Жизнь и научная деятельность Доливо-Добровольского

ВВЕДЕНИЕ

 

В основе развития энергетики лежит  открытие электричества и его  промышленного использования.

Электрические явления были известны задолго до нашей эры. Однако природа  этих явлений долгое время оставалась неизвестной.

В историю электричества вписали свои имена многие отечественные и зарубежные ученые. В конце XIX века русский инженер-электрик Доливо-Добровольский изобрел трехфазную систему передачи переменного тока, после чего началось бурное развитие энергетики.

Последнее десятилетие прошлого столетия ознаменовалось в технике событиями, которые можно назвать новым промышленным переворотом. Этот переворот, все последствия которого ещё до сих пор не выявились, оказавший глубочайшее влияние на технику и мировую экономику, создал возможность коревой реконструкции силового аппарата народного хозяйства на базе электрификации и самого широкого внедрения электрической энергии в технологию. Этот переворот заключался во внедрении в практику многофазных, в частности трёхфазного, переменных токов и в связи с этим в практическом разрешении проблемы передачи электрической энергии на большие расстояния.

Михаил Осипович Доливо-Добровольский  является создателем техники трёхфазных переменных токов и первым, кто  на базе этой техники сделал возможным  передачу электрической энергии с места её производства на практически произвольно большое расстояние к месту потребления. Имя этого великого электротехника, крупного учёного и замечательного конструктора электрических машин и аппаратов принадлежит истории техники, а вместе с тем и истории культуры человечества. На какую бы сторону жизни и деятельности современного человека ни обратить внимания – всюду видны прямые или косвенные результаты трудов Доливо-Добровольского. Его имя всегда будет являться символом неутомимых творческих исканий инженера и глубоко революционной научно-технической мысли. Труды его – образец замечательно удачного применения данных науки для самых широких практических целей.

 

1. Биография М. О. Доливо-Добровольского

 

Михаил Осипович Доливо-Добровольский – это электротехник конца XIX века, который изобрёл трёхфазную систему электропередачи совершенно в том самом виде, который используется по сей день, а также изобрёл один из очень популярных типов асинхронных электромоторов, который с тех пор не изменился, и эти моторы широко пользуются сейчас.

Михаил Осипович Доливо-Добровольский родился 3 января 1862 г. в Петербурге, в дворянской семье. Отец его, Иосиф Фролович, был чиновником; мать, Ольга Михайловна (урожденная Евреинова), происходила из передовой культурной семьи. В 1872 г., когда Михаилу Осиповичу минуло десять лет, отец его был переведен на службу в Одессу, где затем семья Доливо-Добровольских проживала много лет. В 1873—1880 гг. Доливо-Добровольский обучался в реальном училище. Практическое направление преподавания было по душе юноше, который с ранних лет проявлял большой интерес к конструированию и к ведению химических опытов.

В год окончания реального училища Михаилом Осиповичем семья проводила лето на взморье около Риги. Он заинтересовался программами и направлением преподавания в Рижском политехническом институте. В результате с осени этого года Михаил Осипович стал студентом Института и с усердием принялся за занятия. Однако оставаться студентом Рижского политехнического института пришлось ему недолго, Сейчас же после убийства Александра II в марте 1881 г. начались правительственные репрессии против всех лиц, заподозренных в сочувствии революционному движению. Среди репрессированных оказался и юноша Доливо-Добровольский: он был исключен весной 1881 г. из Института без права поступления в какое-либо русское высшее учебное заведение. Дверь высшей школы на родине закрылась для Доливо-Добровольского, и ему пришлось для продолжения образования уехать за границу. В конце 1881 г. Михаил Осипович уезжает в Германию и избирает для продолжения образования .машиностроительное отделение Дармштадтского высшего технического училища.

Это было время сильного увлечения электротехникой, которая начинала занимать в технике самостоятельное положение, так как стали ясно вырисовываться весьма большие практические перспективы применения электричества.

Доливо-Добровольский  с первых же дней обучения в Дармштадте занялся вопросами электротехники. Эта специальность была поставлена в Дармштадтском высшем техническом училище неплохо и имела опытного руководителя в лице профессора Китлера, известного уже в то время своей практической деятельностью по сооружению энергетических установок.

