Фрэнк Джулиан Спрэг

Фрэнк Джулиан Спрэг (англ. Frank Julian Sprague; 25 июля 1857, Милфорд, Коннектикут, США — 25 октября 1934, там же) — американский инженер-электротехник, изобретатель и предприниматель, известный как один из пионеров электрического транспорта. Спрэг разработал и внедрил первую в мире практическую систему электрического трамвая (1888, Ричмонд, Виргиния), а также создал первый электрический лифт с кнопочным управлением и систему рекуперативного торможения для железных дорог. Его работы заложили основы современной городской электрической тяги.

Биография

Ранние годы и образование

Фрэнк Спрэг родился в семье Дэвида Спрэга и Фрэнсис Кинг. После смерти отца в 1865 году семья переехала в Норт-Адамс (Массачусетс), где юный Спрэг окончил среднюю школу. В 1874 году он поступил в Военно-морскую академию США в Аннаполисе, которую окончил в 1878 году седьмым по успеваемости в своём классе. Во время учёбы он проявил интерес к электротехнике, самостоятельно изучая работы Майкла Фарадея и других учёных.

Карьера на флоте и в компании Эдисона

После выпуска Спрэг служил младшим офицером на нескольких кораблях ВМС США. В 1881 году он был направлен на Международную электрическую выставку в Париже, где познакомился с новейшими разработками в области электричества. В 1883 году, уволившись с флота, он присоединился к компании Томаса Эдисона (Edison General Electric Company, предшественник General Electric). Спрэг работал над усовершенствованием электрических ламп и систем распределения энергии, но вскоре разошелся во взглядах с Эдисоном, который отдавал предпочтение постоянному току, в то время как Спрэг видел перспективы в переменном токе.

Основание собственной компании

В 1884 году Спрэг основал компанию Sprague Electric Railway & Motor Company (позже переименованную в Sprague Electric Company). Его целью было создание практичного и надёжного электрического двигателя для городского транспорта. Ключевым достижением стала разработка двигателя с постоянным крутящим моментом, который мог работать при переменной нагрузке, что было необходимо для трамваев.

Вклад в развитие электрического транспорта

Первый электрический трамвай (Ричмонд, 1888)

В 1887 году город Ричмонд (Виргиния) объявил конкурс на создание электрической трамвайной линии. Спрэг выиграл контракт, несмотря на скептицизм многих инженеров, считавших, что электрическая тяга на крутых подъёмах (до 10%) и сложном рельефе невозможна. Система, запущенная 2 февраля 1888 года, включала 40 вагонов, питавшихся от воздушной контактной сети (троллейного провода) через токоприёмник-штангу. Для предотвращения искрения и перегрева Спрэг применил пусковые реостаты и систему управления, позволявшую плавно разгонять и тормозить вагоны. Успех проекта в Ричмонде привёл к быстрому внедрению электрических трамваев в десятках городов США и Европы.

Разработка системы управления

Спрэг усовершенствовал систему управления электродвигателями, создав так называемый «контроллер Спрэга» — устройство, позволявшее водителю переключать скорость движения, изменяя сопротивление в цепи якоря. Это стало стандартом для трамваев и электровозов на десятилетия.

Электрические лифты

В 1892 году Спрэг создал первый электрический лифт с кнопочным управлением, который не требовал присутствия лифтёра. Система позволяла пассажиру самостоятельно выбирать этаж, нажимая кнопку в кабине. Лифт был установлен в здании Postal Telegraph Building в Нью-Йорке. Это изобретение радикально изменило архитектуру высотных зданий, сделав их доступными для массового использования.

Рекуперативное торможение

Спрэг разработал и запатентовал систему рекуперативного торможения для электрических железных дорог (патент 1897 года). При торможении электродвигатели переключались в режим генераторов, преобразуя кинетическую энергию поезда в электрическую, которая возвращалась в сеть. Это повышало энергоэффективность и снижало износ тормозных колодок. Система была впервые применена на трамваях в Чикаго и Нью-Йорке.

Другие изобретения и проекты

Система многоединичного управления

В 1895 году Спрэг разработал систему, позволяющую управлять несколькими вагонами (локомотивами) из одной кабины машиниста. Это было реализовано в проекте Chicago "L" (надземная железная дорога Чикаго) и стало основой для современных поездов метро и пригородных электричек.

Электрификация железных дорог

Спрэг участвовал в проектах электрификации пригородных и магистральных железных дорог, в том числе линии New York, New Haven and Hartford Railroad. Его технологии обеспечили переход от паровозов к электровозам на участках с тоннелями и в густонаселённых районах.

Признание и наследие

Награды и звания

• Медаль Эдисона (IEEE, 1910) — за выдающийся вклад в электротехнику.
• Член Национальной академии наук США (1925).
• Почётные докторские степени нескольких университетов.

Память

• Имя Спрэга носит кратер на Луне (Sprague).
• В 1999 году он был включён в Зал славы изобретателей (National Inventors Hall of Fame).
• В Ричмонде установлен памятник изобретателю, а одна из улиц названа его именем.

Влияние на отрасль

Работы Спрэга напрямую привели к созданию компаний General Electric (через слияние его фирмы с Edison General Electric и Thomson-Houston Electric Company в 1892 году) и Westinghouse Electric (через лицензирование его патентов). К 1900 году электрические трамваи, основанные на его конструкциях, перевозили миллионы пассажиров в день по всему миру.

Интересные факты

• Спрэг был одним из первых, кто применил электрические двигатели в военных кораблях (для привода вентиляторов и насосов).
• Его система рекуперативного торможения была настолько эффективна, что в некоторых городах трамваи вырабатывали больше электроэнергии, чем потребляли на спусках.
• Спрэг отказался от предложения Томаса Эдисона стать вице-президентом его компании, предпочтя независимую инженерную практику.

Источники

• Frank J. Sprague: The Father of Electric Traction — биография, опубликованная IEEE.
• The Electric Railway: A History of the Sprague System — книга Джона Х. Уайта (John H. White).
• Патенты США № 424,891 (электрический трамвай) и № 582,251 (рекуперативное торможение).
• National Inventors Hall of Fame — официальная биография Фрэнка Спрэга.