Электрическая железная дорога

[Pvl_1]

Идейно электрическая железная дорога идейно очень проста.

То есть идеи электродвигателя, самой железной дороги, а также электростанции понимающим человеком могут быть рождены буквально за год (естественно, при наличии соответствующих научных теорий).

Предположим, это было даже до 1830-х гг. (Пусть там научная мысль 17-18 века в отношении электричества и магнетизма развивается процентов на 10-20 быстрее, этого хватит).

То есть принципиально схемы простого однофазного электродвигателя, простой же установки, генерирующей однофазный переменный ток, имеются. Даже идея поезда не с паровым движителем, а с электрическим, есть (ну и соответствующая схема электрической сети).

А теперь вопрос: существуют ли препятствия типа отсутствия или слишком большой цены нужных материалов?

[Звёзды Светят]

Вот в таком мире -

http://fai.org.ru/forum/index.php/topic/35602-%D0%BC%D0%B8%D1%80-%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85-%D0%B0%D0%BA%D0%BA%D1%83%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2/

[plmkoi]

Технически препятствий нет, но пар оказался дешевле. И намного.

[prostak_1982]

Износостойкие рельсы на основе какой теории разрабатывать будем?

Качественную намотку проводов для магнитных катушек?

От чего запитываться будем?

Чтобы подобного знающего человека найти, который сможет решить в 1830-х годах все вопросы, связанные с электроЖД, у него должна быть не голова, а Дом Советов. Для решения вопросов, возникающих при проектировании электричек и инфраструткуры, потребуется за год лет на 40-50 вытянуть всю промышленность.

[sanitareugen]

Вариант "совершенно иного развития" можно рассмотреть. Но, чтобы к началу XIX века был доступен переменный ток - надо, чтобы паровозы в XVII бегали.

В нашем мире первый генератор переменного тока построил в 1832 году Ипполит Пикси

(на картинке генератор уже переделан, по совету Ампера, в генератор постоянного, установкой коллектора и щёток, изначально был переменного).

Но это лабораторная игрушка. Первый практически рабочий генератор придумал в 1855 Гильом Дюшене, пионер электротерапии, для медицинских целей, для целей освещения он стал пригоден в 1870х ("свечи Яблочкова"), для силовых - в 1880х.

Edited 16 Sep 2014 by sanitareugen

[runix2]

Вариант "совершенно иного развития" можно рассмотреть. Но, чтобы к началу XIX века был доступен переменный ток - надо, чтобы паровозы в XVII бегали.

В нашем мире первый генератор переменного тока построил в 1832 году Ипполит Пикси

https://upload.wikim...romerzeuger.jpg

(на картинке генератор уже переделан, по совету Ампера, в генератор постоянного, установкой коллектора и щёток, изначально был переменного).

Но это лабораторная игрушка. Первый практически рабочий генератор придумал в 1855 Гильом Дюшене, пионер электротерапии, для медицинских целей, для целей освещения он стал пригоден в 1870х ("свечи Яблочкова"), для силовых - в 1880х.

А если электродинамика начинает создаваться раньше - будет эффект? Например исследования Генри Кавендиша (открыл закон Ома в 1781 ) становятся известными широкому кругу, получают и получают развитие уже на исходе 18 века. Математика уже вполне на уровне. В реальности от открытий Ома до создания уравнений Максвела и первых практически используемых генераторов прошло около 40-50 лет. т.е. если всплеск интереса к электричеству начинается не в 1830-х а в 1790-х - электротехника может начать развиваться чуть ли не 1840-х ... До распространения паровых машин промышленность кучкуется возле водяных плотин. Если ранние генераторы/электродвигатели конкурируют с ранними паровыми машинами - можно представить себе локальные электросети - там же где раньше ставили водяные мельницы стоят генераторы и линии передач на небольшое расстояние ...

[taras-proger]

А теперь вопрос: существуют ли препятствия типа отсутствия или слишком большой цены нужных материалов?

