Провода, кабели и электроизоляция в недавнем прошлом

Начальный период развития кабельной техники был тесно связан с работами по минной электротехнике и электромагнитному телеграфу.

Первый подводный электрический кабель (П. Л. Шиллинг, 1811 г.) представлял собой тонкую проволоку, покрытую двумя слоями изоляции, шелком и пенькой, причем первый слой (шелк) пропитывался специальным смолистым составом, на который затем навивалась пенька, и все снова пропитывалось тем же смолистым составом.

Первые подземные телеграфные кабели (П. Л. Шиллинг, Б. С. Якоби и др.) изготавливались примерно таким способом: провода изолировались одним или двумя слоями хлопчатобумажной пряжи с последующей пропиткой ее специальными составами (например, из воска, сала и канифоли). Защитной оболочкой служили стеклянные, трубки, соединенные резиновыми муфтами, или стальные гильзы; в отдельных случаях стеклянные трубки закладывались в деревянные желоба (при подземной прокладке).

В начале 40-х годов XIX в. в связи с необходимостью изготовления большого количества изолированных проводников создаются специальные машины для обвивки проводов пряжей. В эти же годы в качестве изоляционных материалов начинают применяться резина и гуттаперча. Каучук был известен уже давно, но его способность сильно изменять свойства при незначительных изменениях температуры препятствовала применению его для целей изоляции.

Только после внедрения вулканизации (Гудьир, 1839 г.) каучук приобрел те свойства, которыми обладает материал, хорошо известный под названием резины. Для изолирования подводных телеграфных линий широкое применение получила гуттаперча, которая в воде хорошо сохраняла свои свойства. В начале 50-х годов впервые был получен эбонит, используемый при изготовлении различных электрических приборов и устройств.

Быстрое увеличение протяженности подводных и подземных телеграфных линий предъявляло все более серьезные требования к улучшению качества изоляции. Существенным шагом на пути решения этой проблемы явилось изобретение пресса (1848 г.) для бесшовного наложения Резиновой и гуттаперчевой изоляции на медные жилы. Но еще более важно было создать специальные покровные материалы, которые усиливали бы механическую прочность изоляции (в частности, резины и гуттаперчи) при сохранении ее гибкости и эластичности.

Эта задача была решена построением свинцового пресса (1879 г.), посредством которого изолированный провод покрывался бесшовной свиной оболочкой. В 90-х годах все большее применение для силовых кабелей начинает получать многослойная проданная маслом бумажная изоляция.

Развитие электрических машин и аппаратов вызывал необходимость в разработке специальных электроизоляционных материалов, способных выдержать значительные температуры. С целью повышения термостойкости изоляции создаются специальные пропиточные составы и покрытия, а также композиционные изолирующие материалы.

Для изоляции пластин коллектора начинает применяться слюда; в начале 90-х годов на основе слюды создаются новые материалы: миканит, микалента, микафолий, нашедшие широкое применение для изоляции в электрических машинах и приборах.

Успехи химии в конце XIX — начале XX вв. приводят к созданию различных синтетических высокомолекулярных соединений, на основе которых - разрабатываются новые электроизоляционные материалы, которые наряду с хорошими электрическими свойствами обладают высокой нагревостойкостью и влагостойкостью.

Другие новые материалы из раздела "История электротехники":

История электротехники в датах. 1600 - 1850 гг.

Первые попытки передачи электроэнергии на расстояние

Первые конструкции электродвигателей постоянного тока  

Все начиналось с электрохимических источников тока

Первые генераторы переменного тока

Великие теоретики и великие практики

Жизнь и творчество великих электротехников прошлого

Никола Тесла. Жизнь и творчество

150 лет назад родился американский изобретатель в области электротехники и радиотехники Никола Тесла (Nikola Tesla).

Никола Тесла родился 10 июля 1856 г. в Смелянах близ небольшого городка Госпич в Харватии в семье священника православной сербской церкви. Уже в средней школе у него проявились исключительные способности к математике и физике. В 1875 г. он отправился на учебу в Политехнический институт в Штайергофе. После небольшого перерыва, вызванного финансовыми затруднениями, он завершил свое образование в Праге.

После окончания Пражского института он уехал в Будапешт и поступил на работу в Телефонное общество. Там он обратил на себя внимание несколькими практическими изобретениями и получил приглашение занять место инженера в Парижской электротехнической компании, принадлежащей концерну Эдисона. Уже тогда Теслу занимала мысль о создании электродвигателя многофазного переменного тока, в котором были бы устранены недостатки тогдашних двигателей постоянного тока.

В 1882 г. он принял это предложение и переехал в Париж. Здесь в собственной небольшой мастерской ему удалось построить первый двигатель без коммутатора и щеток в соответствии со своими будапештскими представлениями. Однако владельцы компании не поняли важности его изобретения.

