Свеча Яблочкова

Материал из Ртищевской краеведческой энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Основная статья: Яблочков, Павел Николаевич.
Свеча Яблочкова
Артимарка Ртищево. 130-летие изобретения «Свечи Яблочкова»(2006, № 27)
Артимарка Ртищево. 130-летие изобретения «Свечи Яблочкова»
(2006, № 27)
Тип

электрическая угольная дуговая лампа

Изобретатель/
разработчик

Павел Николаевич Яблочков

Начало
производства

15 апреля 1876

Окончание
производства

после 1881 года

Стоимость

ок. 20 копеек (кон. XIX века)

Свеча Яблочкова — один из вариантов электрической угольной дуговой лампы, изобретённый в 1876 году Павлом Николаевичем Яблочковым.

История создания и применения

Первые опыты с электрическим освещением Павел Николаевич Яблочков начал проводить ещё в своей московской мастерской в 1872 и 1873 годах. Учёный работал тогда с регуляторами разных систем, а затем с вышедшей в то время угольной лампой А. Н. Лодыгина. Яблочков брал тонкие угольки и помещал их между двумя проводниками. Для того чтобы уголь не сгорал, Яблочков обматывал его волокнами горного льна. Идея была в том, чтобы уголь, накаливаясь не сгорал, а накаливал только окружающий его горный лён. Хотя эти опыты были неудачными, они подсказали Яблочкову идею применения в электрическом освещении глины и других подобных материалов.

В 1875 году во время одного из многочисленных опытов по электролизу растворов поваренной соли параллельно расположенные угли, погружённые в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга. Тотчас между ними вспыхнула электрическая дуга, на короткий миг осветившая ярким светом стены лаборатории. Это натолкнуло Павла Николаевича на мысль о создании более совершенного устройства дуговой лампы без регулятора межэлектродного расстояния — будущей «свечи Яблочкова». В октябре того же года Яблочков уехал за границу. Оказавшись в Париже он устроился на работу в мастерские физических приборов профессора Антуана Бреге. Однако его не покидала мысль о создании дуговой лампы без регулятора.

К началу весны 1876 года Яблочков завершил разработку конструкции электрической свечи и 23 марта того же года получил на неё французский патент за № 112024, содержащий краткое описание свечи в её первоначальных формах и изображение этих форм. Свеча Яблочкова оказалась проще, удобнее и дешевле в эксплуатации, чем угольная лампа Лодыгина, она не имела ни механизмов, ни пружин.

15 апреля 1876 года Яблочков принял участие в выставке физических приборов, которая открылась в Южном Кенсингстоне (Лондон). Там учёный выступал как в качестве представителя фирмы Бреге, так и самостоятельно — экспонировал свою свечу. Лондон стал местом первого публичного показа нового источника света. На невысоких металлических постаментах, установленных на большом расстоянии друг от друга, Яблочков поставил четыре своих свечи, обёрнутых в асбест. К светильникам был подведён ток от динамо-машины, находившейся в соседнем помещении. Поворотом рукоятки ток был включён в сеть, и тотчас обширное помещение залил очень яркий, чуть голубоватый электрический свет. Многочисленная публика пришла в восторг.

Парижский ипподром, освещённый свечами Яблочкова
Рекламный плакат «Электрическое освещение системы Яблочкова. Производство Stirnemann & C° Цюрих», 1880-е годы
Лондонская улица, освещённая свечами Яблочкова
Общая схема электрического освещения Яблочкова: фонарь на 4 свечи с коммутатором, питаемый от динамо-машины Грамма

Успех свечи Яблочкова превзошёл ожидания. Вся мировая печать, в особенности техническая, была полна сведениями о новом источнике света. Газеты выходили с заголовками: «Вы должны видеть свечу Яблочкова»; «Изобретение русского отставного военного инженера Яблочкова — новая эра в технике»; «Свет приходит к нам с Севера — из России»; «Северный свет, русский свет, — чудо нашего времени»; «Россия — родина электричества» и т. д.

