Павел Николаевич Яблочков

П.Н.Яблочков стал самым известным российским изобретателем  в XIX веке благодаря изобретенной им дуговой лампе, которая явилась первым в мире источником электрического освещения, широко использованным в целом ряде городов различных стран.

Павел Николаевич Яблочков родился 14 сентября 1847 г. в имении своего отца около села Петропавловского Сердобского уезда Саратовской губернии.
До 1862 г. он учился в Саратовской гимназии и с ранних лет проявлял интерес к технике. В 1863 г. поступил в Военно-инженерное училище, где в числе преподавателей были такие выдающиеся учёные, как М.В. Остроградский и И.А. Вышнеградский. С августа 1866 г. П. Н. Яблочков - подпоручик 5-го сапёрного батальона инженерной команды Киевской крепости, но уже в конце 1867 г. он по болезни уволился в отставку.

В 1868 г. П. Н. Яблочков стал слушателем Офицерских гальванических классов, где изучал военно-минное дело, подрывную технику, устройство и применение гальванических элементов и военную телеграфию. В начале 1869 г. П. Н. Яблочков, по окончании гальванических классов, был вновь зачислен в свой батальон, где стал во главе гальванической команды.

В 1870 г. он вышел в отставку и поступил на должность начальника телеграфной службы Московско-Курской железной дороги, где он непосредственно занялся разными вопросами практической электротехники. В Москве в это время электротехникой занимались члены Общества любителей естествознания. В конце 1873 г. П. Н. Яблочков узнал о работах А. Н. Лодыгина по конструированию и применению ламп накаливания. Он решил посвятить свои эксперименты применению электрического тока для целей освещения и к концу 1874 г. оставил службу в качестве начальника телеграфа Московско-Курской железной дороги  и полностью отдался научным исследованиям.

Во второй половине XIX века в России и в других странах начались работы по практическому использованию электричества, т.е. по созданию источников питания, проблемам передачи и распределения электроэнергии и по ее применению.

В те годы многие ученые работали в области создания осветительных электрических приборов (ламп) с использованием принципов резистивного и дугового нагрева, т.е.,  как это часто бывает в технике, возникла конкуренция ламп накаливания и дуговых ламп. Были созданы образцы электрических ламп, которые даже были использованы некоторое время, однако их применение было связано со значительными сложностями и поэтому задача создания простой, недорогой и надежной электрической лампы с достаточным ресурсом работы оставалась весьма актуальной.

Первые накальные лампы быстро выходили из строя из-за перегорания нити накала. проблемой создания дуговых ламп было быстрое выгорание электродов, что требовало создания системы ручного или автоматического перемещения их, что существенно усложняло их конструкцию и снижало надежность работы.

П.Н. Яблочков оборудовал в Москве мастерскую физических приборов. Здесь ему удалось построить электромагнит оригинальной конструкции - его первое изобретение, Одновременно он выполнил работу по устройству электрического освещения железнодорожного полотна с паровоза для обеспечения безопасного следования царской семьи в Крым. Эта работа была первым в мировой практике случаем применения электрического освещения на железных дорогах. В своей мастерской Павел Николаевич проделал много опытов над дуговыми лампами, изучил их недостатки, понял, что правильное решение вопроса о регулировании расстояния между электродами (использовались угольные электроды) имеет решающее значение для создания надежных систем электрического освещения.

Осенью 1875 г. П. Н. Яблочков уехал в Париж, где тогда также велось много работ по применению электричества. Здесь он встретился с известным механиком-конструктором Луи Бреге, внуком знаменитого Луи Франсуа Бреге, который основал в 1780 году в Париже мастерскую по изготовлению карманных часов с боем («брегет»), ставших весьма модными. Мастерская выросла в крупную фирму, которая в год приезда Яблочкова в Париж начала заниматься конструированием телеграфных аппаратов и электрических машин.

Бреге пригласил Яблочкова на работу в свою фирму. При этом П. Н. Яблочков не прекращал своей основной работы - усовершенствования регулятора для дуговой лампы и уже в конце этого года создал конструкцию дуговой лампы, которая, найдя широкое применение под именем "электрической свечи", или "свечи Яблочкова", произвела полный переворот в технике электрического освещения и открыла широкий путь к применению переменного электрического тока.