Спустя два года он отправился в Америку, где более года проработал в компании Эдисона. Но и здесь он не на шел применения своим изобретениям и поэтому стал задумываться о создании собственной фирмы. Это ему удалось лишь со второй попытки, и в 1887 г. появилась «Тесла Электрик Компани».

В этом же году им было получено несколько патентов, относящихся к вращающимся полям и переносу электрической энергии. Всего же в области вращающихся полей. Тесла разработал несколько конструкций многофазных генераторов, электродвигателей и трансформаторов, а также системы передачи и распределения многофазных токов. Позже в такую систему была включена гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде мощностью 11 тыс. кВт. Тесла получил 41 патент, и его работы вызвали огромный интерес в научных и коммерческих кругах.

Средства, полученные от производства электродвигателей, Тесла использовал для дальнейших научных изысканий. Особенно его интересовали проблемы высокого напряжения и высоких частот. В 1888 он открыл (независимо от Г.Феррариса) явление вращающегося магнитного поля, на основе которого построил электрогенераторы высокой и сверхвысокой частот.

В 1891 сконструировал резонансный трансформатор (трансформатор Тесла), позволяющий получать высокочастотные колебания напряжения с амплитудой до 106 В, и первым указал на физиологическое воздействие токов высокой частоты. О результатах своих исследований Тесла сделал несколько сообщений в Америке и Европе, где им впервые был развернут план использования высокочастотных токов для беспроволочного телеграфа и беспроволочного переноса электроэнергии.

В 1893 г. он полностью отказался от какой-либо общественной деятельности и путешествий и занялся исключительно научными исследованиями. Спустя два года сгорела его лаборатория со всем оборудованием. В течение следующего года он начал работы в новой лаборатории и построил в Нью-Йорке беспроволочный телеграф, с помощью которого добился безукоризненного телеграфного сообщения в радиусе 35 км. Но его целью был не беспроволочный телеграф, а беспроволочный перенос электроэнергии.

Он исследовал возможность беспроволочной передачи сигналов и энергии на значительные расстояния, и в 1899 в Колорадо публично продемонстрировал лампы и двигатели, работающие на высокочастотном токе без проводов на расстоянии 25 км от передатчика. В 1900 г. в Варденклифе он затеял строительство передатчика, который был в семь раз мощнее предыдущего. К сожалению, это дорогое предприятие быстро поглотило все финансовые средства, и спустя год строительство пришлось прекратить.

Тесла переоценил свои возможности, да и более поздние его исследования в области беспроволочной передачи электроэнергии не принесли положительных результатов. Силы его угасали, он вынужден был бросить работу, замкнулся в себе, а 7 января 1943 г. умер в Нью-Йорке.

На свои изобретения Тесла получил более 100 патентов. Его именем названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции). Среди наград ученого – медали Э.Крессиана, Дж.Скотта, Т.Эдисона.

Ну а теперь, приведу отрывок из научно-популярной книги Томаша Бореца “Здравствуйте, господин Ампер”. В этом отрывке Томаш Борец рассказывает про период работы Тесла в промышленной компании великого американского изобретателя Томаса Эдисона.

"... Без денег, голодный и уставший, сошел Тесла на берег в Нью-Йорке. Решение немедленно отправиться к Эдисону он принял не без некоторого колебания. Вез средств и приличной одежды он не мог рассчитывать на то, что произведет благоприятное впечатление.

Задумчиво шагал Тесла по незнакомым улицам чужого города в направлении, показанном ему полицейским. Заглядывая в витрины магазинов и мастерских, он случайно заметил, что в одной из них измученный пожилой человек с трудом пытается завести небольшой генератор, предназначенный для освещения. Тесла решительно вошел в мастерскую и предложил свои услуги.

Первоначальное недоверие хозяина мастерской к бедно одетому иностранцу вскоре сменилось искренним восторгом. Когда генератор заработал и Тесла, довольный своим успехом, захотел удалиться, хозяин заставил его принять, кроме слов благодарности, и небольшую сумму денег. Вряд ли что-нибудь другое могло обрадовать Теслу так, как этот неожиданный заработок. Этих нескольких долларов ему было достаточно, чтобы прилично пообедать и поселиться в дешевой гостинице.

На следующий день утром Тесла отправился в канцелярию Нью-Йоркского отделения компании электрического освещения Эдисона. В старинном здании на Пятой авеню располагались лаборатории, мастерские и личный кабинет Томаса Алъвы Эдисона. Найти это здание не составляло никакого труда. С утра до поздней ночи возле дома толпились любопытные, привлеченные непривычной по тем временам рекламой компании.

— Скажите, пожалуйста, я мог бы поговорить с господином Эдисоном? — спросил Тесла у секретаря, сидевшего в приемной.

— У господина Эдисона нет возможности принять всех, кто желает его увидеть,— последовал холодный ответ.

