Villanyszerelők Lapja

Érdekesség

Korszakok és alkotók: úton a transzformátor megalkotása felé

2015. október 13. | Dobai Gábor energetikus, szakújságíró |  3572 | |

Korszakok és alkotók: úton a transzformátor megalkotása felé

1885. május 2-án mutatta be a Ganz-gyár a feszültséglépcsőzésre épülő, párhuzamos kapcsolású áramelosztási rendszert Budapesten, amelynek kulcsfontosságú építőeleme a transzformátor. A viszonylag egyszerű működési elvű villamosgép, valamint a transzformátorokból felépített több feszültségszintű áramelosztás-rendszere ma már minden szakember számára ismert, sőt közismert, az elektromosság hőskorában azonban ez egyáltalán nem volt ilyen magától értetődő. Hosszú, kísérletezésekkel kikövezett, itt-ott zsákutcába vezető út végigjárása után jutott el az elektrotechnika a zárt vasmagú transzformátor, illetve e gépekből felépített áramelosztó rendszer megalkotásáig.

Thomas Alva Edison

(1847. február 11. – 1931. október 18.)

A ma használatos izzólámpa őse feltalálójának hivatalosan Thomas Alva Edisont tekintik. A történészek Edisonon és Joseph Wilson Swanen kívül még 22 feltalálót említenek meg, de Edisonnak sikerült először megfelelő izzítható anyagot találnia, elegendően nagy vákuumot elérnie, valamint az ő izzólámpái – nagy ellenállásuk miatt – gazdaságosan üzemeltethetők voltak a központosított (akkor még egyenáramú) elektromos hálózatról. amit szintén ő dolgozott ki.

Edison izzólámpái 1879 végén gyúltak ki először. A 100-150 V-ra készült szénszálas izzólámpák működtetéséhez a helyi igényeket kiszolgáló kis erőművektől néhány száz méteren túl növelni kellett a feszültséget. Edison ezt két sorba kapcsolt dinamóból álló, háromvezetékes egyenáramú rendszerrel oldotta meg. Hamarosan megjelent a váltakozó áram használata, amit az erőművek azért vezettek be, illetve szorgalmaztak, mert műszaki-gazdasági szempontból könnyebb és gazdaságosabb volt szinkrongenerátorokat gyártani és üzemeltetni, amelyek váltakozó áramot termeltek, mint kommutátoros gépeket egyenáram előállítására. A kommutátor azóta is a villamos forgógépek neuralgikus pontja. A fogyasztókészülékek, melyek egyelőre csak ívlámpák és izzólámpák voltak, addig nem vettek tudomást a váltóáramú táplálásról, amíg nem volt túl alacsony a frekvencia, vagyis váltakozó árammal is megfelelően működtek. Fogyasztói reklamációkra csak akkor került sor, amikor olyan alacsony frekvencián kezdték szolgáltatni az elektromos áramot, hogy az a lámpák vibrálását okozta. Az egyenáram hívei, Edisonnal az élen, féltékenyen figyelték a váltakozó áram szárnypróbálgatásait, és kíméletlen konkurenciaharc alakult ki az egyenáramot és váltakozó áramot szolgáltató erőművek tulajdonosai, illetve hívei között.

Az 1880-as évek legelején, bár a villamos világítás már létezett, az Osztrák-Magyar Monarchia közönsége néhány alkalmi kivilágítástól eltekintve egyelőre csak az újságokból ismerte, hogy világszerte milyen óriási eredményeket értek el az elektromos áram gyakorlati felhasználása terén. 1881-ben, az első villamossági kiállításon, Párizsban bemutatott új csodákról, mint Edison nagy világítógépéről, a „Jumbóról”, amely közvetlenül 1200 villanykörtét táplált, vagy Siemens dinamójáról szinte mindenki hallott vagy olvasott, de az emberek mindezt a sok csodát most saját szemükkel láthatták. És hogy az 1883 májusában megnyitott Bécsi Villamossági Kiállítás – melyen a Monarchia és a külföld legjelentősebb elektromos vállalkozásai vettek részt – fényben és technikai újdonságokban nem maradt el a párizsi kiállítás mögött, az nagyrészt a budai Ganz-gyár Elektromos Osztályának volt az érdeme. A kiállításon 475 gyár és feltaláló mutatta be régi és új termékeit.

