Классон Р.Э. на Охтинском пороховом заводе 1893-1897 г

По возвращении из-за границы в 1893-м Классоны стали жить на Охте под Петербургом, где наш герой поступил на штатную должность начальника мастерской Охтинского казенного порохового завода с месячным окладом 97 руб. Он формально оставался в этой должности до своего увольнения в 1897-м. По существу же работал помощником электротехника, именуясь так в постановлениях, которые записывались в журнал хозяйственного комитета завода. А на должность электротехника годом ранее был назначен Владимир Николаевич Чиколев . Он еще с 1876 года, будучи специалистом Главного артиллерийского управления, электрифицировал и механизировал небезопасные пороховые производства на Охте. "Заслуженный электротехник" (правда, окончивший гуманитарный МГУ) В.Н. Чиколев станет, можно сказать, очередным учителем молодого Р.Э. Классона, после В. Линдлея во Франкфурте. В 1879-м при участии В.Н. Чиколева был организован VI, электротехнический отдел при ИРТО (Императорском Русском техническом обществе) , и наш герой станет затем его активным членом. В 1880-м, после проведения в Петербурге первой Всероссийской электротехнической выставки , где VI отделу ИРТО удалось заработать неплохие деньги (1200 руб.), было организовано издание журнала "Электричество", и В.Н. Чиколев стал его первым редактором. А Р.Э. Классон, окончив Технологический институт и поработав за границей, - опять же активным автором "Электричества". Как вспоминал в 1926-м Николай Иванович Языков , познакомившийся с Робертом Классоном еще в 1889-м в Технологическом институте, работая с ним вместе в механических мастерских, поступил последний на Охтинские пороховые заводы в Ново-Эфирный отдел. То есть, как ни странно, не электротехником, а химиком: Россия в то время не имела и не могла иметь таких знающих электротехников, но, в силу обстоятельств, пришлось Р.Э. заняться химией, к которой он никакой склонности не имел. Большую часть времени суточного дежурства Р.Э. проводил в машинном отделении, и мы с ним проделывали массу опытов, к которым он был особенно склонен. Осмотревшись на заводе, Р.Э. решил, что здесь ему делать нечего, и если бы не случай, то Охтенские заводы больше не увидели бы Роберта Эдуардовича. Как только, через два-три месяца, Р.Э. занял место главного электротехника на заводе, (В.Н. Чиколев, по-видимому, решил перепоручить Классону свои обязанности электротехника на Охтенских пороховых заводах, продолжая служить в Главном артиллерийском управлении. Формально он уволился с завода лишь в 1895-м. МК ) сразу же сказалась богато одаренная натура Р.Э., способная разбудить, оживить и заинтересовать всех тем, чем он жил. Р.Э. прочитал несколько докладов в Общественном собрании при заводе, сопровождая их опытами с Рентгеном, токами Тесла высокой частоты и напряжения, и публика стала ломиться в Общественное собрание, которое из себя до сих пор представляло только место для выпивки офицерства. Нужно был видеть, каким орлом носился Р.Э. на своем велосипеде "Адлер", вечно спеша побывать везде, на громадной площади завода (здесь и далее цитируется по сборнику МОГЭС - "Памяти Р.Э. Классона"). фото (класс) 017 Р.Э. Классон на Охтенском пороховом заводе Р.Э. Классон (четвертый слева в первом ряду) с группой сотрудников на Охтенских пороховых заводах Существовало в Петербурге и акционерное "Общество электрического освещения 1886 г." , но почему-то наш герой сразу туда не попал. Позволим предположить, что Охтинские пороховые заводы предложили ему служебную квартиру здесь же, на Большой Охте, и он, будучи уже обременен семьей, согласился на этот, возможно временный, вариант. Н.И. Языков так продолжает "линию охтинской жизни" Роберта Эдуардовича: Как только Р.Э. осмотрелся на новом месте, он начал проводить свою заветную мечту: применить трехфазный ток для передачи энергии на расстояние и заменить громоздкую, неудобную и невыгодную канатную передачу электромоторами трехфазного тока <...> В этом случае помогла Р.Э. его неукротимая воля и рвавшаяся наружу энергия. Он путем целого ряда докладов с цифрами в руках и с еще большим количеством их в голове, в конце концов, убедил всех в своей правоте, и вопрос пошел в верхи. Немало крови испортил Р.Э., доказывая и там все выгоды новой установки. Никто не верил, т.к. никто ничего подобного не видел. Пришлось проделать несколько опытов в маленьком масштабе, чтобы публика, если не головой, то руками, убедилась бы, что здесь не мистификация, а действительность. Наконец, и здесь убедить удалось, и Р.Э. получил разрешение заказать два генератора трехфазного тока, мощностью 300 и 400 л.с., напряжением 2200 вольт.

