A világhódító magyar villamossági ipar megalapozója

Zipernowsky Károly halálának hetvenedik évfordulóján.

A villamossági ipar hőskoráról elsőként mindenkinek Thomas Alva Edison neve jut az eszébe. Való igaz, az elektrotechnika legnagyobbjai között tartjuk számon: kétezernél is több szabadalmának többségét ebben a témakörben tette. Az amerikai zseni elsőként jelentette ki, hogy nem érdemes egymástól független, sok kis energiaforrást építeni, csakis akkor gazdaságos a villamos energia termelése, ha nagy erőművek állítják elő, majd az egységes elosztó hálózaton keresztül juttatják el a fogyasztóhoz. Elképzeléseit a gyakorlatba is átültette: a világon elsőként épített nagyméretű áramforrást és villamos hálózatot. Az 1881-ben üzembe helyezett, Jumbo nevű, gőzmeghajtású dinamója kétezer izzólámpa táplálására szolgált. Egy évvel később New Yorkban elkészíti a világ első nyilvános hőerőművét, hogy a várost és környékét villamos energiával lássa el, azzal a nem titkolt céllal, hogy később az egész országot, majd a Földet behálózó rendszert alakítson ki. Eközben, sőt ezt megelőzően az Óvilágban is történik egy és más. Minden idők legzseniálisabb magyar menedzsere, Mechwart András, a Ganz gyár vezérigazgatója 1878-ban elhatározza, hogy megalapítja vállalatának villamossági osztályát. Ötletének köszönhetően ez lett a világ első, gépgyár keretén belül működő villamos ipari üzeme. Merész elhatározással a feladatra egy mindössze huszonöt éves mérnökembert, Zipernowsky Károlyt kéri fel. De hogyan került sor minderre?

Minden idők legzseniálisabb magyar menedzsere sasszemmel figyelte a hazai eseményeket, mindazokat magához édesgette, akikben fantáziát látott. Ez történt a pelyhedző állú Zipernowsky esetében is, aki negyedéves mérnökhallgatóként felolvasásokat tartott a magyar Mérnök és Építész Egylet ülésein a villamosság legújabb külföldi eredményeiről. A jó szimatú Mechwart azonnal ráérzett: megtalálta az emberét. Nem sokat habozott: Zipernowsky diplomáján még meg sem száradt a tinta, amikor állást ajánlott neki.

A magyar villamossági ipar megalapozója némi vargabetű útján jutott el hivatásához. 1853. április 4.-én született Bécsben, ahol édesapja könyvelőként dolgozott. A család hazatérte után Budapesten folytatta tanulmányait, a híres piarista gimnáziumban érettségizett. Ekkor még aligha gondolhatott arra, hogy műszaki emberként éli le életét, mivel elment Kecskemétre gyógyszerésznek. Három év múltán, 1872-ben viszont elhatározta, hogy beiratkozik a Királyi József Műegyetemre. Ebben az időben a villamosság gyerekcipőben járt, intézményes keretek között nem tanították, így Zipernowsky is gépészmérnökként végzett. Ekkor már tudott volt, hogy gépi úton villamos áram is termelhető. Ez volt a fiatal mérnök érdeklődésének középpontjában, így aztán égi mannaként hullt ölébe Mechwart felkérése.

Az elektromos világítás még a jövő zenéje volt, Edison csak három év múltán szabadalmaztatja az izzólámpáját, amikor Mechwart megbízza a fiatal mérnököt azzal, hogy oldja meg a Ganz gyár öntőüzemének villamos világítását. Zipernowskynak szerencsére van mire támaszkodnia: a dinamót honfitársa, Jedlik Ányos találta fel. Ezen az úton elindulva megszerkeszti ötvenhat volt feszültségen működő, tizenkét ampér áramot szolgáltató dinamóját, amivel szén-rudas izzókat táplál. Ezt követően áramfejlesztők és motorok szerkesztése lesz a feladata. Mechwart nemcsak szemmel tartja őt, de lehetővé teszi számára, hogy új munkatársakat is toborozzon, sőt maga is vadászik rájuk. Így szerzik meg maguknak 1882-ben Déri Miksát, majd egy évvel később Bláthy Ottó Tituszt. Ezzel kialakul a technikatörténet legnevezetesebb triumvirátusa, amely hamarosan a világ élvonalába röpíti a magyar ipart.

Déri Miksa, Bláthy Ottó Titusz és Zipernowsky Károly

Edison és Werner Siemens is a dinamók nagy apostola volt. Az amerikai feltaláló érdemei a villamosság terén múlhatatlanok, viszont a dinamót illetően alaposan melléfogott: az általa termelt egyenáramú energia feszültsége nem változtatható.

