Jeles évfordulók, jeles események az elektrotechnika történetében
2010/1-2. lapszám | netadmin | 3494 |
Figylem! Ez a cikk 15 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A XIX. Század, az elektrotechnika hőskora Ma természetesnek vesszük, hogy villamos energiával működő berendezéseinkhez rendelkezésre állnak a különböző áramforrások. Nem szabad azonban elfelejteni azt, hogy ez az elektrotechnika hosszú fejlődésének eredménye. Éppen a századfordulón, 1800-ban készítette el az olasz Alessandro Volta galvánelemét: két különböző fém – Voltánál konkrétan a cink és a réz – villamosan vezető folyadékba merül, a két fém között feszültség mérhető, vezetővel összekapcsolva pedig áram jön létre. A galvánelem már biztos, jól kezelhető áramforrás volt, de súlyos korlátokkal is rendelkezett. Továbbra is igény volt a megfelelő áramforrások létrehozására. A XIX. században a tudósok figyelme a mágneses és az elektromos jelenségek vizsgálata, magyarázata felé fordult. Egyikük, Michael Faraday, angol fizikus és kémikus, az általa végzett számtalan kísérlet, megfigyelés nyomán 1831-ben fogalmazta meg az elektromágneses indukció törvényét. Egy vezetőt mágneses térben mozgatva a vezető végei között elektromos feszültség, zárt vezetőkör esetében elektromos áram jön létre (mozgási indukció). Mozgás nélkül, a mágneses mező változtatásával is létrehozhatunk indukált áramot (nyugalmi indukció). Ezen az úton indultak el a fejlesztők. Nagy patkómágnesek előtt forgatott tekerccsel elektromos áramot lehetett indukálni. A teljesítménynöveléshez a mágneses mezőt kellett volna növelni, ám ennek fizikai korlátai voltak. Mágneses mezőt az elektromos áram is létre hoz, tehát áramfejlesztő ilyen megoldással is készíthető. Kezdetben ezeket a gerjesztő tekercseket külső áramforrással, a kor lehetőségei szerint galvánelemekkel táplálták. Jedlik Ányos ismerte fel elsőként, hogy az acélmágnest teljesen el lehet hagyni.
Jedlik Ányos és a dinamóelv
Jedlik István 1800-ban született, a bencés rendbe 1817-ben lépett be, ahol az Ányos nevet kapta. Tanulmányait követően a rend gimnáziumában matematikát és fizikát tanított, majd a pesti egyetem fizika tanszékének lett a tanára. Arra törekedett, hogy a különböző fizikai jelenségeket kísérleti eszközökkel be is mutassa. Külföldi folyóiratok segítségével tájékozódott az elektromosság kutatásának legújabb eredményeiről. Ehhez tudni kell, hogy ezekben az évtizedekben számos korszakos szellemi teljesítményt jegyez a technikatörténet. Ampere 1820-ban felállította az áramok kölcsönhatását leíró törvényt. Ohm 1827-ben ismertette a feszültség, az áramerősség és az áramvezető ellenállása között talált összefüggést. 1831 az előbbiekben említett elektromágneses indukció felfedezésének éve.
Jedlik ismerte a különböző, indukciós elven működő áramfejlesztők tökéletesítésére vonatkozó próbálkozásokat. Rájött arra, hogy a mágneses teret maga az áramfejlesztő is táplálhatja. „Mi történnék, ha jelentékeny villanyfolyam, mielőtt más célra használtatnék, a delejek [mágnesek] körül elhelyezett tekercseken végig vezettetnénk? Ha ez a delejek erejét öregbítené [fokozná], akkor a villanyfolyam is erősíttetnék, miáltal a delejek ismét erősebbé tétetnének, és így tovább, bizonyos határig.” 1859 volt akkor, amikor az öngerjesztés elvét (dinamó-elv) megfogalmazta. Induláskor a gerjesztő tekercsekben lévő vasmag maradék mágnesessége elég egy gyenge áram indukálásához. Ez az áram áthalad a gerjesztő tekercseken és erősíti a mágneses mezőt. Ezután már erősebb áram indukálódik.
Jedlik gondolata egy általa tervezett és Nuss Antal pesti műszerészmester által 1861-ben készített dinamóban öltött testet. Jedlik ezt is a tanítás segédeszközének tekintette, és az egyetem „leltári tárgya” lett. Arra nem gondolt, hogy felfedezését szélesebb körben ismertesse, üzleti célra felhasználja. Így történt, hogy az öngerjesztés elvét néhány évvel később mások ismét felismerték, megfogalmazták. 1866-ban gyakorlatilag egyszerre (néhány héten belül) hárman is megjelentek működőképes dinamóval: az angol Varley és Wheatstone és a német Siemens.
Sajnos Jedlik Ányos dinamója az idők folyamán elveszett, de Jedlik ezzel kapcsolatos rajzai és leírásai fennmaradtak. A Jedlik Ányos Társaság és a győri Czuczor Gergely Bencés Gimnázium 1994-ben egy állandó kiállítást hozott létre a gimnázium épületében. A termet úgy alakították ki, hogy a látogató Jedlik Ányos munkásságának bemutatásán túl képet kapjon az általa művelt tudományágak nagyobb összefüggéseiről is. A kiállított darabok között kiemelt helyet kaptak az általa készített eszközök, illetve azok hiteles másolatai.
Jedlik élete egybe esik a nyelvújítás időszakával. A fizikát addig latinul tanították, tanulták. Ő elsőkén tanította magyar nyelven. Ehhez persze a szakszavak magyarítására is szükség volt. Jellemző a korszellemre és Jedlik személyiségére, hogy az 1848-as szabadságharc alatt nemzetőrnek állt. Jedlik Ányos szép kort élt meg, 95 évesen, 1895. december 13-án halt meg.
Generátorok ma
Elektromos áramot ma már többféle módon is előállíthatunk. Az energia-megmaradás elve természetesen azzal jár, hogy nagy elektromos teljesítmény létrehozásához nagy teljesítményű forrásra van szükség.
Az áramfejlesztő forgógépek (generátorok) viharos gyorsaságú elterjedését az magyarázza, hogy rendkívül nagy egységteljesítményben is elkészíthetők, továbbá nagy teljesítményű turbinákkal megoldott a meghajtás (forgatás) problémája is.
Jelenleg a világon előállított villamos energia mintegy 75%-át turbógenerátorok termelik. Az erőművekben alkalmazott szinkrongenerátorokban a mágneses mezőt a forgórész hozza létre, az indukált feszültség az állórészben keletkezik. Az 50 Hz-es hálózati frekvenciájú országokban 1500 vagy 3000 fordulat/perc, a 60 Hz-es rendszereknél 3600 vagy 1800 fordulat/perc fordulatszámmal forognak. A gerjesztést biztosító egyenáramot régebben külön gerjesztőgép szolgáltatta, amelyet a forgórészhez kapcsoltak. Az árambevezetés csúszógyűrűkkel és kefékkel történt. Az újabb konstrukcióknál ezek elmaradnak. A turbógenerátorok rendkívül jó hatásfokúak, ez elérheti a 99 %-ot. Ugyanakkor ez az arányában csekély veszteség is nagyon intenzív hűtést kíván. Hiszen egy, például 500 MW-os turbógenerátor vesztesége több MW. Egy bizonyos teljesítményhatárig a hűtés levegővel történik. A nagy gépek hűtését azonban hidrogénnel vagy hidrogén-víz kombinációval oldják meg. A hidrogén alkalmazását az magyarázza, hogy fajhője többszöröse a levegőének.