А теперь об удивительной способности нашего героя взбаламучивать болото мелкого и среднего чиновничества: Видя всюду недоверие к его делу и мучаясь медленностью проведения в жизнь всех его начинаний, он, и после полученного разрешения, не давал покоя всем чиновникам в Артиллерийском ведомстве , опасаясь задержки благодаря их халатности. Я уверен, что немногие чиновники были спокойны при его появлении в Управлении. Наконец он нашел для себя защитника в лице Начальника Управления генерала Альтфатера , который одним росчерком пера положил предел всем опасениям. Но известно, что жизнь делают не Альтфатеры, а мелкие сошки, сидящие за трехногим столом. И вот, заручившись согласием Начальника Управления, Р.Э. начал выбивать пух из этих чиновников. Несмотря на его настойчивость все-таки дело заказа протаскалось около трех месяцев.

Как-то приезжает Р.Э. сияющий, входит в контору, держа высоко шляпу над головой, и сообщает, что вчера он получил письмо из Швейцарии от "Эрликона" с подтверждением принятого заказа. Сколько Р.Э. послал еще писем Эрликону, не знаю, но нам было известно, что представитель Эрликона - Цейтшель неоднократно справлялся, не горит ли завод, что такая спешка.

Главное - Классон и Альтфатер - два лютеранина, прекрасно поняли друг друга: именно в мирской, созидательной деятельности (в т.ч. и в электротехнике, как тогда именовалась электроэнергетика) человек должен искать пути спасения и служения Богу. Правда, Р.Э. Классон какое-то время "поклонялся" и "божку" Карлу Марксу .

И апофеоз дела, описанный тем же Н.И. Языковым: Настоящее торжество было впереди, когда начали подвозить машины. Вот тут-то Р.Э. совершенно не знал усталости. Мало того, что он целые дни проводил в турбинном доме, но даже после окончания службы, слетав на велосипеде домой на Охту (4 версты) пообедать, вновь прилетал на работу, издали подавая сигнал, что он едет. <...> Наступил день пуска, выбран был праздник, когда некоторые мастерские завода стояли. Что переживал в это время Р.Э., понять нетрудно: малейшая неудача грозила большими осложнениями на завтра, т.к. канатные передачи были сняты. Но к счастью Р.Э. и всех его единомышленников, все пошло хорошо и на другой день моторы заменили уже часть паровых машин. Р.Э. с четырех часов утра был уже на заводе, и мы с ним летали на велосипедах от одного мотора к другому, осматривая, ощупывая и обнюхивая их. Р.Э. радовался как ребенок, да и нельзя было не радоваться. Встретившись на Охтинских пороховых заводах с Н.И. Языковым , своим знакомым по Технологическому , наш герой не расставался с ним до 1926-го, т.е. до самой своей смерти. Это стало большой удачей для нас: последний, как мы убедились и еще убедимся, оставил весьма живописные воспоминания о своем талантливом сверстнике (родились они оба в 1868-м). Поясним здесь, что в турбинном доме на р. Охте, давно были установлены старые водяные турбины системы Жирара и Жонваля, которые постепенно заменялись паровыми машинами, и Р.Э. Классон решил вдохнуть в эти турбины вторую жизнь.

