Михайло Осипович Доливо-Добровольський
Останнє десятиліття XIX століття ознаменувалося у техніці подіями, які можна назвати новим промисловим переворотом. Цей переворот, всі наслідки якого ще досі не виявилися, що надав глибоке впливом геть техніку і світову економіку, створив можливість корової реконструкції силового апарату народного господарства з урахуванням електрифікації і найширшого застосування електричної енергії в технологію.
Цей переворот полягав у впровадженні у практику багатофазних, зокрема трифазного, змінних струмів та у зв'язку з цим у практичному вирішенні проблеми передачі електричної енергії на великі відстані.
Михайло Йосипович Доливо-Добровольський є творцем техніки трифазних змінних струмів і першим, хто на базі цієї техніки уможливив передачу електричної енергії з місця її виробництва на довільно велику відстань до місця споживання.
Ім'я цього великого електротехніка, великого вченого та чудового конструктора електричних машин та апаратів належить історії техніки, а водночас і історії культури людства. На який би бік життя та діяльності сучасної людини ми не звернули уваги — усюди бачимо прямі чи опосередковані результати праць Доливо-Добровольського.
Його ім'я завжди буде символом невтомних творчих пошуків інженера та глибоко революційної науково-технічної думки. 1 Праці його - зразок чудово вдалого застосування даних науки для найширших практичних цілей.
У цей час електротехніка вже зародилася як самостійна нова галузь техніки, а працями наших співвітчизників Яблочкова, Чикольова та Лодигіна отримала низку багатообіцяючих та широких практичних застосувань. Електротехнікою зацікавився М. О. Доліво-Добровольський ще в Ризькому політехнічному інституті, і при вирішенні питання про те, куди переходити після репресій, які він зазнав в Україні, він зупинився на Дармштадтському вищому технічному училищі.
З осені 1881 по 1884 р. М. О. Доливо-Добровольський навчався на машинобудівному факультеті в Дармштадті, вивчаючи спеціально електротехніку. Електротехніка на той час була, власне, технікою постійного струму. Зневажливе та недовірливе ставлення до техніки змінних струмів було тоді характерним для переважної більшості електротехніків.
На той час минуло лише кілька років відколи П. П. Яблочкову вдалося довести практичну можливість і важливість застосування змінного струму, зокрема для живлення відомої «свічки Яблочкова». Щойно з'явилися для освітлювальних установок перші генератори змінного струму, побудовані під впливом успіхів електричного освітлення свічками Яблочкова.
Таке становище в галузі електротехніки не могло не позначитися на постановці викладання електротехніки та підготовці інженерів-електриків. Вища школа виховувала тоді молодь майже виключно на ідеях генерування та застосування постійного струму.
М. О. Доливо-Добровольський, видатні інженерні здібності якого далися взнаки вже в ранніх студентських роботах, досконало вивчив постійний струм і його застосування. На останньому курсі в Дармштадті він зробив досить суттєвий винахід: він вперше запропонував пускову схему для шунтового двигуна постійного струму, що вплинуло на розвиток електричного приводу на постійному струмі.
Закінчивши з вищими оцінками Дармштадтське вище технічне училище, М. О. Доливо-Добровольський одразу отримав можливістьсамостійно працювати як конструктор у незадовго перед цим електротехнічної Едісонівської компанії, що організувалась у Німеччині, згодом перетвореної у фірму «Загальна компанія електрики».
На підприємствах цього концерну М. О. Доливо-Добровольський працював усе своє життя, за винятком періоду 1903—1909 рр., коли він працював у Швейцарії, та періоду 1914—1918 рр., коли він, будучи українським підданим, під час світової війни залишив межі Німеччини.
Перші роботи М. О. Доливо-Добровольського як практичний інженер ставилися до систем постійного струму. Займаючись розробкою практичних завдань із цій галузі, М. О. Доливо-Добровольський не відривався від найважливіших течій та подій теоретичної думки. Йому стали відомі теоретичні роботи італійського фізика і електротехніка Галілео Фераріса по магнітному полю, що обертається, в яких було зазначено, що два змінних струму, що відрізняються по фазі на 90°, можуть виконувати роботу у відповідно розташованих магнітних полях, діючи на потужний обертатися мідний циліндр.
Як відомо, ідеї Фераріса спочатку не звернули на себе уваги широких кіл електротехніків, тим більше, що сам Фераріс стверджував, що коефіцієнт корисної дії при такому способі отримання механічної роботи не перевищуватиме 50%. Не пройшли повз роботи Фераріса дві молоді електротехніки, які згодом здобули світову популярність: серб Нікола Тесла та український М. О. Доливо-Добровольський.
