Введение
Венгерский инженер и изобретатель фазового преобразователя (1869–1931)
Кальман Кандо де Эгерфармос и Стрегова (Kálmán Kandó de Egerfarmos et Sztregova; 10 июля 1869 – 13 января 1931) был венгерским инженером, изобретателем фазового преобразователя и пионером в разработке тяговых электрических систем переменного тока для железных дорог.
Образование и семья
Кальман Кандо родился 8 июля 1869 года в Песте в древней венгерской дворянской семье. Его отцом был Геза Кандо (1840–1906), а матерью – Ирма Гулачси (1845–1933). Он начал обучение в гимназии в Будапештской лютеранской средней школе на улице Сюте. Родители перевели его из переполненной школы в небольшую, практическую гимназию, основанную Мором Карманом. Он был зачислен в Будапештский технический университет. В 1892 году он получил диплом инженера-механика. Он закончил учёбу с отличными результатами. Кандо служил добровольцем в австро-венгерском флоте до 1893 года. Он женился на Илоне Марии Петронелле Пош (1880–1913) в Терезвароше 2 февраля 1899 года. Их первый ребёнок, также названный Кальманом, родился зимой 1899 года, а дочь Илона Сара – в 1901 году. 9 июля 1913 года его жена умерла от почечной недостаточности в Рожняо. Его сын Кальман стал военным офицером. 18 октября 1922 года его сын Кальман покончил с собой из служебного пистолета (при невыясненных обстоятельствах) в военной казарме. Его дочь Илона Мария вышла замуж 7 июля 1923 года, а его внук, Джордж (тоже инженер), родился 5 июня 1924 года.
Франция
После военной службы осенью 1893 года он отправился во Францию и работал младшим инженером в компании Fives Lille, где проектировал и разрабатывал первые образцы индукционных двигателей для локомотивов. Для их производства он разработал совершенно новую методику расчёта конструкции, что позволило компании Fives Lille выпускать экономичные тяговые двигатели переменного тока. Кандо разработал более эффективные трехфазные асинхронные электродвигатели вместо менее эффективных синхронных электродвигателей, использовавшихся в более ранних конструкциях локомотивов. В течение года Кандо был назначен главным инженером по разработке электродвигателей во французской фирме. Андраш Мехварт (тогда управляющий директор компании Ganz and Co.) попросил его вернуться в Венгрию в 1894 году и предложил работу в отделе электротехники завода Ganz Works.
Компания Ганц, Будапешт
В 1894 году Кальман Кандо разработал высоковольтные трехфазные двигатели и генераторы переменного тока для электрических локомотивов; он известен как отец электрического поезда. Его работа по электрификации железных дорог проводилась на заводе Ganz в Будапеште. Первые разработки Кандо начала 1894 года были применены на короткой трехфазной трамвайной линии в Эвиан-ле-Бен (Франция), строительство которой велось между 1896 и 1898 годами. Трамвай приводился в движение асинхронной тяговой системой мощностью 37 л.с. В 1907 году он переехал с семьей в Вадо-Лигуре (Италия) и устроился на работу в Società Italiana Westinghouse. Позже он вернулся в Будапешт, чтобы работать на заводе Ganz, где стал управляющим директором.
Италия, проектирование первой в мире электрифицированной магистральной железнодорожной линии
В 1897 году Кандо разработал электрическую систему и двигатели для итальянских железных дорог. Эта электрическая система тяги имела значительные преимущества и была особенно важна на крутых участках железных дорог в горных районах Италии. Под его руководством завод Ganz приступил к разработке трехфазной системы передачи тяги для железных дорог. На основе его разработок в 1902 году была электрифицирована итальянская Ferrovia della Valtellina, ставшая первой в Европе электрифицированной магистральной железной дорогой. Для линии Вальтеллина трехфазное питание подавалось на 3000 вольт (впоследствии увеличено до 3600 вольт) через две воздушные линии, а ходовые рельсы служили для передачи третьей фазы. На перекрестках воздушные линии должны были пересекаться, что ограничивало возможность использования очень высокого напряжения. Трехфазная двухпроводная система применялась на нескольких железных дорогах Северной Италии и получила название «итальянской системы». В настоящее время лишь немногие железные дороги используют эту систему. В 1907 году итальянское правительство приняло решение об электрификации еще 2000 км железнодорожных путей с условием, что все электрическое оборудование и подвижной состав должны производиться исключительно в Италии. Компания Westinghouse выкупила патенты Кандо и выплатила лицензионные отчисления за электродвигатели, производимые заводом Ganz. Компания Westinghouse также построила локомотивный завод в Вадо-Лигуре и назначила Кандо его директором. Кандо принял предложение и переехал в Вадо (Италия) вместе с несколькими своими венгерскими коллегами. Под его руководством в Италии были разработаны два типа локомотивов: электрические локомотивы cinquanta мощностью 1500 кВт и trenta мощностью 2100 кВт, всего было произведено около 700 единиц. В 1945 году в эксплуатации находилось еще 540 из них, а последняя линия трехфазного тока проработала до 1976 года. За вклад в развитие железнодорожного транспорта Кандо был награжден званием Командора ордена Короны Италии (Commendatore dell'Ordine della Corona d'Italia), однако в 1915 году ему пришлось бежать через Швейцарию, поскольку Италия вступила в Первую мировую войну на стороне Антанты и объявила войну Австро-Венгрии.