При строительстве Охтинских пороховых заводов в середине 1860-х идея передавать от них нагрузку по проволочным канатам была задумана и реализована известным ученым И.А. Вышнеградским . "Самой замечательной работой Ивана Алексеевича в области практического машиностроения была постройка Охтенского порохового завода, для которого покойный устроил двигатель (три турбины Жонваля по 140 сил каждая) и проволочную передачу работы от двигателя к отдельным пороховым фабрикам, выстроенным на протяжении нескольких верст, в расстоянии 25 сажень одна от другой, и многие исполнительные механизмы. Эта работа выполнялась в половине шестидесятых годов", - напоминал В.Л. Кирпичев в статье "Иван Алексеевич Вышнеградский, как профессор и ученый", опубликованной в "Вестнике общества технологов" (1895, N6). По-видимому, затем, при расширении производства, одна из трех турбин Жонваля была заменена более мощной турбиной системы Жирара в 250 л.с. Как упоминал Р.Э. Классон, в 1893-м все фабрики, приводимые в движение турбинами, прекратили работу за ненадобностью, и нужно было подумать о другом применении водяной силы. Наш герой, участвовавший в испытаниях передачи энергии реки Неккар на расстояние в 170 км до Франкфурта, путем преобразования ее в электроэнергию на трехфазном токе, естественно, представлял себе именно такой дальнейшую модернизацию энергоснабжения Охтинского завода. Здесь новые цеха оказались удаленными от гидросиловой установки до 2-3 километров, и прежними проволочными канатами до них было не дотянуться. В 1895-м на основании предварительного проекта, составленного В.Н. Чиколевым и Р.Э. Классоном, Главная распорядительная комиссия по перевооружению армии разрешила устроить на Охтинском заводе "электрическую передачу движения из турбинного дома в мастерские заводов". Сметная стоимость работ составила 81 тыс. руб. Воздушную линию и механическое оборудование смонтировали хозяйственным способом, а поставки электрической техники и ее монтаж сдали с торгов. Все поставки оборудования для электростанции и силового хозяйства цехов выиграли фирма "Эрликон" (генераторы, два динамо-мотора постоянного тока для зарядки аккумуляторной батареи, пара электродвигателей небольшой мощности и дуговые лампы для освещения машзала), фирма "Шуккерт" и фирма "Сименс и Гальске" (электродвигатели, трансформаторы, распределительные щиты, выключатели, разрядники и прочее). Последняя фирма располагала самым большим электротехническим заводом в России. Такое распределение заказов позволило снизить стоимость всей установки и достичь наибольшего КПД по машинам. За схему электрификации была выбрана система трехфазного тока с высоким напряжением в 2000 и низким в 110 вольт. Правда, при этом потребовалось разбить осветительную нагрузку на три примерно равные части соответственно по трем фазам. В проекте было принято раздельное питание силовой и световой нагрузки, с обеспечением в то же время возможности соединения секций шин, питающих оба вида нагрузки. Кроме того, требовались повышенные меры предосторожности на электрических линиях. Р.Э. Классон сразу высказал принципиальное, прогрессивное утверждение, что современная техника дает вполне надежные средства для того, чтобы в отношении токов высокого напряжения опасность была минимальной и не превосходила опасности от многих других технических приспособлений, как-то: канаты, ремни, подъемные машины.