В конце лета 1876 года Яблочков вернулся из Лондона в Париж, где его познакомили с инженером и предпринимателем Луи Денейрузом. Для практической реализации своих изобретений и организации производства электрических свечей во Франции, по совету Антуана Бреге, Яблочков заключил с Денейрузом договор, на основании которого тот создал компанию «Syndicat d’etude d’eclairage electrique procedes Jablochkoff». Эта компания помимо производства свечей, вела также работы по установке первичных двигателей и динамомашин для осветительных установок со свечами Яблочкова и полное их оборудование. В первые годы своего существования экспортный оборот компании составил более 5 млн франков. Сам Павел Николаевич, уступив право на использование своих изобретений владельцам компании, как руководитель её технического отдела, продолжал трудиться над дальнейшим усовершенствованием системы освещения, довольствуясь более чем скромной долей от огромных прибылей компании.

Первая установка освещения свечами Яблочкова была устроена в феврале 1877 года в «Salle Marengo» магазина Лувр и состояла из 6 свечей, питаемых двумя машинами «Alliance». Во время действия их наблюдалось мерцание, объясняемое неоднородностью углей и колебаниями числа оборотов двигателя, и дребезжание колпаков («пение» свечи). В фонарях приходилось часто менять свечи после их выгорания, а для того, что бы помещение не оставалось при этом в темноте, оказалось нужным устроить особое приспособление для смены ламп.

Для расширения производства электрических свечей необходимо было решить несколько проблем, главной из которых была проблема обеспечения осветительных установок генераторами переменного тока. Первым шагом в этом направлении было построение мастерскими бельгийского изобретателя Зиновия Теофиля Грамма особого коммутатора, который присоединялся к машине постоянного тока; однако это было лишь частичным разрешением задачи. В 1877 году Грамм выпустил первые машины переменного тока для питания свечей Яблочкова. При помощи этих машин удобно было питать четыре обособленных цепи, в каждую из которых можно было включать несколько свечей. Машины были рассчитаны на электрические свечи в 100 карселей, то есть силой света 961 кандела.

Вслед за магазином Лувр свечи Яблочкова были установлены на площади перед зданием Парижской оперы, в мае 1877 года они впервые осветили одну из магистралей столицы — Avenue de l’Opera. Жители французской столицы в начале сумерек толпами стекались полюбоваться гирляндами белых матовых шаров, установленных на высоких металлических столбах. И когда все фонари разом вспыхивали ярким и приятным светом, публика приходила в восторг. Не меньшее восхищение вызывало освещение парижского крытого ипподрома. Его беговая дорожка освещалась 20 дуговыми лампами с отражателями, а места для зрителей — 120 электрическими свечами Яблочкова, расположенными в два ряда.

17 июня 1877 года свечи Яблочкова установили на Вест-Индских доках в Лондоне, несколько позже свечи Яблочкова осветили часть набережной Темзы, мост Ватерлоо, отель «Метрополь», Гатфильдский замок, Вестгейтские морские пляжи. Почти одновременно с Англией свечи Яблочкова вспыхнули в помещении торговой конторы Юлия Михаэлиса в Берлине. Новое электрическое освещение с исключительной быстротой завоевало Бельгию и Испанию, Португалию и Швецию. В Италии им осветили Колизей, Национальную улицу и площадь Колона в Риме, в Вене — парк Фольскгартен, в Греции — Фалернскую бухту. На Американском континенте «русский свет» впервые вспыхнул в 1878 году в Калифорнийском театре (California Theatre; ныне не существует) в Сан-Франциско. 26 декабря того же года свечи Яблочкова осветили магазины Винемара в Филадельфии; затем улицы и площади Рио-де-Жанейро и городов Мексики. Появились они в Дели, Калькутте, Мадрасе и ряде других городов Британской Индии. Даже персидский шах и король Камбоджи осветили «русским светом» свои дворцы.

