Hetven éve hunyt el Zipernowsky Károly

OZOGÁNY ERNŐ

A feladatra egy huszonöt éves mérnököt kért fel, Zipernowsky Károlyt.

Mechwart sasszemmel figyelte a hazai eseményeket, akikben fantáziát látott, azokatmagához édesgette. Ez történt Zipernowskyval is, aki negyedéves mérnökhallgatóként felolvasásokat tartott a magyar Mérnök és Építész Egylet ülésein a villamosság legújabb külföldi eredményeiről. Mechwart azonnal ráérzett: megtalálta az emberét. Zipernowsky diplomáján még meg sem száradt a tinta, amikor állást ajánlott neki.

Vargabetűvel

a villamossághoz

A magyar villamossági ipar megalapozója 1853. április 4-én született Bécsben. A család hazatérte után Budapesten folytatta tanulmányait, a híres piarista gimnáziumban érettségizett, majd elment Kecskemétre gyógyszerésznek. Ám 1872-ben elhatározta, hogy beiratkozik a Királyi József Műegyetemre, ahol gépészmérnökként végzett. Ekkor már tudott volt, hogy gépi úton villamos áram is termelhető. Ez állt a fiatal mérnök érdeklődésének középpontjában, égi mannaként hullott 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, 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 amper áramot szolgáltató dinamóját, amivel szénrudas izzókat táplál. Ezt követően áramfejlesztők és motorok szerkesztése lesz a feladata. Mechwart nemcsak szemmel tartja őt, hanem lehetővé teszi számára, hogy új munkatársakat toborozzon, sőt ő is vadászik rájuk. Így szerzik meg maguknak 1882-ben Déri Miksát, s egy évvel később Bláthy Ottó Tituszt.

A technikatörténet triumvirátusa

Ezzel kialakul a technikatörténet legnevezetesebb triumvirátusa, amely hamarosan a világ élvonalába röpíti a magyar ipart.

Edison és Werner Siemens is a dinamók nagy apostola volt. Az amerikai feltaláló érdemei a villamosság terén múlhatatlanok, viszont a dinamóval 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 hőveszteségek a százszorosára nőnek! Ennek fényében Edison terve a világhálózatról dinamója segítségével puszta álomnak bizonyult. Többen is elindultak azon az úton, amely sikerrel kecsegtetett: az olasz Galileo Ferraris és az Egyesült Államokban dolgozó, horvátországi szerb mérnök, Eötvös Loránd egykori tanársegédje, 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 nélkülözhetetlen a villamos motorok meghajtásához.

Zipernowsky Károly ugyancsak a váltakozó áram feltétlen híve. Alig lép be a gyárba Déri Miksa, közösen egy váltakozó áramú generátort terveznek, amely a Nemzeti Színház világítását oldja meg.

Úttörő lépések

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, 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 ontják a szabadalmakat. A nevezetes 1885. évben születik meg a nagy hármas korszakalkotó jelentőségű találmánya, a zárt vasmagú transzformátor, a későbbi villamosítás alapja.

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.

Zárt vasmagú transzformátor

Ha 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 tekercs váltakozó feszültsége a kimenő tekercsen jelenik meg, miközben a villamos áramerősség az egyes tekercsek ellenállásától függ. Eközben természetesen érvényes az energiamegmaradás törvénye: a bemenő teljesítmény megegyezik a kimenő teljesítménnyel. A transzformátor legfőbb előnye, hogy megváltoztatja a feszültséget.

Hamarosan kiderült az egyik gond: a vasmagban mint villamos vezetőben örvényáramok keletkeznek, amely veszteségként jelentkezik. Ezt a kérdést hamarosan briliáns módon sikerült megoldaniuk: vékony, egymástól szigetelőanyaggal elválasztott lemezekből készítették el a vasmagot. A helyzetet bonyolította, hogy nem sikerült 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 magyar kutatóhármas igazolta elsőként a zárt, osztott vasmag legfőbb előnyét, a mágneses ellenállás értékének 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 Ganz-rendszer diadalútja

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 csökkenteni. Természetesen a magyarok által feltalált transzformátorral.

A transzformátorral, 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, hanem az elméleti szakemberek legfőbb oktatóját is tisztelhetjük személyében.

Zipernowskyt a Magyarországi Elektrotechnikusok Egyesülete 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 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.

Díj és plakett

Zipernowsky Károly 1912-ben 5000 koronát adományozott az elektrotechnikusok egyesületének, hogy annak kamatát minden évben díjként 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 ma már a nyomait is csak üggyel-bajjal lehet felfedezni. Azóta új gyáróriások ontják a villamos berendezéseket, de már Magyarország határaitól távol.