Правда, как показал в дальнейшем опыт эксплуатации оборудования Бакинских электростанций , заводские защитные средства и измерительные приборы не всегда выдерживали даже нормированного напряжения, поэтому ему с коллегами приходилось их предварительно испытывать при повышенных параметрах! Что касается опасности низкого напряжения, то обыватель должен быть защищен от поражения им изолированными проводами, безопасными розетками и т.д. В частности последняя должна иметь такую конструкцию, чтобы любознательный ребенок не мог засунуть в нее проволоку или гвоздь. Что же было сделано на Охтинских пороховых заводах с точки зрения безопасности? Наш герой подробно описал эти меры в журнале "Электричество" (N19 за 1897 год). Вот, что касается безопасной эксплуатации ЛЭП напряжением 2 киловольта, протянутой от "турбинного дома" и машинного здания в заводские цеха: Воздушная линия высокого напряжения проходит по всему заводу и тянется на 2 версты в одну сторону и на 2 версты в другую и третью. Ввиду опасности, которую представляет обрыв проволоки с высоким напряжением, были приняты все меры к тому, чтобы предотвратить разрыв или, по крайней мере, сделать его безопасным для прохожих. Проволока была употреблена кремнистой бронзы с сопротивлением на разрыв в 40-42 кг на мм2. Проводимость такой проволоки, несмотря на ее высокие механические свойства, была около 98% проводимости чистой меди. Провода были протянуты заранее осенью 1895 г. и простояли зиму перед тем, как по ним пустят ток. Случайные слабые места должны были обнаружиться во время морозов, когда линия подвергается наибольшему натяжению. Всюду, где провода проходят над дорогами или вообще над местностью, где ходят люди, под проводами была повешена предохранительная сетка из стальной проволоки, соединенная через столб с землею. Так что провод, не удержавшийся почему-либо внутри сетки и соскользнувший с нее на землю, не представляет уже опасности, если он хотя бы в одной точке касается сетки, а это было обеспечено достаточной шириной сетки. <...> Столбы, несущие провода с высоким напряжением, имеют ярко-красный поясок на нижней части, красную верхушку и красный кронштейн для поддержания сетки, так что линия высокого напряжения не может быть случайно принята за линию низкого напряжения. Телефонные линии везде перекрещивались под прямым углом, и под ними протягивались дополнительные сетки, если они шли над проводами высокого напряжения. Сейчас предохранительные сетки под проводами ЛЭП уже не подвешивают: это почему-то стало считаться излишней мерой предосторожности. Если провод все же оборвался, то при его касании поверхности грунта или дороги должна сработать защита от "короткого замыкания на землю". Правда, это происходит далеко не всегда. У взрослых должно хватить ума обойти упавший провод и тем самым не попасть под т.н. "шаговое напряжение", а как быть с любознательными детьми? В советское время сей сюжет был отражен в фильме "Опасно для жизни". В общем, оставляем за историками электротехники дополнительно исследовать актуальность этого важного вопроса. А вот применение на электростанциях такой радикальной меры безопасности в отношении персонала как заземление корпусов оборудования в конце XIX века еще дискутировалось. Позволим себе привести по этому поводу пространную цитату из той же статьи Р.Э. Классона в "Электричестве": "В С.-Петербурге на некоторых установках этот вопрос решен в одном, на других - в другом смысле. Например, на Охтенских пороховых заводах корпуса всех генераторов и трансформаторов надежно соединены с землею особыми проводами, а на одной станции в городе (тоже на 2000 в напряжения) наоборот трансформаторы ставятся на стеклянные подставки. Я лично убежденный сторонник соединения корпуса машин с землею и притом в силу следующих соображений. На станции надо, прежде всего, обезопасить от несчастных случайностей при уходе за машинами. При работе генераторов машинист часто пробует рукой, не греются ли подшипники. Не делать этого он не может. Если изоляция обмотки якоря вдруг в одном месте будет пробита, то корпус примет напряжение соответственного места провода, если он изолирован от земли, и больше не будет никаких явлений, которые могли бы указать машинисту, что произошла порча. Если пол машинного здания обыкновенный плитный, то при ощупывании подшипников рукой ток из корпуса устремится через руку и тело машиниста в землю, а это может иметь печальные последствия. При соединении корпуса с землею это произойти не может, т.к. провод, соединяющий корпус с землею, представляет гораздо меньше сопротивления, чем тело человека. <...> Когда писались эти строки, в Elektrotechnische Zeitschrift от 29 июля 1897 г. появился проект правил, выработанных в Англии особой технической комиссией при Торговой Палате для установок с токами высокого напряжения. Первый параграф этих правил гласит: "Фундаментные болты и корпуса всех генераторов должны быть надежно соединены с землею". Последние строки подтверждают, что Р.