Электрификация лондонского метрополитена - моральная победа
На районных и метрополитенских железных дорогах использование паровозов приводило к задымленности станций и вагонов, что вызывало недовольство пассажиров, и к началу XX века электрификация рассматривалась как перспективное решение. Был объявлен тендер на электрическую систему, и на него подали заявки крупнейшие европейские и американские компании. Однако, когда специалисты железных дорог сравнили проекты Ganz Works с предложениями других крупных европейских и американских конкурентов, они пришли к выводу, что технология Ganz Works была более дешевой и надежной, и назвали ее "революцией в электрической железнодорожной тяге". В 1901 году совместный комитет метрополитена и районной железной дороги рекомендовал трехфазную систему переменного тока Ganz с воздушными линиями электропередачи. Первоначально это решение было единогласно одобрено обеими сторонами, пока районная железная дорога не нашла инвестора, американца Чарльза Йеркса, для финансирования модернизации. Йеркс привлек 1 миллион фунтов стерлингов (что в пересчете на современные деньги с учетом инфляции составляет £) и вскоре получил контроль над районной железной дорогой. Однако Йеркс отдавал предпочтение классической системе постоянного тока, аналогичной той, что использовалась на City & South London Railway и Central London Railway. Метрополитенская железная дорога протестовала против изменения планов, но после арбитража Торговой палаты была принята система постоянного тока.
Венская, изобретение фазового преобразователя
Во время Первой мировой войны, между 1916 и 1917 годами, Кандо был лейтенантом, проходящим военную службу в Министерстве обороны в Вене. Он разработал революционную систему электрической тяги с фазовым сдвигом, в которой локомотивы питались от стандартного, 50-герцевого однофазного переменного тока, используемого в национальной энергосистеме. Он первым понял, что электрифицированная железная дорога может быть успешной только в том случае, если она использует электроэнергию из общественных электросетей. В 1918 году Кандо изобрел и разработал ротационный фазовый преобразователь, который позволял электрическим локомотивам использовать трехфазные двигатели, получая питание через один контактный провод, по которому передавался простой промышленный ток (50 Гц) однофазного переменного тока от высоковольтных национальных сетей.
Венгрия
Чтобы избежать проблем, связанных с использованием двух контактных проводов, Кандо разработал модифицированную систему для применения в Венгрии. Поскольку в 1930-х годах силовые полупроводники еще не были изобретены, системы локомотивов Kandó V40 основывались на электромеханике и электрохимии.
Франция
В 1926 году Кандо спроектировал локомотивы постоянного тока 1,5 кВ 2BB2 400 (:fr:2BB2 400) для линии Париж-Орлеан, которые в то время были самыми мощными локомотивами постоянного тока в Европе. Завод Ganz в Будапеште, Венгрия, изготовил эти два локомотива по проекту Кальмана Кандо.
Великобритания
Через 8 лет после смерти Кандо инженерное бюро Ganz Works выиграло несколько британских тендеров, которые в основном основывались на последних разработках Кандо. Британским компаниям было поручено реализовать эти проекты. Планировалось использовать двухпроводную трехфазную систему на железной дороге Портмадок, Беддгелерт и Южный Сноудон в Уэльсе, а также на лондонской Metropolitan Railway, но ни один из этих планов не был осуществлен из-за начала Второй мировой войны.
Смерть и наследие
Кальман Кандо умер от внезапной сердечной недостаточности в Будапеште 13 января 1931 года. Постоянно возрастающая нагрузка на работе, череда семейных трагедий, заботы, связанные с делом всей его жизни, и иностранный банковский кредит, повлиявший на внедрение системы фазового сдвига, – все это в совокупности способствовало внезапной смерти Кандо. Он не дожил до окончательной сдачи в эксплуатацию своей системы, до воплощения своего шедевра, спроектированного им локомотива. 17 августа 1932 года инженеры провели испытания первого локомотива с фазовым сдвигом – V40 001. После его смерти разработка электрического локомотива продолжилась по намеченному им пути под руководством Ференца Ратковски и Андора Манди. Многие современные электропоезда работают по тому же принципу трехфазного переменного тока высокого напряжения, который был внедрен локомотивами Kandó V40, но роторный преобразователь заменен полупроводниковыми приборами. Трехфазные электродвигатели обеспечивают высокое тяговое усилие даже на больших скоростях, а сложность поддержания произвольных скоростей с максимальной эффективностью устраняется благодаря использованию IGBT-полупроводников и цифровых систем управления. Количество патентов, выданных Кальману Кандо в период с 1895 по 1929 год, составляет 69. Более 50 патентов были приобретены компаниями, производящими локомотивы и подвижной состав, в зарубежных странах, таких как Великобритания, США, Германия, Франция и Италия. Патенты охватывают темы электрических железнодорожных двигателей, многофазных двигателей переменного тока, автоматических железнодорожных коммутационных устройств, контактных сетей, фазовых преобразователей, техники безопасности на железной дороге и подстанций передачи энергии. В Мишкольце его имя носит площадь перед железнодорожной станцией Тисай, где также установлена его статуя, а также профессионально-техническое училище. В Будапеште факультет электротехники имени Кандо Кальмана (ранее независимый технический колледж, а ныне часть Университета Обуда) также носит его имя. Малая планета 126245 Kandókálmán названа в его честь.