В России первая проба электрического освещения по системе Яблочкова была проведена 11 октября 1878 года. В этот день были освещены казармы Кронштадтского учебного экипажа и площадь у дома, занимаемого командиром Кронштадтского морского порта. Спустя две недели, 4 декабря 1878 года, свечи Яблочкова — 8 шаров, впервые осветили Большой театр в Санкт-Петербурге. Газета «Новое время» в номере от 6 декабря писала:

« …внезапно зажгли электрический свет, по зале мгновенно разлился белый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором цвета и краски женских лиц и туалетов сохраняли свою естественность, как при дневном свете. Эффект был поразительный. »

Ни одно из изобретений в области электротехники не получало столь быстрого и широкого распространения, как свечи Яблочкова. Это был подлинный триумф русского инженера.

Компании по коммерческой эксплуатации свечи Яблочкова были основаны во многих странах мира. Свечи Яблочкова появились в продаже и начали расходиться в громадном количестве, так, к примеру, предприятие Бреге ежедневно выпускало свыше 8 тысяч свечей. Каждая свеча стоила около 20 копеек.

Успех освещения по системе Яблочкова вызвал панику среди акционеров английских газовых компаний. Они пустили в ход все средства, вплоть до явных обманов, клеветы и подкупов, чтобы дискредитировать новый способ освещения. По их настоянию английский парламент учредил в 1879 году даже специальную комиссию с целью рассмотрения вопроса о допустимости широкого использования электрического освещения в Британской империи. После длительных дебатов и выслушивания свидетельских показаний члены комиссии так и не пришли к единому мнению по этому вопросу.

В 1877 году русский морской офицер А. Н. Хотинский принимал в Америке крейсеры, строящиеся по заказу России. Он посетил лабораторию Т. Эдисона и передал ему лампу накаливания А. Н. Лодыгина и «свечу Яблочкова» со схемой дробления света. Эдисон внёс некоторые усовершенствования и в ноябре 1879 года получил на них патент как на свои изобретения. Яблочков выступил в печати с жёсткой критикой, заявив, что Томас Эдисон украл у русских не только их мысли и идеи, но и их изобретения. Профессор В. Н. Чиколев писал тогда, что способ Эдисона был не нов и обновления его ничтожны.

Прошедшая в 1881 году в Париже Международная электротехническая выставка, показала, что свеча Яблочкова и его система освещения начали терять своё значение. Хотя изобретения Яблочкова получили высокую оценку и были признаны постановлением Международного жюри вне конкурса, сама выставка явилась триумфом лампы накаливания, которую Т. Эдисон довёл до практического совершенства ещё к 1879 году. Она могла гореть 800—1000 часов без замены, её можно было много раз зажигать, гасить и снова зажигать. К тому же она была и экономичнее свечи. Всё это оказало сильное влияние на дальнейшую работу Павла Николаевича. Начиная с 1882 года он целиком переключился на создание мощного и экономичного химического источника тока.

Свеча Яблочкова в России

В 1878 году Яблочков решил вернуться в Россию, чтобы заняться проблемой распространения электрического освещения. На родине он был восторженно встречен как изобретатель-новатор. Вскоре после приезда изобретателя в Санкт-Петербург была учреждена акционерная компания «Товарищество электрического освещения и изготовления электрических машин и аппаратов П. Н. Яблочков-изобретатель и К°», в числе акционеров которой были промышленники, финансисты, военные — поклонники электрического освещения свечами Яблочкова. Содействие изобретателю оказывали генерал-адмирал Константин Николаевич, композитор Н. Г. Рубинштейн и другие известные лица. Компания открыла свой электротехнический завод на Обводном канале.