 Már negyven évvel korábban, 1840-ben James Prescott Joule, serfőző-tulajdonos létére a legnagyobb autodidakták egyikeként megállapította, hogy a villamos áram hatására a fémvezető felmelegszik, a termelődő hő pedig egyenesen arányos az áthaladás idejével, a huzal ellenállásával és az áramerősség négyzetével. Ez nem kevesebbet jelent, mint hogy tízszer nagyobb áram esetén a hő veszteségek a százszorosára nőnek! Ennek fényében Edison terve a világhálózatról dinamója segítségével puszta álomnak bizonyult. Többen is elindultak azon az úton, amely végül is sikerrel kecsegtetett: az olasz Galileo Ferraris és az Egyesült Államokban dolgozó, horvátországi szerb mérnök, Eötvös Loránd egykori tanársegéde, Nikola Tesla is a váltakozó áramban vélte meglelni a jövő energiaforrását. Sőt, ők már a kezdetektől többfázisú áramrendszerben gondolkodtak. Ezek közül a háromfázisú alakítja ki a legegyszerűbb módon, a legolcsóbban a forgó mágneses teret, amely a villamos motorok meghajtásához nélkülözhetetlen.

Zipernowsky Károly ugyancsak a váltakozó áram feltétlen híve. Ennek jegyében, alig lép be a gyárhoz Déri Miksa, máris közösen egy váltakozó áramú generátort terveznek, amely a Nemzeti Színház világítását oldja meg.

Egy évvel később, 1883-ban a bécsi nemzetközi elektrotechnikai kiállításon egy 150 lóerős gőzgéphez közvetlenül kapcsolt egyfázisú váltakozó áramú generátort mutattak be, amely a váltakozó áramú rendszer fejlődésében úttörő lépést jelentett, a korabeli berendezésekhez viszonyítva méreténél fogva is általános feltűnést keltett. Ez az áramtermelő gép később a Keleti pályaudvar világítását szolgálta. Két évvel később Déry és Zipernowsky a párhuzamos kapcsolású transzformátort és a tetszőleges áttételű váltakozó áramú induktorokon alapuló áramelosztó rendszert szabadalmaztatta. Ekkor kezdődött el a magyar villamossági ipar legfényesebb korszaka, az a két évtized, amikor csak úgy öntik magukból a szabadalmakat. A nevezetes 1885. évben születik meg a nagy hármas korszakalkotó jelentőségű találmánya, a zárt vasmagú transzformátor, amely a későbbi villamosítás alapjává válik.

A zárt vasmagú transzformátor

Michael Faraday 1831-es indukciótörvényének megfogalmazása óta a levegőben lógott ennek az új berendezésnek a megalkotása. Csupán az volt a kérdés, hogyan hasznosítható az a jelenség, amikor az egyik áramvezetőben létrejövő feszültség változásakor a közelében levő vezetőben ugyanilyen, de ellentétes irányú feszültség keletkezik. Ennek pontos tisztázása és gyakorlati hasznosítása lett a három magyar mérnök érdeme.

Amennyiben egy papírhengerre rézhuzalt tekercselnek, s tőle villamosan függetlenül ? amikor nincs közöttük vezető, azaz galvanikus kapcsolat ? újabb huzalt csavarnak fel ugyanerre a hengerre, légmagos transzformátor jön létre. Azt már korábban is tudták, hogy ez a készülék akkor működik nagy hatásfokkal, ha közepébe vasmagot tesznek. Ezzel megnő a tekercs önindukciós tényezője, ami a transzformátor működésének alapfeltétele. A transzformálás azt jelenti, hogy egy adott feszültséget mesterségesen megnövelnek vagy csökkentenek. Ezt a két tekercs huzalának vastagságával és menetszámával lehet szabályozni, ilyenkor a bemenő ? primer ? tekercs váltakozó feszültsége a kimenő ? szekundér ? tekercsen jelenik meg, miközben a villamos áramerősség az egyes tekercsek ellenállásától függ. Eközben természetesen érvényes az energia megmaradás törvénye: a bemenő teljesítmény ? a veszteségeket leszámítva ? megegyezik a kimenő teljesítménnyel. A transzformátor legfőbb előnye, hogy a feszültség megváltoztatására szolgál.