Начнём с того, что длинный провод или должен работать под высоким напряжением, или на нём будут большие потери. Можно наращивать сечение, но не до беспредела. Это не только вес, но с некоторого сечении и скин-эффект уже на 50 Герц. А высоковольтная контактная сеть не доступна до сих пор. Значит трансформаторы и много. Где их производить? Кто будет доставлять? Второй контакт - рельс? Он стальной, или чугунный, то есть ток проводит ещё хуже. Или вешать двойной провод? Троллейбусные токосъёмники и сложней и надёжность у них ниже. А ещё мощность доступных тогда двигателей тоже ограничена, а моторные вагоны требуют дистанционного управления. Поэтому электрификация рельсового транспорта закономерно начнётся с трамваев. Edited 16 Sep 2014 by taras-proger

[sanitareugen]

0. Электродинамика и закон Ома это не совсем синонимы. Электродинамика это Максвелл.

1. Трансформатор изобретён существенно позже (первый коммерчески доступный - 1881, хотя отдельные образцы и раньше, как, скажем, "индукционные кольца" Яблочкова).

2. Провода. Ну, пусть сечением 0.5 см² То есть 450 граммов погонный метр (медь, алюминий пока недоступен). Медь в XVIII веке стоит от 100 (неочищенная) до 168 (высшего качества пушечная) фунтов стерлингов за тонну (скорее всего "короткую", около 900 кг, две тысячи английских фунтов веса). То есть 50 фунтов стерлингов на километр, около 500 рублей золотом (одноколейная линия). В XIX веке снижение цены, но радикальное - после разработки рудников в Чили и изобретения электроаффинажа.

То есть два эффекта:

а. Резкое вздорожание сравнительно с паровозами.

б. Грандиозный соблазн пограбить (монетный металл висит без дела!)

3. Ну и всю технологию изготовления, как провода тянуть (для линий электропередачи и для обмоток), чем изолировать (шёлк и пропитка экзотическими смолами уже есть, но дороговато), допуски по точности и т.п.

Очень умный попадаст разве что фантастику напишет. Впрочем, это уже сделано - у князя Одоевского в "4338" герой едет на "электроходе" в туннеле под Каспием.

[taras-proger]

В этой статье рассказывается об истории трамвая.

Основные эпохи в развитии трамвая:

• появление конок (1830-е годы),
  
• появление электрических трамваев (1880-е годы) и трамвайный бум (конец XIX века — период между мировыми войнами),
  
• упадок трамвая (1930-е годы — 1970-е годы),
  
• трамвайный ренессанс (с рубежа 1970-х/1980-х годов и по настоящее время).
  

Данная схема в основном основана на опыте стран Западной Европы и Северной Америки, хотя история трамваев в отдельных странах отличается от этой упрощённой схемы.

В бывших социалистических странах наблюдалась иная тенденция: заметного упадка трамвая после Второй мировой войны не наблюдалось (хотя в некоторых городах трамваи заменялись троллейбусами), однако эпохой относительного упадка трамваев, особенно для стран бывшего СССР, стал конец XX века (в это время в Европе и Северной Америке уже наблюдался трамвайный ренессанс, постепенно переросший во второй трамвайный бум).

. 80-е годы того же века вместо 30-х. Но только с трамвая можно начать электрификацию рельсового транспорта. Когда есть и относительно дешёвый аллюминий, и много меди, и отлаженное производство трансформаторов, и двигатели вольт на 600, и отлаженное производство давно испытанных изоляторов, то электрификация железной дороги - не проблема. Но не на заре электричества. Edited 16 Sep 2014 by taras-proger

[runix2]

0. Электродинамика и закон Ома это не совсем синонимы. Электродинамика это Максвелл.

Это понятно. Но в любом случае - сначала Ом, потом Фарадей, потом Максвелл. Если закон Ома на 40 с лишим лет раньше (и закон Кулона тоже на 11 лет раньше кстати) - то и остальное познание электричества ускоряется мощно.

1. Трансформатор изобретён существенно позже (первый коммерчески доступный - 1881, хотя отдельные образцы и раньше, как, скажем, "индукционные кольца" Яблочкова).

Ну если в реале сначала лампочки, потом травмаи, и много позже электровозы , то и в альтернативе также примерно (только подольше)?

2. Провода. Ну, пусть сечением 0.5 см² То есть 450 граммов погонный метр (медь, алюминий пока недоступен). Медь в XVIII веке стоит от 100 (неочищенная) до 168 (высшего качества пушечная) фунтов стерлингов за тонну (скорее всего "короткую", около 900 кг, две тысячи английских фунтов веса). То есть 50 фунтов стерлингов на километр, около 500 рублей золотом (одноколейная линия). В XIX веке снижение цены, но радикальное - после разработки рудников в Чили и изобретения электроаффинажа.