Э. Классон внимательно следил за иностранной научно-технической литературой. И главным для него было, чтобы техника применялась самая передовая. Этого критерия Р.Э. Классон потом придерживался всю жизнь. "Водяную силу" он тоже приспособил на новом техническом уровне: "К сожалению, на Охтенском заводе нельзя было применить непосредственного соединения [динамо-машины с валом гидротурбины], преимущества которого перед ременными и канатными передачами бесспорно велики, ввиду того, что турбины уже имелись и по конструкции они были совершенно не приспособлены к непосредственному соединению с динамо-машинами и число оборотов так невелико (50 и 65 в минуту), что динамо-машины пришлось бы заказывать специальных тихоходных типов, которые, как известно, гораздо [больше и потому] дороже обыкновенных". Р.Э. Классон воплотил изящнейшее техническое решение: "Поэтому динамо-машины приводятся с помощью двойной передачи, сначала канатной от турбин к главному приводному валу, а затем от вала - ременной к динамо-машинам. Приводной вал, расположенный на стене турбинного дома, снабжен муфтами, с помощью которых каждая турбина может вращать не только свою часть приводного вала с соответствующей динамо- машиной, но и соседнюю, так что каждая турбина может вращать любую динамо-машину или даже обе вместе". Было реализовано и не менее изящное техническое решение по регулированию нагрузки, а также механизирована вся эта процедура: Соответственно нагрузке меняется и возбуждение [обмотки ротора], регулирование производится помощью ручного и автоматического реостатов на распределительном щите. Измерение работы генераторов производится ваттметрами, непосредственно показывающими число киловатт, отпускаемых во внешнюю цепь. Кроме того, на каждую цепь поставлены амперметры и вольтметры для суждения о равномерности нагрузки в отдельных фазах. Как известно, для параллельного соединения машин переменного (и трехфазного) тока требуется не только равенство напряжений обеих машин, но, кроме того, одинаковое число перемен (Частота тока, по-современному. МК ) и совпадение фаз во времени.

Для достижения этого на распределительном щите имеется особый "уравнитель фаз", на котором поставлены две лампы, питаемые током от обеих машин одновременно. При несовпадении фаз лампы горят ярко, т.к. у их зажимов имеется достаточно высокая разность потенциалов, равная при полном несовпадении фаз двойному напряжению (трансформированному) каждой динамо-машины. При совпадении фаз по времени разность потенциалов равна нулю, и лампы тухнут. Если число оборотов, или что то же [самое], число периодов не вполне одинаково у обеих машин, то лампы то загораются, то тухнут. Чем ближе подходят обороты к равенству, тем эти потухания становятся все более медленными и продолжительными, и при полном совпадении периодов лампы вовсе потухают. В этот момент включают выключатель, и машины соединены параллельно. Напряжение в машинах теперь общее, и каждая динамо отдает в общую сеть столько работы, сколько ей доставляет турбина. Увеличивая приток воды в одной турбине и уменьшая его в другой, мы постепенно перемещаем нагрузку на первую, и когда нагрузка второй дойдет до нуля, ее можно выключить. Параллельное соединение машин совершается очень легко и без всяких колебаний в напряжении минут в 5-7, так что переход от одной машины к другой, совершающийся обыкновенно два раза в день, происходит совершенно незаметно. Я уже упоминал, что турбины остались старые, поставленные в 1868 г., и потому к ним нельзя было предъявлять строгих требований относительно регулирования числа оборотов и высокого к.п.д. Поэтому я на них подробно останавливаться не буду, укажу только на те приспособления, которые пришлось сделать для поддержания нормального числа оборотов. Только большая [мощностью] 250 л.с. турбина [была] снабжена регулировкой числа действующих лопаток. Но она в конструктивном отношении оказалась неудовлетворительной, и вообще ход турбин можно было регулировать только поднятием и опусканием щитов, подводящих воду в турбины. Далее в статье, опубликованной в журнале "Электричество", описывалась механизация регулирования нагрузки турбин и погашения их избыточной мощности при внезапном сбросе этой нагрузки (чтобы они не пошли в опасный разгон). Между прочим, через несколько лет в Москве, на Раушской станции Р.Э. Классону пришлось опять столкнуться с проблемой параллельной работы, но уже паровых машин, и регулирования их нагрузки. Оказывается, заграничные заводы этого обстоятельства еще не знали! И опять нашему герою пришлось на ходу придумывать нечто оригинальное. Но об этом мы расскажем в главе В Москву, в Москву, в Москву . В 1896-м вышла занимательная книга "заслуженного электротехника" В.