— Но я ради этого приехал из Европы! Секретарь Эдисона измерил взглядом высокого озябшего мужчину и без тени удивления сказал: «К мистеру Эдисону приезжают и из других частей света, но это никак не увеличивает количество часов в сутках».

— Тогда я прошу вас передать господину Эдисону мое рекомендательное письмо от Парижского филиала компании Эдисона... —  Это уже другое дело! Я доложу о вас, господин... — Тесла. Никола Тесла.

Несколько минут спустя Никола Тесла вошел в кабинет того, кого во всех уголках Америки называли «волшебником из Менло-парка». Знаменитый изобретатель прочел рекомендательное письмо и внимательно выслушал Теслу. К его идеям о возможности использования многофазных переменных токов он отнесся довольно равнодушно. Из сообщений континентального филиала он уже знал кое-что о своем посетителе и в молодом инженере оценил лишь его действительно исключительную работоспособность.

Эдисон познакомил Теслу с председателем Нью-Йоркского отделения компании и отрекомендовал его как опытного электроинженера. Так, без особых формальностей он был определен в мастерские компании на скромную должность инженера по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока.

Вскоре Нью-Йоркское отделение компании получило заказ на ремонт генератора на корабле «Орегон», который должен был отплыть к вечеру следующего дня в Европу. Казалось, что за такой короткий срок невозможно найти и устранить неисправность в генераторе. Отмена рейса грозила большими потерями, потому что все билеты были уже распроданы. Ремонт был поручен Тесле. Опыт работы в Европе, а также глубокие знания помогли ему быстро найти неисправность — замыкание в обмотке — и устранить ее, перемотав новую обмотку. Для этого ему понадобилось двадцать часов непрерывной работы. Когда под утро, около пяти часов, он возвращался с корабля, на Пятой авеню он встретил Эдисона и нескольких его сотрудников, которые тоже лишь сейчас возвращались из лаборатории.

— Э! Да это никак прогуливается наш молодой человек из Парижа,— обратился к нему Эдисон, думая, что Тесла возвращается после ночных развлечений. — Да, сэр, это было для меня развлечением,— ответил Тесла и рассказал Эдисону о том, как он отремонтировал корабельный генератор, обеспечив своевременно отплытие «Орегона». Эдисон остался очень доволен Теслой, но свое удовлетворение высказал лишь в кругу друзей.

После этого случая авторитет Теслы как инженера значительно вырос, хотя Эдисон по-прежнему относился к нему несколько холодновато. Тесла с энтузиазмом работал в цехах ежедневно по 18—20 часов, при этом он еще умудрялся выкраивать время для исследования возможностей использования многофазных переменных токов, Эдисон все чаще и все более откровенно выражал свое недовольство исследовательскими увлечениями Теслы.

Холод их взаимоотношений возрастал и вследствие принципиально разного подхода к решению инженерных задач. Эдисон отрицал необходимость теоретического обоснования экспериментов. Решение задачи он находил в результате проведения огромного количества опытов, что, конечно, вызывало большие и часто ничем не обоснованные потери времени. Он говорил об этом так: «Я не изучаю законы природы и я не сделал никакого большого открытия. Я не изучаю их так, как изучали Ньютон, Кеплер, Фарадей и Генри, чтобы узнать истину. Я профессиональный изобретатель. Все мои исследования и опыты нацелены исключительно на возможность их практического использования».

Тесла же, наоборот, любую возникшую у него мысль глубоко и всесторонне обдумывал, теоретически обосновывал и лишь затем приступал к экспериментальной проверке того варианта, который старательно выбрал из множества возможных. Такое различие в методах работы обоих выдающихся инженеров отражало глубокую противоположность способа их мышления, их теоретической подготовки и внутреннего убеждения.

Однажды Эдисон предложил Тесле разработать конструкционное улучшение электродвигателей постоянного тока, изобретенных им самим. За успешное решение задачи он пообещал ему вознаграждение в сумме 50 тыс. долларов. Тесла взялся за решение задачи и вскоре сконструировал двадцать четыре варианта двигателя Эдисона, создав для них новый коммутатор и регулятор, чем значительно улучшил их эксплуатационные качества. Работа принесла Тесле большое удовлетворение.

Несмотря на полное материальное обеспечение, гордый и добросовестный Тесла вскоре отказался от работы у Эдисона. Это случилось весной 1885 г., приблизительно через год после его приезда в Америку. Но и этого короткого времени было достаточно для того, чтобы Тесла стал известен в американских деловых кругах, оценивших его глубокие знания и трудолюбие. ..."

Новые книги в "Магазине электротехнической литературы"

Куценко Г. Ф. "Электробезопасность. Практическое пособие", "Электрические станции и сети. Сборник нормативных документов", Красник В. В. "Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник"    

Подробнее о книгах >> http://electrolibrary.narod.ru/index_m.htm