Magyarországról 14-en jelentkeztek, köztük a Ganz-gyár is. A gyár bemutatott villamos áramfejlesztő gépeket, izzó- és ívlámpákat, mérőműszereket, a mezőgazdaságban és a malomiparban felhasználható villamos hajtású hengerszékeket, jelző és ellenőrző készülékeket. Az Osztrák–Magyar Monarchia vezetőinek, néptömegeinek kitűnő alkalmat nyújtott ez a kiállítás ahhoz, hogy a villamosság addig kevésbé ismert tulajdonságait, felhasználási lehetőségeit megismerjék. Nagyon kevesen sejtették ugyanis, hogy az áram nem csak fényt ad, hanem gépeket hajt, meleget ad és általában minden eddiginél kényelmesebb és olcsóbb ez a láthatatlan erőforrás.

Igen érdekes és a maga nemében egyedülálló volt a Hartleben bécsi könyvkereskedő közreműködésével megrendezett villamossági szakirodalmi kiállítás, ahol a világ minden részén és nyelvén írt elektrotechnikai vonatkozású könyveket és folyóiratokat mutattak be. A legnagyobb visszhangot az a Mechwart–Zipernowsky szabadalom keltette, amelyet „gőzvillamosgép” néven mutattak be. Ez egy gőzgépből és váltakozó áramú generátorból, valamint a hozzá tartozó gerjesztő dinamóból álló, közös tengelyre szerelt és az akkori fogalmak szerint óriási méretű gépcsoport volt. A gép 180-at fordult percenként. A generátor és a gőzgép közös tengelyre való szerelése nagymértékben növelte a gép üzembiztonságát a szíj- vagy kötéláttételű megoldásokhoz képest. Mindezek az akkoriban újdonságnak számító műszaki megoldások igen leegyszerűsítették a gép kezelését is, és nagyra értékelték, hogy a kiállítás ideje alatt semmiféle hiba vagy üzemzavar nem történt.

Edison „Jumbo” nevű dinamója. Az 1881-es Párizsi Elektrotechnikai Kiállításon bemutatott berendezés a kor legnagyobb dinamója volt, amelyet kifejezetten az izzók világításához szükséges áram fejlesztésére alkottak meg Edisonék.

A gép nem csak passzív kiállítási tárgy volt, hanem a kiállítás ideje alatt az Asphaleia színház villamos világításához szolgáltatott áramot. A bíráló bizottság a gép előnyeit így foglalta össze: nagy térmegtakarítás, erős stabilitás, csekély elhasználódás, zaj nélküli, folyamatos működés, csekély felügyeleti szükségesség és egyszerű erőátvitel. A színház fogyasztói 1200-1600 darab Swan rendszerű, 20 normálgyertya fényerejű, Ganz gyártmányú izzólámpából állt. A lámpákhoz a 300 méter távolságban lévő gépcsarnokból 34 mm vastag, 50 cm mélyen a földbe ásott rézrudakon vezették az áramot, amihez 3 tonna vörösrezet használtak fel. Ez is világosan érzékelteti, hogy a villamos erőátvitel e korai rendszere nagy távolságra gazdaságosan nem volt alkalmazható. A színpadi hatás fokozása érdekében a lámpák háromféle színváltozatban lettek felszerelve. A megvilágítás egyenletességét elektromechanikus feszültségszabályozó segítségével érték el, ami kiszabályozta a lámpacsoportok ki- és bekapcsolásakor keletkező áramlökésekből származó feszültségingadozásokat.