23 марта 1876 года в Париже П.Н. Яблочков получил привилегию (патент) № 112024 на изобретенную им «электрическую свечу», за которой последовал затем ряд других привилегий во Франции и в других странах на новый источник света и его усовершенствования.

Вскоре после получения патента в большом парижском магазине «Лувр» впервые появилось электрическое освещение. Это была сенсация. Двадцать две дуговые угольные лампы переменного тока заменили двести газовых рожков. После первых устройств освещения свечами Яблочкова в Париже (кроме магазина «Лувр», еще и  театр Шатле, площадь Оперы и др.) эти устройства появились во многих странах.

 Сам Павел Николаевич писал одному из своих друзей в то время: "Из Парижа электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворцов шаха персидского и короля Камбоджи". Успех свечи Яблочкова превзошёл самые смелые ожидания. В апреле 1876 г. на выставке физических приборов в Лондоне свеча Яблочкова произвела фурор. Буквально вся мировая пресса писала о новом источнике света и отмечала, что начинается новая эра в развитии электротехники.

Система "русский. свет" была продемонстрирована в Париже на всемирных выставках 1878 и 1881 годов и также пользовалась большим успехом. Во Франции, Великобритании и США были основаны компании по ее коммерческой эксплуатации.

П.Н.Яблочков получил патенты, помимо Франции, и в других странах:
в Англии - на «усовершенствование электрического света», выданный 9 марта 1877 года за № 3552;
в Германии - на электрическую лампу (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 (15 ноября 1881 года).

Свеча Яблочкова отличалась простотой, так как представляла собой дуговую лампу без регулятора (рис.1). Два параллельно поставленных угольных стержня имели между собой каолиновую прокладку (в первых конструкциях один из углей был помещен в каолиновую трубку); к нижним концам стержней через клеммы подводилось напряжение от батареи или электрической сети. Для зажигания свечи использовалась проводящая пластинка ("запал"), которая соединяла верхние концы угольных стержней и сгорала при прохождении тока, в результате чего загоралась дуга, пламя которой создавало освещение. Постепенно угли сгорали и каолин расплавлялся. Время горения составляло около полутора часов.

Изобретение свечи Яблочкова поставило целый ряд технических задач, только после решения которых она и стала широко применяться.

При питании свечи постоянным током происходит вдвое более быстрое сгорание положительного угольного стержня, поэтому его надо было делать вдвое толще, чем отрицательный. П. Н. Яблочков установил, что питание его свечи переменным током является более рациональным, так как при этом оба электрода могут быть совершенно одинаковыми и будут сгорать равномерно. Поэтому применение свечи Яблочкова потребовало применения переменного тока и создания соответствующего электрооборудования.

Изобретение свечи Яблочкова дало толчок не только к быстрому развитию электрического освещения, но и к появлению целого ряда других изобретений, сделанных самим Яблочковым и другими изобретателями и имевших огромное значение в развитии электротехники. Это  разработки генераторов переменного тока, систем электропитания большого числа ламп (свечей) от одного источника питания, создание трансформаторов и т.д.

П.Н.Яблочков создал и взял французскую привилегию в 1877 г. на машину переменного тока индукторного типа, которую назвал «магнито-динамо-электрической». В этой машине не было подвижных обмоток: и намагничивающая обмотка (обмотка возбуждения) и рабочая обмотка, в которой индуктировалась электродвижущая сила, оставались неподвижными. Вращался зубчатый железный ротор, менявший при вращении магнитный поток, пронизывающий рабочую обмотку. конструкция машины была достаточно проста и в ней не было никаких скользящих контактов.

П. Н. Яблочкову принадлежит разработка систем распределения тока при посредстве индукционных приборов, являвшихся предшественниками современных трансформаторов. 30 ноября 1876 года - дата получения патента Яблочковым, считается датой рождения первого трансформатора. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, на который наматывались обмотки. Сам Яблочков использовал термин «индукционная катушка». Так как в то время применение переменного тока для питания свечей не было еще общепринятым, то Яблочков получил привилегию на применение индукционных катушек  при постоянном токе, используя в первичной цепи прерыватель. На схеме (рис. 2), взятой из описания русской привилегии (патента) 1877 года, такой прерыватель изображен в левой части схемы и обозначен буквой «А».