Тесла, виходячи з принципу магнітного поля, що обертається, побудував двофазний генератор і двигун змінного струму. Його роботи докладно доповіли Американському інституту інженерів-електриків у травні 1888 р.
Побудовані ним двофазні електричні машини не містили жодногоковзних контактів, ні комутатора, чи колектора. Для їхньої дії достатньо було трьох проводів замість чотирьох. На Ніагарській гідроелектростанції, побудованій 1896 р., було встановлено такого роду двофазні генератори змінного струму.
М. О. Доливо-Добровольський по-своєму, цілком оригінально, глибоко науково підійшов до питання про теорію і застосування магнітного поля, що обертається. Вивчення деяких явищ у машинах постійного струму, зроблене для зовсім інших цілей, що не мали зв'язку з явищем магнітного поля, що обертається, призвело його інтуїтивно до визнання помилковості висновків Фераріса. Він припускав, що коефіцієнт корисної дії електродвигунів, що діють на принципі магнітного поля, що обертається, може бути значно вище 50%, а отже, так звані багатофазні електричні машини змінного струму можуть отримати велике значення для практики.
З 1888 М. О. Доливо-Добровольський почав вивчати багатофазні системи, для яких він встановив особливу назву, що утвердилося в електротехнічній термінології. М. О. Доливо-Добровольський поставив собі завдання створити поле, що обертається, більш досконале, ніж двофазне, отримане і застосоване Тесла у своїх електродвигунах.
Після ряду досліджень він побудував у 1888 р. перший трифазний генератор змінного струму потужністю близько 3 кіловат, від якого він привів у дію свій перший трифазний двигун зі статором у вигляді кільця Грама, що живиться в трьох точках, і ротора у вигляді.
Подальші роботи привели його до побудови трифазного двигуна з ротором із литого заліза з насадженим порожнистим мідним циліндром. Цей ротор виявився кращим за перший; ще досконалішим виявився наступний тип ротора — з біличним колесом.
Одночасно М. О. Доливо-Добровольський досліджував з'єднання зіркою та трикутником і експериментував зі струмами різних напруг і з машинами, що мають різну кількість пар полюсів. Протягом року він вирішив найголовніші проблеми, пов'язані з побудовою трифазних електричних машин, і в 1889 р. результати його праць були демонстровані на дослідній установці, яка вразила всіх електротехніків своїми невеликими розмірами за заданої потужності трифазного двигуна. В наявності був початок нового періоду у розвитку застосування електрики для практичних цілей, хоча не всі це визнавали.
Серед осіб, які стримано поставилися до отриманих результатів, був Т. А. Едісон, який відвідав М. О. Доливо-Добровольського в 1889 р. і безпосередньо познайомився з його трифазною системою.
Тріумф системи трифазного струму належить до 1891 р., коли на Франкфуртській електротехнічній виставці було проведено генеральне випробування цієї системи у вигляді передачі електроенергії від Лауффенського водоспаду до Франкфурта на Майні (відстань між ними - 175 км).
На той час М. О. Доливо-Добровольський почав будувати потужні асинхронні трифазні двигуни і побудував перші трифазні трансформатори. За кілька кілометрів від Гейльброна на р. Некаре, де народився Роберт Майєр, один із творців закону збереження енергії, у мальовничому містечку Лауффені знаходився невеликий цементний завод, який користувався для своїх потреб енергією водоспаду на р. Петербурзі. Некар. Завод міг споживати для потреб лише невелику частину одержуваної енергії, і заводовласники вирішили використати її у повному масштабі за допомогою передачі в Гейльброн.
Досвіди Марселя Депре, проведені 1882 р. на Мюнхенській електротехнічній виставці, показали важливу можливість такої передачі. Але до 1890 рокум. техніка отримала в результаті праць М. О. Доліво-Добровольського трифазний змінний струм. Використовуючи це нове технічне засіб, було вирішено влаштувати передачу електроенергії з Лауффена над сусідній Гейльброн, а Франкфурт-на-Майне.
Це завдання було блискуче вирішено. Трифазним струмом напругою 8500 вольт вдалося передати на 175 км потужність 300 кінських сил з коефіцієнтом корисної дії 77,4%. М. О. Доливо-Добровольський побудував для цієї установки трифазні трансформатори своєї системи, що підвищують і знижують, і асинхронний двигун своєї конструкції.