A „gőzvillamosgép” megbízhatósága sokak számára hihetetlennek tűnt. Jellemző volt a korabeli közfelfogásra, hogy több oldalról felmerült a gyanú a kiállítás alatt, miszerint a kiállított Ganz gép csak látszólag van üzemben, és a színházi világításhoz szükséges áramot a vállalat által kiállított más gépek szolgáltatják. A villamosenergia-felhasználás igen nagymértékű volt, mert a színház délután 3 órától este 10 óráig folyamatosan játszott, gyakran öt előadást is tartottak naponta. Korabeli újságtudósítások szerint a 12 méter magas színházteremben, minthogy a kellemetlen szagú és jelentős hőmennyiséget fejlesztő gázvilágítást mellőzték, a levegő kellemes volt és tiszta, de mivel a villanylámpák nem fűtötték be a termet, a lenge öltözetű színpadi szereplők előadás közben időnként fáztak. A színház esti előadásain a bécsi udvar, élen a királlyal, kétszer is megjelent. Nagy feltűnést keltett az előkelőségek között Braun bárónak, a Ganz-gyár bécsi képviselőjének kabátja gomblyukába tűzött virágcsokra, amely hol fényesen világított, hol elsötétedett. Az újságírók hiába törték a fejüket, hiába találgattak, nem tudtak rájönni hogy mivel tudta Braun báró a virágcsokrot fénykibocsátásra késztetni. Végül a báró fölfedte a titkot, és megmutatta a zsebében lapuló kis akkumulátort, melyből vékony zsinór vezetett a virágcsokorban elrejtett kis Ganz gyártmányú, Swan-féle izzóhoz. A ki- és bekapcsolás egy higannyal töltött üvegcső billegtetésével történt. A kis virágcsokor időnkénti felvillantása az ügyes szerkezet által szellemes marketingfogásnak bizonyult, melynek hatása nem is maradt eredmény nélkül.

Nagy érdeklődést keltett a malmok részére készített villamos hajtásrendszer is. A kiállítási csarnokban egy lokomobil két generátort hajtott. Az ezekben termelt villamos áramot vékony vezetéken át egy hengerszékhez vezették, amelyet a hozzáépített villanymotor mozgásba hozott. A vezetékbe kapcsolt, ellenállásokkal működő, elektromechanikus szabályozó berendezés biztosította a hajtómotor egyenletes fordulatszámát. Erre azért volt szükség, mert a malmok őrlőhengerei állandó fordulatszámú hajtást igényeltek, viszont változó volt az őrléshez szükséges energia. Az ebből következő változó nyomatékot előtétellenállások ki-és beiktatásával szabályozta az elektromechanikus szerkezet. Kiállították a gyár által készített hajóvilágítási berendezést is, melyből a Lloyd hajótársaság több darabot rendelt. A berendezés egy közös alaplemezen, közös tengelyre szerelt, 750 fordulatú, 10 lóerős gőzgépből, egy generátorból és egy gerjesztő dinamóból állt, amelyek 60 izzólámpa és egy nagy hajólámpa, vagy egy 3000 normál gyertya fényerejű jelzőlámpa táplálására voltak képesek.

A lámpakiállítás az első megrendelők által beküldött, 1000 óra garantált élettartamú, használt izzólámpák hosszú élettartamát volt hivatott demonstrálni. A nagyváradi László-malom 4 izzólámpája már 2330 órát, a budapesti Gizella-malom 4 lámpája 1872 órát világított eredeti helyén. Az egri gőzmalom 42 lámpája közül 4 db 1625 órát volt használatban, 38 pedig 1708 órát, s az izzólámpák mindegyike még jól működött a kiállításon.

A Ganz-gyár szép sikereket ért el elektrotechnikai gyártmányaival a kiállításon, amiért igen magas helyről elismerést is kapott: „…a király megengedte, hogy az 1883. évi bécsi villamos kiállítás alkalmával kifejtett rendkívüli tevékenységéért a budapesti Ganz és Társa gépgyárnak legnagyobb megelégedése fejeztessék ki.” A protokolláris elismerésen túlmenően, nagyobb gyakorlati értéke volt annak, hogy a külföldiek figyelmét is fölkeltette a gyár munkássága, és csakhamar befutottak az első külföldi megrendelések. Romániából, Olasz- és Oroszországból, valamint Szászországból malomvillamosításra, jómódú magánszemélyektől pedig világítóberendezések felszerelésére vonatkozó megrendelések érkeztek elsősorban. A hazai malmok is nagyobb érdeklődéssel fordultak a Ganz felé, különösen Zipernowskynak a malomtulajdonosok képviselői előtt tartott bécsi előadása után, ahol eredményesen meggyőzött több kételkedőt az új világítási rendszer előnyeiről.