П. Н. Яблочков первым в мире столкнулся с вопросом о коэффициенте мощности: при опытах с конденсаторами (1877 г.) он впервые обнаружил, что при их использовании сумма сил токов в разветвлениях цепи переменного тока была больше силы тока в цепи до разветвления.

П. Н. Яблочков  был патриотом своей родины и хотел использовать свои изобретения в России. В конце 1876 г. Яблочков поехал в Россию и получил разрешение на устройство опытного электрического освещения железнодорожной станции Бирзула, где и произвёл удачные опыты освещения в декабре 1876 г. Но эти работы не привлекли внимания и П. Н. Яблочков вынужден был вновь уехать в Париж.

В 1878 г., когда свеча была ещё в блестящем периоде своего применения, П. Н. Яблочков ещё раз приехал на родину для эксплуатации своего изобретения. Возвращение на родину было для изобретателя связано с большими жертвами: он должен был выкупить у французского общества русскую привилегию и за это должен был уплатить около миллиона франков. Он на это решился и приехал в Россию без средств, но полный энергии и надежд.

Приехав в Россию в этот раз, Павел Николаевич был встречен с большим интересом к его работам. Нашлись средства для финансирования предприятия. Он заново создал мастерские и вел многочисленные финансовые и коммерческие дела. С 1879 г. в Петербурге появилось много установок со свечами Яблочкова, из которых первая осветила Литейный мост. В 1879 году Яблочков организовал Товарищество электрического освещения "П. Н. Яблочков-изобретатель и Ко" и электромеханический завод на Обводном канале в Петербурге, изготовлявший осветительные установки.

П. Н. Яблочков был избран вице-председателем электротехнического отделения при Императорском русском техническом обществе, в котором он прочёл 21 марта 1879 г. доклад об электрическом освещении. Яблочкову была присуждена медаль Общества за то, что "он первый достиг удовлетворительного разрешения на практике вопроса об электрическом освещении".  Стараниями выдающихся российских электротехников - членов общества, в том числе Яблочкова,  с 1880 года стал выходить первый русский электротехнический журнал «Электричество» (рис. 3).

 К сожалению, в России начала 80-х годов было слишком мало возможностей для реализации новых технических идей П. Н. Яблочкова, в частности для производства построенных им электрических машин, и в 1880 г он вернулся в Париж. Яблочков вновь поступил на службу в Общество по эксплуатации его изобретений, продал этому Обществу свой патент на динамомашину и стал готовиться к участию в первой Всемирной электротехнической выставке, намеченной к открытию в Париже в 1881 г. В начале 1881 г. П. Н. Яблочков оставляет службу в Обществе и полностью отдаётся изобретательской деятельности.

На электротехнической выставке 1881 г. изобретения Яблочкова получили высшую награду: они были признаны вне конкурса. Заслуги его были признаны всеми и Павел Николаевич был назначен членом международного жюри по рассмотрению экспонатов и присуждению наград. Он был награжден Французским правительством орденом Почётного легиона (4 января 1882 г.).

Однако сама выставка 1881 г. стала триумфом ламп накаливания -  интерес к дуговой электрической свече стал снижаться.

В это же время А. Н. Лодыгину в России, Т. Эдисону в Америке, а также и другим изобретателям удалось завершить разработку ламп накаливания, которые стали не только серьёзным конкурентом, но и по основным показателям (срок службы, простота запуска и замены, экономичность и др.) превзошли дуговые лампы. Сам П. Н. Яблочков построил электрическую лампочку подобного типа, так называемую "каолиновую", свечение которой происходило от огнеупорных тел, накаливаемых электрическим током. Этот принцип для своего времени был новым и многообещающим; однако П. Н. Яблочков не углубился в работу над каолиновой лампой.

Усилились также работы над дуговыми лампами с регуляторами, так как электрическая свеча была мало пригодна для прожекторных и тому подобных установок интенсивного освещения.

В истории техники можно привести аналогичные примеры, в частности, в настоящее время забыты электронные лампы и ионные приборы (тиратроны и др.), вместо которых применяются полупроводниковые транзисторы и тиристоры. Удивительно только, что период триумфа электрической свечи Яблочкова продолжался очень недолго – около 5 лет.