Первая проба электрического освещения по системе Яблочкова была проведена в России 11 октября 1878 года. В этот день были освещены казармы Кронштадтского учебного экипажа и площадь у дома, занимаемого командиром Кронштадтского морского порта. Спустя две недели, 4 декабря 1878 года, свечи Яблочкова — 8 шаров, впервые осветили Большой театр в Санкт-Петербурге. Газета «Новое время» в номере от 6 декабря писала:

« …внезапно зажгли электрический свет, по зале мгновенно разлился белый яркий, но не режущий глаз, а мягкий свет, при котором цвета и краски женских лиц и туалетов сохраняли свою естественность, как при дневном свете. Эффект был поразительный. »

Весной 1879 года товарищество «Яблочков-изобретатель и К°» соорудило ряд установок электрического освещения. Большинство работ по установке электрических свечей, разработке технических планов и проектов проводилось под руководством Павла Николаевича. Свечи Яблочкова, изготовляемые парижским, а затем петербургским заводом общества, зажглись в Москве и Подмосковье, Ораниенбауме, Киеве, Нижнем Новгороде, Гельсингфорсе (Хельсинки), Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске, Архангельске, Полтаве, Красноводске, Саратове и других городах России.

С наибольшим интересом изобретение П. Н. Яблочкова было встречено в учреждениях военно-морского флота. К середине 1880 года в России было установлено около 500 фонарей со свечами Яблочкова. Из них больше половины было установлено на военных судах и на заводах военного и военно-морского ведомств. Например, на Кронштадтском пароходном заводе было установлено 112 фонарей, на царской яхте «Ливадия» — 48 фонарей, на других судах флота — 60 фонарей, при этом установки для освещения улиц, площадей, вокзалов и садов имели каждая не более 10-15 фонарей.

Однако электрическое освещение в России такого широкого распространения, как за границей, не получило. Причин для этого было много: русско-турецкая война, отвлекавшая много средств и внимания, техническая отсталость России, инертность, а подчас и предвзятость городских властей. Не удалось создать и сильную компанию с привлечением крупного капитала, недостаток средств ощущался всё время. Немаловажную роль сыграла и неопытность в финансово-коммерческих делах самого главы предприятия. Павел Николаевич часто отлучался по делам в Париж, а в правлении, как писал В. Н. Чиколев в «Воспоминаниях старого электрика», «…недобросовестные администраторы нового товарищества стали швырять деньги десятками и сотнями тысяч, благо они давались легко!».

Конструктивные особенности

Подсвечники для свечи Яблочкова с пружинным зажимом
Лампа для свечи Яблочкова (Париж)
Устройство свечи Яблочкова

Первая модель свечи Яблочкова, которая демонстрировалась на выставке в Лондоне, состояла из двух параллельно расположенных углей; для того, чтобы дуга горела только на конце углей, один их углей окружался лёгкоплавкой фарфоровой трубкой или трубкой из белого стекла, как это делалось для имитации свечей в газовом освещении. При обгорании углей эта трубка постепенно расплавлялась. В связи с тем, что угли при питании их постоянным током сгорали неодинаково, положительный уголь делался толще отрицательного. Более толстый положительный электрод электрических свечей давал довольно заметную тень. Дальнейшие исследования показали, что равномерное сгорание углей одинакового сечения возможно только при использовании переменного тока для питания свечи.

Свеча устанавливалась в специальный подсвечник, состоявший из двух медных деталей, изолированных одна от другой и смонтированных на подставке из шифера или какого-либо другого материала. Медные детали представляли собой пружинный зажим, в который вставлялись оба угля для создания хорошего контакта. К этому зажиму подходили два провода от источника тока.

Само название свечи было дано этому источнику света вследствие того, что внешне свечу напоминала фарфоровая оболочка угля и пламя находилось не между электродами, а на конце белого стержня, как это было, например, у стеариновой свечи.