Miután az Edison-kirendeltséggel szemben megnyerte a versenytárgyalást, 1883-ban szerelte fel a Ganz a Budapesti Központi Távbeszélőhivatal villamos világítását, ahol 2 db váltakozó áramú generátor összesen 178 db 12 gyertyás, és 12 db 20 gyertyás izzólámpát táplált. E berendezés érdekessége az újszerű szabályozó berendezés. Mivel a távíróhivatalban a különböző napszakokban változott az üzemben tartandó lámpák száma, ezért az áramfejlesztő kapocsfeszültségét a változó terhelésnek megfelelően szabályozni kellett. A kezdetleges feszültségszabályozó rendszer úgy működött, hogy a berendezés tompa hangú csengetéssel adott jelt a gépésznek, ha alacsony volt a feszültség, míg éles csengetéssel, ha magas volt. A gépész ellenállások ki- és bekapcsolásával szabályozta a generátor gerjesztését. Az így „stabilizált” hálózati feszültség megkímélte az izzólámpákat a túl magas feszsültség okozta drasztikus élettartam-csökkenéstől (az izzólámpák élettartama a feszültség 14. hatványával exponenciálisan csökken), valamint csökkentette az energiapazarlást. Az izzólámpákat tetszetős kivitelű, nikkelezett lámpatartókban helyezték el, és mindegyik lámpát külön kapcsolóval szerelték, ami nagy megelégedést eredményezett a tisztviselők között.

Folytatódott a hajóvilágítási berendezések gyártása is. A pulai hadikikötőben a Custozza csatahajót 150, a Budapest és Bécs közötti folyami személyforgalmat lebonyolító Iris nevű gőzöst pedig 60 izzólámpával szerelték fel. Az Elektromos Osztály éves üzleti jelentése is igen kedvező volt. 46 megrendelő jelentkezett elektromos berendezés felszerelésére, és összesen 84 db ív- és 4987 izzólámpát szállítottak 1883-ban. A bölcs vállalatvezetőség adózási okokból mellőzte az Elektromos Osztály üzleti eredményének közzétételét, és ezt a szokását a későbbi években is megtartotta. A kereskedelmi kamara is kedvezően értékelte a vállalat 1882–1883. évi működését: „A villamos világítási gépek gyártásával foglalkozó telep az egyedüli Ausztria-Magyarországon, nemcsak az 1883. évi bécsi villamossági kiállításon, hanem számos más alkalommal is fényes tanújeleit adta magas fokú munkaképességének. Nagyobb világítási berendezéseket eszközölt a gyár 1882-ben a szlatinai sóbányában, az osztrák-magyar államvasút bécsi pályaudvarán, ugyanezen vállalat a budapesti elevátorokban, a Gizella malomban, a Nemzeti Színházban.”

1884-ben a turini kiállításon 500 izzólámpát ellátó, váltakozó áramú világítási rendszert mutattak be. A Torinóban száműzetésben élő Kossuth Lajos is megfordult a kiállításon, és benyomásairól a következőket mondotta az egyik magyar újságírónak. „Tudja mi tetszett nekem a legjobban? – kérdezte Kossuth az újságírótól. – Először vannak itt a köztéren nagy villamos ívlámpák felállítva, és ezeknek a lámpáknak az alsó tányérján ott van a cégjelzés: Ganz és Társa Budapest.” Van valami megható abban, hogy a parádés olasz kiállítást igazán fényessé csak egy budapesti gyár tehette. A kiállítás bíráló bizottsága az első díjat jelképező nagy aranyérmet Edison vállalatának ítélte, de a második díj a Ganz-gyárnak jutott. Az ugyancsak ekkor rendezett Odessza városi kiállításon díszoklevelet, a Melbourne-ben megrendezett villamossági kiállításon aranyérmet kapott a vállalat. Az 1884-ben szerelt nagyobb létesítmények közül a MÁV Budapesti Központi pályaudvar (ma Keleti pu.) villamos világító telepét érdemes kiemelni. Az államvasút igazgatósága már 1882 óta foglalkozott a villanyvilágítás kiépítésének gondolatával, a nagyobb állomásokon és javítóműhelyekben.