Оценивая сегодня заслуги П.Н. Яблочкова можно отметить, что он первым в мире практически доказал возможность и целесообразность применения электрического освещения и электрического оборудования, работающего на переменном токе.

Таким образом, создание и использование свечи Яблочкова и другие его  изобретения оказали большое влияние на многие работы в области электротехники.

в последующие годы П. Н. Яблочков посвятил себя работам над генераторами электрического тока - динамомашинами и гальваническими элементами, а к источникам света он больше никогда не возвращался.

П. Н. Яблочков получил ряд патентов на электрические машины: на магнито-электрическую машину переменного тока без вращательного движения (позже по этому принципу построил машину знаменитый электротехник Никола Тесла); на магнито-динамо-электрическую машину, построенную на принципе униполярных машин; на машину переменного тока с вращающимся индуктором, полюсы которого были расположены на винтовой линии; на электродвигатель, который мог работать как на переменном, так и на постоянном токе, а также служить генератором.

Работы Павла Николаевича в области гальванических элементов и аккумуляторов и взятые им патенты обнаруживают исключительную глубину и прогрессивность его замыслов. Им были построены: элементы горения, в которых использовалась реакция горения как источник тока; элементы со щелочными металлами (натрий); трёхэлектродный элемент (автоаккумулятор) и многие другие. Эти работы были посвящены изысканию возможности непосредственного применения химической энергии для сильноточной электротехники. Последняя полученная Яблочковым привилегия на один из предложенных им гальванических элементов была выдана во Франции в 1891 г.

В период 1881-1893 гг. П. Н. Яблочков  жил в Париже, полностью отдавшись научным проблемам и экспериментам. Взрыв, происшедший в его лаборатории во время опытов, едва не стоил ему жизни. Одновременно ухудшилось материальное положение и прогрессировала тяжёлая сердечная болезнь. Яблочков решил вновь вернуться на родину после 13-летнего отсутствия. В июле 1893 г. он выехал в Россию, но сразу же по приезде сильно заболел.

31 марта 1894 г. П. Н. Яблочков скончался.

В плеяде российских электротехников этого времени (В. Н. Чиколев, А. Н. Лодыгин, Н. Н. Бенардос, Н. Г. Славянов, Ф.А. Пироцкий, Э.Х. Ленц, П. Л. Шиллинг, Б. С. Якоби  и др.) Павел Николаевич Яблочков занимает достойное место и его труды высоко оцениваются до сих пор, а его имя не забыто. 
В России и в СССР заслуги П. Н. Яблочкова перед российской электротехнической наукой отмечались неоднократно.

Русское техническое общество присудило ему в 1879 г. почетную медаль Общества с надписью: «Достойнейшему Павлу Николаевичу Яблочкову».
Общество любителей естествознания, антропологии и этнографии при Московском университете, действительным членом которого он был, в 1889 г. избрало Павла Николаевича своим почетным членом.

По решению Академии Наук СССР на могиле П. Н. Яблочкова был воздвигнут памятник (1952 г.). На лицевой стороне монумента - барельеф с изображением изобретателя, а по боковым сторонам изображения свечи Яблочкова, электрической машины, гальванических элементов. На памятнике выбиты слова Павла Николаевича: «Электрический ток будет подаваться в дома как газ или вода».

В 1947 году — в связи со 100-летием со дня рождения П.Н.Яблочкова, его имя присвоено Саратовскому электромеханическому техникуму (ныне Колледж радиоэлектроники). При входе в колледж осенью 1969 года установлен бюст изобретателя, созданный скульптором К.С. Суминовым .

Имя Яблочкова носят улицы в Москве, Санкт-Петербурге, Саратове, Пензе, Перми, Владимире, Сердобске и других городах России.

В 1951 году в СССР была выпущена почтовая марка, посвящённая П.Н.Яблочкову.  В 1992 году в Сердобске П. Н. Яблочкову установлен памятник (рис. 6).

Основанная в 1993 году Академия электротехнических наук Российской Федерации (АЭН РФ) учредила для своих членов значок и наградную медаль «За вклад в развитие электротехники» с изображением П. Н. Яблочкова.