В Дармштадте М. О. Доливо-Добровольский учился с 1882 по 1884 г., особенно усердно работая в лабораториях и в мастерских. Изучение электротехники тогда ограничивалось лишь постоянным током, к переменному току в то время еще не было достаточного доверия и он совершал только первые скромные шаги из лабораторий в практику. 

Доливо-Добровольский весьма глубоко изучил технику постоянного тока во время своего учения в Дармштадте и еще в студенческие годы, на последнем курсе, сделал интересное изобретение – оригинальную пусковую схему для шунтового двигателя шетоянного тока; эта его работа, несомненно способствовала расширению применения электропривода на постоянном токе.

По окончании  в 1884 г. с отличием курса в Дармштадтском  высшем техническом училище Михаил Осипович был приглашен в качестве инженера на недавно организованный завод немецкой Эдисоновской компании, преобразованный через несколько лет в Allgemeine Elektrizitats-Gesellschaft (сокращенно AEG). На предприятиях этого концерна Михаил Осипович Доливо-Добровольский работал все последующие годы своей жизни за исключением 1903–1909 гг., когда он по семейным обстоятельствам жил в Швейцарии, и с периода 1914–1918 гг., когда ему, как русскому, пришлось покинуть Германию во время первой мировой войны.

При организации  Петербургского политехнического института в 1900–1902 гг. Доливо-Добровольскому было сделано предложение занять в этом институте одну из электротехнических кафедр и вернуться на постоянную работу в Россию.

Михаил Осипович ответил согласием на это предложение, но семейные условия и болезнь не позволили ему осуществить это намерение; ему пришлось для поправки здоровья уехать в Швейцарию, где он и прожил около шести лет. Михаил Осипович Доливо-Добровольский много раз приезжал в Россию, всю жизнь оставался в русском подданстве. С большим вниманием относился он ко всем русским электротехникам, приезжавшим в Германию, и много помогал им своим советом и участием.

Председатель 1-го Всероссийского электротехнического съезда ген.-лейт. Н. П. Петров в своем вступительном слове при открытии съезда следующими словами охарактеризовал Добровольского как продолжателя работ П. Яблочкова по внедрению переменного тока: «Тем отраднее для нас право, позволяющее сказать, что и тут дело двигает русский человек Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Он не только понял все важное значение замены постоянных токов переменным, не только оценил всю пользу трансформации токов, – он быстро и полнее самого Феррариса овладел идеею открытого им вращающегося магнитного поля и первый опередил американцев, устроив сильный (в 100 сил) электродвигатель с трехфазным током».

В 1900 г. происходил Международный электротехнический конгресс в Париже. В работах конгресса принимали участие виднейшие русские электротехники (проф. М. А. Шателен, проф. А. А. Кракау, «проф. Д. П. Войаровский, акад. Н. Г. Егоров, А. Н. Георгиевский, де-Карьер и др.). 

Официальными представителями России были Доливо-Добровольский, Шателен, де-Карьер. Это следует рассматривать, как признание на родине научно-техническими кругами выдающегося значения работ Доливо-Добровольского и его тесной связи с русскими электротехниками.

Работая в течение  многих лет в Германии на заводах AEG, Доливо-Добровольский непрерывно ощущал на себе недоброжелательность многочисленных немецких коллег и стремление фирмы извлечь возможно больше прибылей из его неустанных трудов, не давая ему ничего взамен. Доливо-Добровольский обладал довольно скромным заработком и, умирая, не оставил семье средств к существованию. В первые же дни после объявления войны в августе 1914 г. Доливо-Добровольский был вынужден, как русский, уехать из Германии.

В Швейцарии, где он прожил годы войны, ему пришлось испытывать большие материальные трудности: это окончательно подорвало его здоровье и привело к преждевременной кончине.

Михаил Осипович Доливо-Добровольский очень часто выступал с докладами на темы, остро интересовавшие электротехников. Его доклады нередко сопровождались длительными и острыми спорами. Он серьезно, в высшей степени внимательно, относился к обоснованным возражениям и всегда был готов усвоить то позитивное, что содержалось в выступлениях оппонентов. Но к необоснованным возражениям и мелочным придиркам он относился с уничтожающей иронией, разбивая своих слишком лихих противников глубоко саркастическими  замечаниями, облеченными при этом в высшей степени корректную форму. В дискуссионных выступлениях ему приходило на помощь глубокое знание мировой техники, литературы и искусства.