Mivel azonban a villanyvilágítás akkoriban még nem volt elterjedve, és a szükséges szakismeretek is csak egy szűk kör birtokában voltak, a vasútigazgatóság önállóan nem mert elindulni a világításkorszerűsítés járatlan útján, ezért a budapesti főműhely próbavilágításának felszerelésére a Ganz-gyárat kérte fel. A műhelyben felszerelt 14 ívlámpa hibátlanul működött, és ugyancsak kifogástalanul világított a Józsefvárosi Teherpályaudvar ívlámpa-világítása is. E kedvező tapasztalatok alapján a vasútigazgatóság elhatározta a Központi pályaudvar villamos világításának kiépítését, aminek kivitelezésével 160 000 Ft szerződött összegért a Ganz-gyárat bízták meg. A pályaudvart 1884. augusztus 16-án adták át a forgalomnak. A villamos világítás kitűnően működött, és az itt szerzett kedvező tapasztalatok nagymértékben hozzájárultak a villanyvilágítás elterjedéséhez Magyarországon és Ausztriában egyaránt.

A pályaudvar világítása ív- és izzólámpákkal történt. A fedett helyiségekben izzólámpákat szereltek fel, összesen 891 darabot, a folyosók, a III. osztályú várótermek, a postakezelő helyiségek, a vonatfogadó csarnok és a pályaudvar környékének megvilágítására 70 db ívlámpa szolgált. Az energiát egy 140 és két 70 lóerős gőzgép szolgáltatta a velük közös tengelyre szerelt egy-egy váltakozó áramú generátorral. A nagyobbik gőzgép, illetve generátor azonos volt a bécsi kiállításon bemutatott „gőzvillamosgéppel”. A házi erőműtelep felszerelésének és üzemeltetésének költségei nem haladták meg lényegesen a gázvilágítás ugyanezen költségeit. Az 1884. évben összesen 60 villamos világítási telepet létesítettek, 260 ív- és 6378 db izzólámpa felszerelésével, 560 000 Ft értékben. Az újságolvasók egyre gyakrabban találkoztak ilyen és ehhez hasonló hirdetésekkel: „Ganz és Társa Vasöntőde és Gépgyár Rt. Elektrotechnikai Osztálya Budapesten. Ajánlja villamosvilágítási berendezéseit, úgy 600 gyertya fényerejű ívlámpáival, mint 20 gyertyafényű izzólámpákkal gyárak, malmok, lakóházak és szabadterek számára. Különlegességek: villamoslámpák mezőgazdasági célokra.”

A Ganz-gyár sikeres szárnypróbálgatásairól szóló cikkünk eddigi részében bemutattuk, mit láthatott az érdeklődő közönség a XIX. század végének elektrotechnikájából. Következő lapszámunkban azt fogjuk meglátni, hogyan vezetett tovább az út a villamos energia szállítási és elosztási problémáinak megoldása felé.

Bláthy Ottó Titusz
(1860. augusztus 11. – 1939. szeptember 26.)

1883. július 1-én lépett a Ganz és Társa Rt. alkalmazásába Bláthy Ottó, aki kinevezését követően azonnal bekapcsolódott a bécsi kiállítással kapcsolatos munkákba. A kiállítást követően az általa addig teljesen ismeretlen elektrotechnikát tanulmányozta, és Maxwell angol tudós matematikai elgondolása alapján a mágneskör tulajdonságait és a mágneses ellenállást vizsgálta az elektromosság területén. Kísérletei során fölfedezte, hogy bizonyos analógiák állnak fenn az elektrotechnika és a mechanika egyes fogalmai között. Ennek alapján a mágneses kör és a mágneses ellenállás fogalmának bevezetésével módszert dolgozott ki a villamos gépek mágnesek köreinek és méreteinek gyakorlati számítására. Javaslatára még abban az évben átalakították az egyenáramú gépek mágneseinek alakját: a pólustekercseket rövidebbre és nagyobb keresztmetszetűre vették. A gépek teljesítménye ezáltal azonos méretek és anyagfelhasználás mellett többszörösére növekedett. Jelentős lépés volt, hogy Bláthy, miután kidolgozta a mágneses körök számításának módszerét, a „gnom” dinamó tervezésénél, 1884-től már az új módszert alkalmazta. Szintén 1883-ból származik Bláthy első szabadalma, a higanykapcsolós feszültségszabályozó, melyet a későbbi világítórendszerek generátorainál alkalmaztak.

ÁramtermelésBláthy OttóEdisonGanz


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem

Kapcsolódó