К февралю 1877 года Яблочков несколько усовершенствовал свечу. Он отказался от трубки из фарфора. Свеча теперь состояла из двух угольных блоков 120 мм длиной и 4 мм в диаметре, разделённых изоляционным материалом — каолином. Расстояние между углями составляло 3 мм. На верхнем крае углей устанавливался замыкатель («коломбина») в виде обугленной пластинки, прикреплённой посредством бумажной полоски[1]. При подключении свечи к источнику переменного тока[2], предохранительная перемычка на конце сгорала, поджигая дугу. Свеча горела ¾ часа; по истечении этого времени приходилось вставлять в фонарь новую свечу. Сила света свечей составляла 20—25 карселей, то есть 192—240 кандела. Эти свечи использовались для освещения магазина Лувр.

На основе опыта по освещению магазина Лувр Яблочкову удалось внести в конструкцию свечи существенные изменения: каолин был заменён гипсом, благодаря чему возрос световой поток; длина угольных блоков доведена до 275 мм, из которых 225 мм было полезной; благодаря улучшению материала, из которого делались свечи, срок их службы был удвоен и доведён до полутора часов. Нижние края углей позднее стали металлизировать (то есть покрывать красной медью), для того, чтобы получить более хороший контакт при вставлении свечи в пружинный держатель. Эта конструкция свечи была рассчитана на массовое распространение.

Свечи закрывались глазурированными шарами из стекла. Диаметр шара обычно был равен 400 мм, вверху его делалось отверстие. Фонари были высотой до 700 мм, в их цоколе имелись дверцы для вентиляции.

Для увеличения времени освещения была разработана конструкция фонаря на 4 свечи, в котором помещалось крестообразно четыре держателя на общей подставке. Через определённый промежуток времени ламповщики обходили фонари и переводили ток особыми коммутаторами со сгоревшей свечи на новую. Впоследствии были придуманы так называемые автоматические подсвечники. Один из них представлял собой конструкцию из нескольких свечей, в каждую из которых упирался металлический стержень. Этот стержень поддерживал рычажок, на котором находился контакт. Когда свеча догорала до определённого уровня, упор уничтожался, контакт падал и ток переходил на другую свечу. Другое устройство было сделано иначе: в середину подсвечника помещался стержень, от которого натягивалась тонкая шёлковая нить; когда свеча догорала, нить загоралась, поддерживаемый ей рычажок падал и переносил ток на другую свечу. Кроме того, для перевода тока под подсвечником устраивался ртутный коммутатор; он состоял из коробки с несколькими отверстиям, в которую была налита ртуть. На оси помещался металлический круг и несколько стержней; в отделение с ртутью входил только один стержень. При таком устройстве, когда свеча горела, рычажок был притянут, а стержень находился в ртути; как только свеча догорала или случайно потухала, рычажок падал, стержень выходил из отделения с ртутью, а новый входил в другое отделение и ток передавался на следующую свечу.

Прочие усовершенствования

Павел Яблочков постоянно вносил усовершенствования в конструкцию лампы. Помимо основного французского патента № 112024 он получил к нему ещё шесть привилегий.

Первая дополнительная привилегия, датированная 16 сентября 1876 года, закрепила за Яблочковым приоритет в замене каолина другими силикатообразными веществами с присадками солей металлов для окраски пламени. Характер изоляционного материала, который помещался в свече между электродами имел большое значение. Остановившись сначала на каолине, Павел Николаевич продолжал изыскивать другие подходящие материалы. Кроме того Яблочков начал использовать эту изоляционную прослойку, для того чтобы окрашивать пламя дуги в разные цвета. Одновременно Яблочков запатентовал изготовление свечей нескольких калибров по силе света. В результате длительной работы ему удалось добиться однородности качества углей и выпускать их в довольно большом ассортименте силой света от 8 до 600 карселей, то есть от 77 до 5766 кандел.

Во второй своей дополнительной привилегии от 2 октября 1876 года Яблочков предусмотрел применение в качестве изолирующей прослойки таких смесей, которые под влиянием нагрева могут превращаться в некоторое небольшое количество полужидкой текучей массы и образовывать дугу в том месте между электродами, где эта капля будет касаться электродов; дуга при этом может перемещаться при движении полужидкой капли. Такие вещества способны увеличивать длину дуги при том же напряжении тока, что было использовано Яблочковым для изготовления свечей на разные силы света.