Все, кто его знал, отмечали в нем наличие большого ума, твердого характера и особой сердечности – свойств, присущих действительно великим людям. Он умер от болезни сердца 15 ноября 1919 г. в Гейдельберге. С его смертью· в могилу сошел не только замечательный деятель материальной культуры человечества, но и русский человек исключительной чистоты.

Достижения  России в области электротехники непосредственно связаны с именем Михаила Осиповича Доливо-Добровольского – талантливого инженера и изобретателя, который считается одним из основоположников техники применения переменных токов.

 

2. Работы М. О. Доливо-Добровольского и их значение

 

Работы Доливо-Добровольского, его изобретения и исследования относятся к разным областям электротехники, и в настоящее время есть возможность установить в полном объеме итог жизни М. О. Доливо-Добровольского как инженера и конструктора. Им были построены машина постоянного тока для трехпроводной системы с индукционной катушкой для среднего провода, ряд измерительных приборов с мягким железом, первый в мире фазометр (1894 г.) и многочисленные другие машины и аппараты, в том числе приборы для устранения в телефонах помех, создаваемых электрическими сетями сильных токов. Работ чисто теоретического характера Доливо-Добровольский после себя не оставил; ближе всего к работам этого рода подходит его статья о к. п. д. трансформатора.

Нельзя не остановиться здесь на некоторых особенностях творческих методов Доливо-Добровольского. Во всех своих работах он тщательно доискивался физической сущности того или иного явления, широко пользуясь интуицией  ученого-электротехника и человека с широкой и разнообразной практикой конструктора, не прибегая к математическому анализу. Доливо-Добровольский говорил: «Техника не заботится много о лабораторных опытах, мало интересуется теоретическими размышлениями и «возможностями», она приветствует открытия лишь тогда, когда ей покажут, что из них можно кое-что сделать, покажут хотя бы и не в законченной, но, по крайней мере, в сколь-нибудь «практической форме».

Глубокое знание основ электротехники и конструкций помогало ему правильно понимать и оценивать сложные физические явления, создавать для себя рабочие гипотезы и производить на их основе инженерно-технические расчеты конструкций. 

Конструкции, выполненные  на основе таких расчетов, после  испытания и всестороннего анализа результатов давали ему возможность оценить правильность понимания физической сущности явления и пригодность принятой гипотезы. Некоторые методы расчетов, установленные Доливо-Добровольским, не потеряли своего интереса до сих пор.

Михаил Осипович Доливо-Добровольский, как уже упоминалось, имел за плечами внушительный опыт выступлений с докладами, среди  опубликованных работ можно выделить следующие труды:

1) О соотношении различных величин при заряжении вторичных батарей. «Электричество» 1884, № 10;

2) Заметки по теории и практике электролиза. «Электричество», 1885, № 5-6;

3) Передача энергии посредством переменных токов  различных фаз (трехфазный ток). ETZ, 1891, 149-153, 161-165;

4) О международной электротехнической выставке во Франкфурте на Майне. ETZ, 1891, 236-240;

5) Особые явления при токах высокого напряжения. ETZ, 181, 708;

6) Собственная защита обыкновенных телефонных проводов. ETZ, 1892, 156;

7) Борьба с индукцией в телефонных проводах. ETZ, 1892, 211-214;

8) О коэффициенте полезного действия трансформатора. ETZ, 1892, 222-226.

9) Электрическая передача энергии. Сообщение о работах Μеждународного электротехнического конгресса во Франкфурте на Майне, 1892, часть II, 151.

 

2.1. Передача энергии  посредством переменных токов  различных фаз (трехфазный ток) 

 

В октябре 1891 года русский физик  и электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский запатентовал трехфазный трансформатор с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости (рис. 1). Его конструкция оказалась настолько удачной, что без принципиальных изменений сохранилась до наших дней.

Двумя годами ранее Доливо-Добровольский изобрел трехфазный трансформатор с радиальным расположением сердечников (рис. 2). При этом вместо трех однофазных трансформаторов он предложил использовать один трехфазный. В этом случае обмотки высшего и низшего напряжений каждой фазы располагались на соответствующих радиальных сердечниках, а магнитный поток замыкался по внешнему ярму.

Рис. 1. Схема трехфазного трансформатор  М. О. Доливо-Добровольского

со стержнями расположенными в  одной плоскости