские электротехники
Сконструированный генератор, известный под именем машины или альтернатора Грамма, получил большое распространение. Строился он на небольшие мощности и потому электрическая станция того времени, питавшая установку со свечами Яблочкова, имела странный для настоящего времени вид: большое число мелких машин и еще более мелких возбудителей, приводимых во вращение по большей части от общих приводных валов, помощью ременных передач (фиг. 10).
Оценку значения для электрического освещения альтернатора Грамма-Яблочкова, как его следовало бы называть, дал в своем труде известный французский электрик, Жубер, современник Яблочкова, писавший: «Применение машин переменного тока получило в последние годы сильное распространение, благодаря изобретению Яблочковым его свечи… Эта машина в настоящее время является единственной машиной, которая допускает дробление света…». В некрологе Яблочкова, помещенном в журнале Французского общества электриков, говорится: «Действительно, появление свечей Яблочкова развило применение машин переменного тока Сименса, Лонтена и др. и вызвало рождение машины переменного тока Грамма, большой коэффициент самоиндукции которой, обусловил ее успех, хотя в этом не отдавали себе отчета. Отсюда началось изучение машин переменного тока Жубером и другими исследователями».
Нужно отметить еще, что альтернатор Грамма-Яблочкова был первой машиной многофазного тока. Действительно, вследствие расположения секций обмотки по всей поверхности статора электродвижущие силы в каждой обмотке были различны по фазе и, следовательно, отдельные группы свечей питались токами разных фаз. Правда, цепь каждой фазы была совершенно независима от других, но подобное расположение применялось для многофазных токов и гораздо позже, например в генераторах двухфазного тока, в частности, в первых Ниагарских генераторах фирмы Вестингауз. Взаимное соединение цепей токов разных фаз было осуществлено впервые значительно позже при введении М. О. Доливо-Добровольским в практику трехфазных токов.
Таким образом, с изобретением машины Грамма решался вопрос о питании свечей Яблочкова переменным током, и на практике широкое применение получили только свечи переменного тока.
Альтернатор Грамма с разделенными, по мысли Яблочкова, обмотками статора, очевидно, решал частично и вопрос о «дроблении света». Но это решение не удовлетворило Яблочкова, именно, как решение частичное. Он стал искать других лучших решений и искания привели его к изобретению того прибора, который произвел в электротехнике под именем «трансформатора переменного тока» целый переворот.
Во французской привилегии № 115793 от 30 ноября 1876 г., Яблочков так описывает свое изобретение:
«Это изобретение имеет целью расположение токов для получения электрического света, которое позволяет включать в цепи, питаемой от одного источника тока, неопределенное число светильников как одинаковой, так и различной силы света, и которое позволяет вдобавок менять силу света светильников. В любой точке цепи я включаю индуктирующую катушку, через которую проходит ток от источника тока. Далее я помещаю надлежащим образом вторую катушку, в которой первая индуктирует ток. Оба конца этой второй катушки соединяются проводом, образуя цепь совершенно отдельную от первой. В нее включаются светильники в числе одного или нескольких.
Одним словом, пользуясь индуктирующим током первичного источника, развивают с помощью ряда катушек ряд индуктированных токов, позволяющих получать световые явления отдельно от каждой катушки, которая становится, таким образом, отдельным источником тока… Каждая индукционная катушка может быть помещена на любом расстоянии от светильника (люстры или подсвечника) или даже расположена в арматуре светильника. Светильники применяются различной силы света с одной, двумя или тремя свечами моей системы. Катушки делаются разных размеров, причем они рассчитываются так, чтобы они давали индуктированный ток, напряжение которого соответствовало бы и требованиям светильника».
Резюмируя все описанное в привилегии, Яблочков говорит: «Это изобретение состоит в расположении токов, служащих для электрического освещения, характеризующемся, в основном, применением индукционных катушек, включенных в общую цепь, служащих для возбуждения ряда индуктированных токов, образующих ряд отдельных источников тока, позволяющих питать от одного источника тока раздельно ряд светильников различной силы света».
Позже на это же изобретение Яблочков получил и русскую привилегию совместно с привилегией на свечу (привилегия от 6 апреля 1878 г.). Из чертежа, приложенного к описанию изобретения, видны схема включения индуктирующих обмоток индукционных катушек в цепь генератора тока и схема включения светильников в цепи обмоток, в которых токи индуктируются (фиг. 11).