Третье дополнение к основному французскому патенту № 112024, взятое 23 октября 1876 года, предусматривало, что изоляционная масса делается не из твёрдых кусков, а из порошка, причём угли окружаются оболочкой, наружная часть которой делается из асбестового картона. Угли вокруг оболочки окружены порошком, оболочки углей друг от друга также отделяются порошком.

По четвёртому дополнению от 21 ноября 1876 года угли заменяются трубками, содержащими ту же массу, которая применяется для изоляции. В шестом, последнем, дополнении к патенту № 112024 от 11 марта 1879 года Яблочков снова вернулся к массе, которая должна обеспечивать новое зажигание после потухания свечи. Для осуществления этого масса должна быть достаточно проводящей для возобновления зажигания. Это было достигнуто прибавлением к массе до 10 % цинкового порошка; саму же массу Павел Николаевич сделал из смеси гипса с сернокислым барием.

Патенты

Помимо французского патента № 112024, патенты на электрическую свечу П. Н. Яблочков получил и в других странах:

  • в Англии — на «усовершенствование электрического света», выданный 9 марта 1877 года за № 3552 в качестве предварительной спецификации, и на «усовершенствование в электрических лампах и в устройствах для разделения и распределения электрического света, к ним относящихся», выданный 20 июля 1877 года за № 494.
  • в Германии — на электрическую лампу, выданный 14 августа 1877 года за № 663.
  • в России — на «электрическую лампу и способ распределения в оной электрического тока», выданный 6 (12) апреля 1878 года.
  • в США — на электрическую лампу, выданный 15 ноября 1881 года.

Недостатки свечи Яблочкова

Недостатки, присущие свечам Яблочкова, можно классифицировать следующим образом:

  1. Короткий срок службы свечи; здесь Яблочков достиг возможного технического предела — полтора часа. Увеличивать длину углей было далее невозможно, так как это приводило бы к большему увеличению диаметра колпаков.
  2. Потухание одной лампы связано с потуханием всех последовательно включенных свечей.
  3. Потухшую свечу вновь зажечь было невозможно. Практического разрешения этого вопроса не было найдено.
  4. Для переключения перегоревших ламп требовалось участие обслуживающего персонала. Этот недостаток также практически не был устранён.

Примечания

  1. Перемычка могла также быть сделана из тонкой проволоки или угольной пасты.
  2. Для освещения магазина Лувр Яблочков использовал машину «Alliance», с 1877 года чаще всего использовались машины Грамма, позднее стали применять машины Сименса.

Литература

  • Капцов Н. А. Павел Николаевич Яблочков, 1847—1894: Его жизнь и деятельность. — М.: Гостехиздат, 1957. — 96 с. — (Люди русской науки).
  • Капцов Н. А. Яблочков — слава и гордость русской электротехники (1847—1894). — М: Военное изд-во Министерства вооружённых сил СССР, 1948.
  • П. Н. Яблочков. К 50-летию со дня смерти (1894—1944) / Под ред. проф. Л. Д. Белькинда. — М., Л.: Государственное энергетическое изд-во, 1944. — С. 23—31
  • Павел Николаевич Яблочков. Труды. Документы. Материалы / отв. ред. чл.-корр. АН СССР М. А. Шателен, сост. проф. Л. Д. Белькинд. — М.: Изд-во Академии наук СССР, 1954. — С. 67
  • First Electric Light In A Theater // Ann Arbor Argus. — 13 марта 1896 (Архивировано из первоисточника 27.09.2015).

Ссылки

© При использовании материалов «Ртищевской краеведческой энциклопедии» ссылка на сайт обязательна
В случае обнаружения ошибок в статьях, сообщайте о них, пожалуйста, на электронную почту wikirtishchevo@yandex.ru