То есть два эффекта:

а. Резкое вздорожание сравнительно с паровозами.

б. Грандиозный соблазн пограбить (монетный металл висит без дела!)

3. Ну и всю технологию изготовления, как провода тянуть (для линий электропередачи и для обмоток), чем изолировать (шёлк и пропитка экзотическими смолами уже есть, но дороговато), допуски по точности и т.п.

Месторождения Чили открыты вообще не так уж поздно (в 1840-х). Электроаффиннаж естестевенно после "лампочек и трамваев". Вообще "раннее" применение электричества (на уровне Яблочкова) - ярко и красиво освещаем дворцы монархов - в хозяйстве это дорого все будет.

[sanitareugen]

Ну так в реале электровозы в 1930-х, при наличии уже развитых ГЭС и мощных теплоэлектростанций (то есть электричество дешёвое) развивались в основном ради возможности работы на большой высоте, неблагоприятной для горения (Швейцария, в СССР - Кавказ), по чисто экономическим критериям они стали рентабельнее паровозов уже в 1950-е.

То есть прогорит по чисто экономическим причинам. Дорого-с!

[runix2]

Ну так в реале электровозы в 1930-х, при наличии уже развитых ГЭС и мощных теплоэлектростанций (то есть электричество дешёвое) развивались в основном ради возможности работы на большой высоте, неблагоприятной для горения (Швейцария, в СССР - Кавказ), по чисто экономическим критериям они стали рентабельнее паровозов уже в 1950-е.

То есть прогорит по чисто экономическим причинам. Дорого-с!

+100

Паровозы вытеснить нереально.

А куда , кроме освещения, попадет электричество если раньше, лет на 40 (авторским произволом), будут генераторы, трансформаторы, двигатели, доступные медные провода -

Станки с электроприводами?

Компрессоры?

Электросварка?

Свечи зажигания?

[taras-proger]

Паровозы вытеснить нереально. А куда , кроме освещения, попадет электричество если раньше, лет на 40 (авторским произволом), будут генераторы, трансформаторы, двигатели, доступные медные провода - Станки с электроприводами? Компрессоры? Электросварка? Свечи зажигания?

Электросварка - это огромные токи и штатное короткое замыкание, сразу создать такие трансформаторы не получится. Компрессоры? А зачем? Для свечей зажигания надо сначала создать двигатель внутреннего сгорания. Остаются станки. Они и не такие мощные, как локомотивы, и стоят не вдоль всей железной дороги, а компактно на территории завода. И электролиз. А эти два применения - база для электрификации железной дороги. Плюс плиты/духовки/самовары, а если создать электролампу, то и освещение. И станки не только с приводом, но и с электрическим чтением перфокарт вместо механического, значит и электрорелейным управлением. Edited 16 Sep 2014 by taras-proger

[runix2]

Сварка в реальности не очень то от генераторов оторвалась. Там скорее сложности были с флюсами, с управлением аппаратами, с электродами и соответсвующими металлами.

Свечи зажигания - был ощутимый период, когда ДВС есть а свечей нет - зажигают струей пламени, и это все не очень красиво. Если электричество есть ДВС стартуют раньше, не только из за свечей. Станки с электроприводами наверно позволят их изготовлять начать побыстрее.

Компрессоры - тоже нужная штука - что то охлаждать, нагнетать воздух ... Ну можно и без электричества, но с ним удобнее. Как появилось - быстро перешли.

Электролиз,станки ...

Тормознул все таки Генри Кавендиш прогресс , ох торомзнул. Стеснительный был очень, замкнутый. И друга чуткого наверно не нашлось, который его труды бы миру сообщил...

[taras-proger]

Сварка в реальности не очень то от генераторов оторвалась. Там скорее сложности были с флюсами, с управлением аппаратами, с электродами и соответсвующими металлами.