Яблочков брал привилегию на применение индукционных катушек еще в тот период, когда применение переменного тока для питания свечей не было еще общепринятым. Поэтому в описании своего изобретения он говорит, что их можно применять и при постоянном токе, используя в первичной цепи прерыватель. На прилагаемой схеме такой прерыватель изображен в левой части схемы. Описание предложенной Яблочковым индукционной катушки и способы ее применения показывают, что им был изобретен и применен на практике тот прибор, который впоследствии получил название «трансформатора переменного тока». Правда, он этого термина не применяет, но в действительности его индукционные катушки представляют собой настоящие трансформаторы с двумя обмотками (фиг. 12).
Первичные обмотки Яблочков предложил включать в цепь источника тока последовательно. Это та схема, которая позже предлагалась многими изобретателями, в том числе Голардом и Гиббсом, которым обычно приписывают честь изобретения трансформатора. Предложение это выдвигалось еще в 1886 г. таким крупным электротехником, как Форбс, оспаривавшим даже самую возможность применения предложенного инженерами Циперновским, Дери и Блати способа включения первичных обмоток трансформаторов в ответвления от магистральных проводов, идущих от генератора, и предлагавшим или вести от генератора отдельную пару проводов к первичной обмотке каждого трансформатора, или лучше, включать все первичные обмотки трансформатора последовательно в цепь генератора.
Честь изобретения трансформаторов переменного тока принадлежит бесспорно Павлу Николаевичу Яблочкову. Этот приоритет многократно оспаривался, но наиболее беспристрастные историки техники, даже зарубежные, должны были его признать. Так, известный германский электрик Уппенборн в своей «Истории трансформаторов» пишет: «В 1878 г. мы встречаемся с первым опытом промышленного применения индукционных катушек для освещения; в этом году Яблочков взял немецкий патент № 1630, который и был практически применен им для питания своих ламп».
В весьма распространенном в 80-х годах французском «Курсе электротехники» Кадиа, написанном, когда история изобретения трансформаторов была еще у всех в памяти, говорится: «Принцип трансформаторов был указан впервые Яблочковым в 1876 г.». Такое же признание можно найти у многих других авторов.
Даже в Англии, где Яблочкову было отказано в выдаче привилегии на трансформатор, единственным чисто формальным мотивом отказа был тот, что сообщение о системе Яблочкова использования индукционных катушек было сделано в Обществе телеграфных инженеров 9 мая 1877 г., на 13 дней раньше подачи заявления о выдаче привилегии. Но затем приоритет Яблочкова был признан и в Англии.
На практике трансформаторы Яблочкова дали весьма хорошие результаты. Вот что, например, пишет Ипполит Фонтен в отчете об освещении Парижской всемирной выставки в 1889 г.: «Трансформаторы для свечей Яблочкова. Общество «Электрическое освещение» [20] показало впервые на Выставках автоматический подсвечник Бобенрайта и применение трансформаторов для питания свечей Яблочкова… Применение трансформаторов для свечей замечательно еще тем, что оно осуществляет два изобретения одного и того же электрика, так как Яблочков, создавший первую электрическую свечу, был также первым, кто указал принцип и способ применения трансформаторов. Благодаря применению подсвечников и трансформаторов, применение свечи стало совсем практично: установка со свечами стоит гораздо дешевле и эксплоатационные расходы гораздо меньше».
Тот же Фонтен, состоявший раньше председателем Административного совета общества «L'Eclairage Electrique», устроившего и эксплоатировавшего первую уличную установку электрического освещения на Авеню Оперы («Avenue de l'Opera») в Париже, замечает, что если бы этот способ питания (т. е. питание свечей через трансформаторы), был применен для освещения Авеню Оперы, то оно функционировало бы еще долгое время, а не было бы прекращено за убыточностью для Общества.[21] Позже, уже в 1892 г., это же французское Общество «L'Eclairage Electrique», защищая свои патентные права на трансформаторы, заявляло: «Проводя во Франции идею применения переменного тока, Общество «L'Eclairage Electrique» не могло остаться равнодушным к движению, которое уже несколько лет влечет электриков по новому пути, полному научного и промышленного интереса. Общество должно было пойти по этому пути еще и потому, что оно должно было исправить крупную ошибку, сделанную им раньше. Именно, среди многочисленных патентов, которыми оно владеет, имеется один, малоизвестный, определенно решающий вопрос относительно всех ныне появившихся патентов на трансформаторы: это патент Яблочкова от 30 ноября 1876 года и февраля 1877 года под № 115793, в котором описан и принцип действия и способы применения трансформатора. Приоритет Яблочкова в этом деле был признан в последнее время и в Англии». На фиг. 13 изображены трансформаторы Яблочкова в том виде, в котором они изготовлялись Французским обществом электрического освещения и часть пояснений, приведенных выше. В левой части сохранившегося листика видна надпись, сделанная рукой Яблочкова, «а почему же они 16 лет это не делали?».