Успіх М. О. Доливо-Добровольського перевершив усі найсміливіші очікування, і трифазний змінний струм став з цього часу всіма визнаватись і поступово зайняв домінуюче становище в електротехніці. Передача електричної енергії на відстань отримала свій перший практичний дозвіл при досить високому коефіцієнті корисної дії, поклавши таким чином початок вирішення комплексу проблем, що входять у широке поняття електрифікації.
Так, ним було побудовано трипровідну машину постійного струму з індукційною котушкою для середнього дроту, ряд вимірювальних електричних приладів з м'яким залізом, фазометр своєї оригінальної конструкції та численні інші електричні прилади та апарати.
Перерахувати всі його винаходи та вдосконалення, внесені ним в електротехніку, це означає не лише викласти історію зародження та розвитку систем трифазного струму, а й торкнутися найголовніших моментів історії сучасної електротехніки, серед основоположників якої М. О. Доливо-Добровольському належить провідне місце.
Цікаво відзначити деякі особливості творчих методів М. О. Доліво-Добровольського. У всіх своїх роботах він ретельно, наполегливодошукувався до основних фізичних явищ у тому чи іншому процесі, широко користуючись інтуїцією вченого-електротехніка і ніколи не вдаючись до математичного аналізу явищ. М. О. Доливо-Добровольський створював собі робочі гіпотези і виробляв їх основі інженерно-технічні розрахунки конструкцій.
Виконані ним на підставі розрахунку конструкції після випробування та аналізу результатів давали М. О. Доливо-Добровольському можливість оцінити правильність розуміння їм сутності фізичного явища та придатність прийнятої робочої гіпотези.
Після М. О. Доливо-Добровольського не залишилося теоретичних робіт, але всі методи розрахунку, встановлені ним, були завжди правильні і не втратили свого практичного значення до нашого часу.
М. О. Доливо-Добровольський поклав багато праці науково-технічної пропаганди застосувань трифазного змінного струму. За допомогою бесід, наукових диспутів, доповідей та монографій він домігся того, що у нього в цій справі не залишилося ідейних супротивників.
Ті, хто особисто знав М. О. Доливо-Добровольського, свідчать, що він серйозно ставився до обґрунтованих заперечень і завжди був готовий засвоїти те корисне, що походило від опонентів. Але до необгрунтованих заперечень він ставився з нищівною іронією, розбиваючи своїх надто лихих супротивників глибоко саркастичними зауваженнями, наділеними при цьому виключно коректну зовнішню форму.
Серед електротехніків він був відомий як безкорисливий консультант, який багато допомагав своїми порадами всім, а особливо молодим інженерам. У 1901 р. при організації Петербурзького політехнічного інституту М. О. Доливо-Добровольському було зроблено пропозицію зайняти в ньому кафедру електротехніки і, таким чином, очолити першу українську вищу школусильноточної електротехніки.
Останні роки свого життя М. О. Доливо-Добровольський був зайнятий думкою про передачу енергії на великі відстані, застосовуючи постійний струм високої напруги. Свої погляди з цього питання він виклав у докладі «Про межі можливості передачі енергії на відстань змінним струмом», що викликав надзвичайно жвавий, частково навіть загострений, обмін думками.
У своїй доповіді М. О. Доливо-Добровольський вказував, що при передачі енергії на великі відстані, що обчислюються сотнями та тисячами кілометрів, вплив ємності та самоіндукції лінії електропередачі обмежить застосовність змінних струмів для цієї мети. Доводячи переваги підземних кабельних мереж перед повітряними для далеких електропередач, він вказував, що для цього випадку ще вужчі межі застосування змінного струму.
Майбутній розвиток електротехніки М. О. Доливо-Добровольський бачив у далеких електропередачах постійним струмом високої напруги підземними кабелями. Як відомо, ця проблема не втратила свого значення і тепер, більш ніж через три десятки років після того, як М. О. Доливо-Добровольський її висунув; вона знову ставиться до порядку дня як технічно та економічно обґрунтована і як дуже важлива для народного господарства. М. О. Доливо-Добровольський розробляв це питання до останніх днів свого життя.
Його смерть, як смерть чудового діяча технічного прогресу, який прославився найбільшими роботами, і людину виняткової душевної чистоти, повної кращих спонукань, зустріли з непідробною скорботою інженерами всього світу.
Джерело інформації: Люди української науки: Нариси про видатних діячів природознавства та техніки / За ред. С.І. Вавілова. - М., Л.: Держ. вид-во техн.-теоретичної літератури. -1948.