Значит и сварка тоже. Но не сразу. Запаздание на время экспериментов с трансформаторами со штатным КЗ. Флюсы подберут, уже имея сварочный аппарат и сварочный трансформатор, но до их распространения. Сварка и кузнечная была. А вот трансформатор не каждый сварочный, даже если держит нужные токи и напряжение вторичной обмотки. Сварочный отличается тем, что для него КЗ при полном напряжении первичной обмотки - норма. Остальные в таком режиме сожгут или свои обмотки, или вторичную цепь, или заставят сработать/сожгут предохранители. Добиться при допустимых температурах круто падающей ВАХ - отдельная задача, которую придётся решать уже после изобретения обычного трансформатора. Edited 16 Sep 2014 by taras-proger

[taras-proger]

Компрессоры - тоже нужная штука - что то охлаждать, нагнетать воздух

Это с какого компрессоры начали хорошо охлаждать? У них расход воздуха относительно мал, но давление выше, чем у любого вентилятора. Компрессоры нужны для наддува двигателей, продувки жидкого балласта, питания пневмоцилиндров, литья под давлением, окраски пульверизаторами. А охлаждать лучше вентилятором. До перечисленного уже додумались? Edited 16 Sep 2014 by taras-proger

[runix2]

Еще про телефонию,радиосвязь ,радиолампы и прочие мелкие приборы забыли. Если все электричество раньше - тут уже экономические и сырьевые моменты вторичны, главное принцип открыть. Как насчет ПМВ в эпоху черно-белых телевизоров? :)

[runix2]

Компрессоры - тоже нужная штука - что то охлаждать, нагнетать воздух

Это с какого компрессоры начали хорошо охлаждать? У них расход воздуха относительно мал, но давление выше, чем у любого вентилятора. Компрессоры нужны для наддува двигателей, продувки жидкого балласта, питания пневмоцилиндров, литья под давлением. А охлаждать лучше вентилятором. До перечисленного уже додумались?

Ну естественно где вентиляторы там и компрессоры. Вообще такие задачи - они в технике обычное дело - например нагнетать воздух в домну и т.п. Если есть электричество - это проще. А если догадаются приспособить в одном месте - постепенно и в других подобных ситуациях пристроят.

[taras-proger]

Вообще такие задачи - они в технике обычное дело - например нагнетать воздух в домну

Вот про дутьё то и забыл. Ну да, там нужно высокое давление. Тогда компрессоры тоже электрифицируют. Сварка, кстати, строительству вагонов и локомотивов поможет. Edited 16 Sep 2014 by taras-proger

[runix2]

Вообще электричество интересная тема. Если исследования пара или металлургия изначально были прикладными и паровая машина появилась когда сложились все предпосылки, электричество исследовали многие годы из чистого любопытства. Целый мир приборов, не имеющих вообще никаких применений, зато очень забавных и любопытных. Опыты эти не особо привязаны к контексту общества, где их делают, своего рода чистая наука.

т.е. если хитрый попаданец забрасывает знание о природе электричества в древние времена - оттолкнувшись от них люди могут начать изобретать полезные штуки в довольно отдаленных эпохах.

Вот например можно ли технологически сотворить генератор тока и примитивную лампочку в древнем риме/китае? они уже знали что такое магниты. наверно как то и проволоку медную смогли бы изготовить. кривую конечно, но все таки. ну понятно попаданец притащил знания на уровне 1850 года.

[sanitareugen]

Напечатал бы свои результаты Кэвендиш - на развитие техники повлияло бы мало. Был бы интересный "философский факт", не более того. Нужно развитие очень и очень многих технологий, причём "бочка наполняется по короткую клёпку", нехватка одной останавливает всё.

[runix2]

Напечатал бы свои результаты Кэвендиш - на развитие техники повлияло бы мало. Был бы интересный "философский факт", не более того. Нужно развитие очень и очень многих технологий, причём "бочка наполняется по короткую клёпку", нехватка одной останавливает всё.

Согласен, интерес к теме расширялся постепенно - 1800-1802 гальванический элемент, пиролиз, электрическая дуга. 1820-22 - открытие взаимодействия магнитов с электрическим током и далее развитие опытов Фарадеем. Собственно эти опыты поважнее изысканий Кэвендиша. Но сказать что совсем не повлияет тоже нельзя - еще один факт, дополнительный интерес. Чтобы вскрыть всю картину раньше нужны была вся цепочка открытий - таких же философских фактов на тот момент. т.е. представить такой мир можно , только тут уж нужен конечно попаданец. Технологии уже были ключевые, нижние клепки забиты в основном. Мат апарат создан. Химия подошла к нужному уровню. Нужно было открыть индукцию и изготовить первый генератор. А дальше процесс бы быстро пошел...