Hamarosan kiderült az egyik gond: a vasmagban, mint villamos vezetőben örvényáramok ? Foucault féle-áramok – keletkeznek, amely veszteségként – Joule-féle hő formájában ? jelentkezik. Ezt a kérdést hamarosan briliáns módon sikerült megoldaniuk: vékony, egymástól szigetelőanyaggal elválasztott lemezekből készítették el a vasmagot. A helyzetet bonyolította, hogy nem sikerült ? de ez egészen napjainkig igaz ? matematikai módszerekkel leírni a vasmagos tekercsekben és transzformátorokban lejátszódó jelenségeket, ezért műszaki megoldásokat alkalmazva behelyettesítő kapcsolásokat alkalmaznak. Ennek megfelelően a transzformátorok tervezése, méretezése és modellezése vérbeli mérnöki feladat, ráadásul a legigényesebb villamossági kérdések köréhez tartozik. A Zipernowsky által vezetett magyar kutatóhármas igazolta elsőként a zárt, osztott vasmag legfőbb előnyét, a mágneses ellenállás értékének a csökkenését, aminek köszönhetően csak két-három százalék veszteség lép fel a feszültség átalakítása közben. Az általuk szerkesztett transzformátor az 1885-ös budapesti országos kiállítás szenzációja volt. Nikola Tesla saját találmányát az Egyesült Államokban csak két évvel később mutatta be.

A magyar feltalálók egy csapásra megoldották Edison legfőbb gondját, a villamos áram szállítását akár több ezer kilométeres távolságra is. Mivel ez nagy feszültségen történik, felhasználás előtt az energiát le kell transzformálni. Ami természetesen a magyarok által feltalált transzformátorral történik.

A transzformátor, majd a Déri és Bláthy által megszerkesztett villamos motorokkal és fogyasztásmérőkkel elkezdődött a váltakozó áramú Ganz-rendszer diadalútja, melyet Zipernowsky személyesen vezényelt egészen 1893-ig. Eközben legnagyobb sikere a Rómát ellátó Tivoli Erőmű és távvezeték megtervezése és kivitelezése volt 1892-ben.

Az iparban végzett eredményes munkája elismeréseképp és a jövő nemzedékek felkészítésének biztosítására Zipernowskyt 1893-ban kinevezték a Műegyetemen újonnan alakított Elektrotechnika Tanszék tanszékvezető egyetemi tanárának. Ekkor megvált a Ganz gyártól, a továbbiakban tevékenységét az oktatásban és a tudományos közéletben folytatta. Ugyanebben az évben megválasztották a Magyar Tudományos Akadémia levelező tagjának.

Ebben a feladatkörében mindenki másnál többet tett a magyar villamossági ipar fellendítéséért: harmincnégy éven át a budapesti Műegyetem tanáraként erősáramú mérnökök több generációját nevelte fel. Így nemcsak a Ganz villamossági osztályának megszervezőjét, az egész magyar villamossági ipar kialakítóját, de az elméleti szakemberek legfőbb oktatóját is tisztelhetjük személyében.

Zipernowskyt a Magyarországi Elektrotechnikusok Egyesülete – a Magyar Elektrotechnikai Egyesület jogelődje – 1903-ban Dérivel és Bláthyval együtt tiszteletbeli tagjává nyilvánította. Két évvel később Zipernowskyt megválasztották az egyesület elnökének.

A Műegyetem az 1906/1907-es tanévben átadott fizikai-elektrotechnikai épületében, a jelenlegi F épületben, Zipernowsky tanszéke saját előadótermet és laboratóriumot kapott, amelyet ő korszerű gépekkel szerelt fel. A nagyfeszültségű technika terén ezekkel a berendezésekkel Európa valamennyi egyetemét és próbatermét megelőzte. Hogy milyen korszerű volt, arra a legjobb példa, hogy a terem egykori felszereléséből egy gépcsoport ma is az eredeti helyén található.

Zipernowsky Károly 1912-ben 5000 koronát adományozott az elektrotechnikusok egyesületének, hogy annak kamatát minden évben díj gyanánt ítéljék oda. Az egyesületi választmány ezüst Zipernowsky-plakettel egészítette ki a díjat.

Nyolcvannégy éves korában 1937-ben vonult nyugdíjba. Ettől kezdve az egyesület közgyűlésén sem vett részt, búcsúlevelét felolvasták, utódja Verebély László, az első magyar villamosmérnök lett.

A magyar villamossági ipar megteremtője nyolcvankilenc éves korában, 1942. november 29.-én hunyt el Budapesten. A nagy hármas korelnöke volt, utolsóként távozott közülük az élők sorából. Halálával lezárult a magyar villamossági kutatás és ipar páratlanul gazdag korszaka. A régi dicsőségnek ? mily szomorú látni ? ma már a nyomait is csak üggyel-bajjal lehet felfedezni. Azóta új gyáróriások ontják a villamos berendezéseket, de ezek már Magyarország határaitól távol készülnek.

A cikk megjelent az Új Szó Tudomány rovatában

MINDEN VÉLEMÉNY SZÁMÍT!

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

A következő HTML tag-ek és tulajdonságok használata engedélyezett: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>