Н. Чиколева "Не быль, но и не выдумка. Электрический рассказ". И в приложении к ней были опубликованы несколько тяжеловесные по стилю, в отличие от легкого изложения главного автора, два трактата "начинающего электротехника" Роберта Классона . Первый трактат именовался так - "Постоянные, переменные и трехфазные токи: их характерные свойства и область применения". В ней наш герой педантично систематизировал недостатки и преимущества трех систем генерации, передачи, распределения и применения электричества. И прочил большое будущее трехфазным токам для генерации, передачи на большие расстояния и распределения больших мощностей: Настоятельная потребность иметь систему передачи и распределения электрической энергии, соединяющую в себе преимущества постоянных и переменных токов, повела к выработке (почти одновременно несколькими изобретателями) многофазных токов, из которых техническое применение получили главным образом трехфазные токи, далеко, впрочем, еще не достигшие окончательных конструктивных форм. Трехфазные токи являются системой передачи силы par excellence [(в высшей степени)], при них можно достичь столь же высоких напряжений, как и при переменных токах. При одной и той же потере в проводах вес меди при них на 25% меньше чем при простых переменных токах. Двигатели трехфазного тока, при крайней простоте и прочности конструкции, сходны по работе с лучшими шунтовыми двигателями [постоянного тока], но при одинаковых размерах допускают больший перегруз, и скорость вращения их подвержена меньшим колебаниям. Хорошо построенные двигатели трехфазного тока сравнительно больших сил дают высокий коэффициент полезного действия, трудно достижимый в несколько более сложных двигателях постоянного тока. Наоборот, если двигатели очень малосильны (менее двух [лошадиных] сил), преимущество в отдаче на стороне двигателей постоянного тока. Но это превосходство уменьшается по мере увеличения двигателя, и за известным пределом это соотношение меняется в пользу трехфазных токов. Отсутствие коллектора и щеток позволяет ставить эти двигатели где угодно, не опасаясь искрообразования. Так же как простые переменные, трехфазные токи могут быть употреблены для освещения, но тут сказывается недостаток этой системы, пока еще не устраненный: для равномерности напряжения во всех трех ветвях и для получения высокого коэффициента полезного действия трансформаторов необходимо, чтобы нагрузка всех ветвей была приблизительно одинакова. Есть уже указания на то, что этот недостаток вскоре будет устранен, но пока с ним приходится считаться, и он служит препятствием к быстрому распространению трехфазных токов. Минувший 1894 год, впрочем, ознаменовался именно значительным развитием технических применений трехфазных и отчасти двухфазных токов, как в Европе, так и в Америке, которая и в этой области опережает нас. Подводя итоги, Р.Э. Классон сделал философские обобщения, которые вполне актуальны даже сегодня: "Нельзя говорить, что тот или другой ток выгоднее или лучше остальных, и нельзя резко разграничить область их применения, а надо рассматривать каждый частный случай со всеми его конкретными условиями, взвешивать их относительное значение и на основании этого решать, какой ток и какая система распределения энергии в данном случае наивыгоднейшая. Техника, а тем более электротехника, не допускает готовых, раз навсегда установленных рецептов, которые быстро становятся оковами при ее непрерывном, поступательном движении или при перемещении ее центра тяжести. В частности в вопросе о сравнительных преимуществах тех или других токов задача электротехников состоит не в пользовании исключительно одним видом электрической энергии в ущерб другим, а в возможном слиянии преимуществ каждого из них помощью легкого и удобного способа превращения энергии из одного вида в другой".

Действительно, более чем за век после публикации этого трактата преобразовательная техника прогрессировала неимоверно (как и трехфазные системы генерации, передачи, распределения и потребления электричества). Например, весьма компактные силовые тиристоры на полупроводниках позволяют с малыми потерями энергии преобразовывать трехфазный ток в постоянный и наоборот. И поэтому эта техника может применяться не только на силовых преобразовательных подстанциях (например, под Выборгом при экспорте электроэнергии из России в Финляндию), но и на трансформаторных подстанциях железных дорог, которые хотя и питаются трехфазным током, тем не менее, дают возможность электровозам полноценно использовать преимущества постоянного тока в своих тяговых двигателях. Благодаря тиристорам здесь же возможна и так называемая рекуперация энергии, когда

Ссылки: