Osmdesát let plzeňské lampy
Roku 1880 byl ražen název „elektrotechnika“ pro nový technický obor praktického používání mnohostranných vlastností elektřiny, jejíž účinky byly zkoumány a o jejíž praktickou aplikaci bylo živelně usilováno od počátku století, tedy celých osmdesát let. Pracovníci nového oboru se počali sdružovat v odborných spolcích, např. Rusové v VI. elektrotechnickém odboru Ruské technické společnosti, Němci ve spolku Elektrotechnischer Veterin atd. A současně se začaly vydávat i odborné elektrotechnické časopisy, Električestvo v Rusku, Elektrotechnische Zeitschrift v Německu, La Lumière électrique ve Francii a další. Od počátků praktické elektrotechniky uplynulo tedy letos (1960) právě 80 let.
Na jejím počátku bylo – elektrické světlo. Toto světlo bylo se svými zdroji první praktickou aplikací fyzikálních zákonů elektřiny. Bylo dvojího druhu. Světlo žárové, na jehož vývoji pracovalo od r. 1820 více než 20 zjištěných badatelů (tento dlouhý vývoj byl ukončen v prosinci r. 1879 T. A. Edisonem v USA vytvořením technologie trvanlivého uhlíkového vlákna) a světlo obloukové, jehož vývoje si povšimneme blíže, neboť vyvrcholil počátkem r. 1880 v Plzni, když František Křižík sestrojil „plzeňskou lampu“, jejíhož jubilea vzpomínáme.
Elektrický oblouk objevil počátkem XIX. století ruský fyzik V. V. Petrov. Poněvadž jediným slabým zdrojem proudu byl právě také tehdy sestavený Voltův sloup, nebylo dosahováno ve snaze o praktické využití tohoto jevu nijakých výsledků. Teprve sestavení silnějších galvanických článků kolem r. 1840 dalo popud k novému zkoumání oblouku se zaměřením k jeho využití jako osvětlovacího prostředku. Tehdy používané retortové uhlíky nebyly však dosti homogenní a proto byly nahrazeny uhlíky lisovanými z mletého koksu s přísadami. Mohl proto již r. 1844 Foucault poprvé svítit v Paříži obloukovým světlem s ručním a později i mechanickým přibližováním ohořívajících uhlíků. A od těch dob se po více než 30 let pokoušelo mnoho pracovníků sestrojit vhodné „regulátory“, které by k sobě přibližovaly uhlíky automaticky. Všechny však vlivem tření začínaly regulovat opožděně a vlivem setrvačnosti hmot přeregulovávaly, takže proud oblouku byl nestálý a světlo kolísalo. Nemohlo být proto zapojováno do obvodu více lamp za sebou a každá vyžadovala vlastní zdroj proudu, jímž se od let kolem r. 1870 stal dynamoelektrický stroj. Ten dal popud ke zvýšenému úsilí o vhodné „regulátory“, jejichž počet dostoupil podle tehdejších statistik v r. 1879 více než 50.
Do tohoto snažení zasáhl originálním způsobem ruský vynálezce P. N. Jabločkov, žijící přechodně v Paříži. Vynechal mechanismy, postavil uhlíky vedle sebe, mezeru mezi nimi vyplnil kaolinem a uhlíky nahoře spojil můstkem z lisovaného uhlíkového prášku. Po zavedení proudu se můstek rozžhavil a mezi uhlíky se utvořil oblouk, který postupoval shora dolů a svítil jako skutečná svíčka, jak byla lampa i nazvána. Aby oba uhlíky ubývaly rovnoměrně, musela být svíčka napájena střídavým proudem. Proto sestrojil Jabločkov s Grammeovou továrnou první generátor střídavého proudu. A aby nebyl přerušen obvod proudu při poruše některé svíčky, vytvořil Jabločkov ještě indukční cívky. Primární vinutí několika cívek spojil za sebou a připojil je na samostatnou větev vinutí generátoru. Na sekundární vinutí každé cívky pak připojil jednu nebo i několik svíček za sebou. Tím nejen vyřešil tehdejší ožehavý problém „dělení světla“, ale dal také poprvé popud k užívání transformátoru.
Patenty na svíčku s příslušenstvím z roku 1876 byly zužitkovány ve Francii, Anglii i v Německu. Německý patent získala firma Siemens & Halske a svíčkami počala osvětlovat menší prostory. Po čase však krátká doba hoření svíček, ale hlavně jejich četné poruchy, zaviněné nedůsledně užívaným a nedostatečně prokonstruovaným příslušenstvím, vyvolaly nedůvěru k tomuto jedinečnému vynálezu a snahy vynálezců se obrátily opět k „regulátorům“.
Elektrické svíčky uviděl v činnosti v létě r. 1878 na výstavě v Paříži i jedenatřicetiletý železniční kontrolor z Plzně, František Křižík. Ten měl za sebou badatelské i provozní zkušenosti se železničními slaboproudými zařízeními signálními a zabezpečovacími. Jím sestrojená návěstidla a jeho zlepšovací náměty, jež si ověřoval ve své pokusné dílničce na nádraží plzeňsko-březenské dráhy, byly na rakouských železnicích používány. A tohoto nadšeného sledovatele a propagátora praktického užívání elektřiny se při pozorování svíčky zmocnila již na výstavě tvůrčí myšlenka, aby přibližování ohořívajících uhlíků ovlivňoval bez mechanismů proudem oblouku, jenž tak bude sám pro sebe bezprostředně regulovat. Po návratu domů pracoval ve své dílničce intenzívně na realizaci tohoto nápadu a podařilo se mu dát technický tvar diferenciálnímu principu, jak byl později nazýván a jak jej nezávisle na jiných vynálezcích objevil i František Křižík. První obloukovku podle tohoto principu si dal koncem r. 1878 v Rakousku-Uhersku chránit a dostal svoje první privilegium, jak zde byla ochrana nazývána.
Během tohoto snažení byl požádán Ludvíkem Piettem, aby mu zařídil elektrické osvětlení papírny, v níž se při plynovém osvětlení nerozeznávaly odstíny barev různobarevného papíru. Na objednávku byl do papírny dodán Sigmundem Schuckertem z Norimberka stroj a Siemensova obloukovka, u níž bylo ke Křižíkovu překvapení použito diferenciálního principu. Avšak pohybem válcového roubíku nebyl ovlivňován přímo posuv uhlíků, nýbrž chod hodinového stroje, jenž teprve k sobě přibližoval uhlíky.
Když bylo zařízení uvedeno v činnost, přesvědčil se Křižík, že ani tato lampa nefunguje přesně, což neočekával. Po dlouhém experimentování přišel na to, že příčina tkví ve tvaru roubíku, že magnetický tah v dutině cívky vyvozovaný na válcový roubík se mění s jeho ponorem do dutiny, takže ani pohyb roubíku nebyl rovnoměrný, což však zde bylo bezpodmínečně třeba. Při tomto ověřování poznal také, že válcové roubíky o menším průměru jsou vtahovány do dutiny cívky menší silou než roubíky o větším průměru. Nad touto skutečností se dlouze zamýšlel. Kdyby tak se daly roubíky různých průměrů během svícení nějak vyměňovat, nebo alespoň postupně měnit jejich průměr…
Ano, a sice tak, že se část roubíku zeslabí.
Nový nápad byl ihned realizován pomocí pilníku. A skutečně nastala po upravení roubíku v jeho pohybu příznivá změna. Tím byla naznačena správná cesta, jíž Křižík ihned nastoupil. Po celé noci byly za pomoci mechaniků Macka a Kohouta pilovány a zkusmo upravovány roubíky, které byly pak v lampě zkoušeny a podle výsledků odhadovány další úpravy. Tento pomalý postup urychlil Křižík tím, že dal vyrobit jednoduchý přístroj, jímž se vážila přitažlivost v dutině solenoidu při různém ponoru upravovaného roubíku. Zvážená přitažlivost byla nanášena do diagramu jako funkce ponoru. Byl-li materiál roubíku ubírán pilníkem správně, stávala se křivka plochou, což říkalo, že tah vyvozovaný na roubík bude stálý.
Tento systém zrychlil postup práce a nyní již brzo byl uznán tvar dvojkužele, na nějž působí tah solenoidu téměř po celé jeho délce rovnoměrně, za nejpříznivější tvar dlouhé železné tyče k posouvání nejdelšího uhlíku s dlouhou dobou hoření. Více než jednoroční práce byla ukončena vytvořením jednoduchého a tak přesného „regulátoru“ obloukovky, že mohlo být zapojeno i několik obloukovek za sebou na jeden zdroj proudu. A tím byl Křižíkem vyřešen také problém „dělení světla“.
Patenty na přihlášky, podané pod jménem Piette-Křižík s ohledem na Piettovu hmotnou pomoc při tvoření „regulátoru“, byly ve všech státech hladce uděleny. Pouze v Německu vznesla firma Siemens & Halske požadavek závislosti tohoto vynálezu na petentu, chránícím zde diferenciální princip, který byl získán Hefner-Alteneckem krátce před Křižíkovým rakouským privilegiem. Patentový spor, vedený dva roky, znemožnil Schuckertovi, s nímž byla ujednána smlouva o spolupráci, vyrábět Křižíkovy lampy v Norimberku. A oddálil o tu dobu i zavedení veřejného elektrického osvětlování v Německu, neboť Siemensova obloukovka nebyla k němu ještě způsobilá.
Obloukovka však triumfovala r. 1881 na první mezinárodní elektrotechnické výstavě v Paříži, spojené s I. kongresem elektrotechniků, svolaným francouzskou vládou za účelem stanovení mezinárodních elektrických jednotek.
Křižíkovy obloukovky osvětlovaly společně s Edisonovými žárovkami vestibul výstavního paláce s hlavním schodištěm a budily svým klidným světlem senzační pozornost četných návštěvníků a uznání odborníků z celého světa. Křižík byl pak vyznamenán za svoji nyní již slavnou „plzeňskou lampu“, jak ji zde nazvali, velkou zlatou medailí.
Po návratu z výstavy zřídil Křižík na výrobu svých obloukovek dílnu v ulici U zvonu v domě čís. 6, což byla první silnoproudá elektrotechnická dílna v českých zemích. A také se snažil dokončit patentový spor. Vypátral, že o obloukovky založené na diferenciálním principu se pokoušeli již r. 1855 francouzští chemici Lacasagne a Thiersev Lyoně a toto zjištění rozhodlo spor v jeho prospěch. Byl proto německým patentovým úřadem vydán dne 2. dubna 1882 patentní spis čís. 16297, znějící na jména František Křižík a Ludvík Piette v Plzni (Čechy), jímž byl udělen patent na „Zlepšení elektrických lamp“ s platností od 7. dubna 1880 s těmito patentovaným nároky:
- Konstrukce a použití zvláštním způsobem vytvářené železné tyče, jak vykresleno a popsáno, na dosažení rovnoměrného přitahování této tyče do spirály proudem protékané na větší délky, všeobecně. 2. Použití této tyče u elektrických lamp na regulaci světelného oblouku, zvláště. 3. Popsané automatické zařízení k vypnutí celé derivační cívky nebo její části.
Udělení patentu bylo ihned využito Schuckertem, který na objednávku městského magistrátu dal již 7. června t. r. do provozu osvětlení několika ulic v Norimberku. Bylo to první město v Německu s veřejným elektrickým osvětlením a další následovala, takže Schuckert prodal v Německu a v Rusku již v prvním roce výroby téměř 5000 těchto lamp a celkem jich vyrobil 55 000 kusů. V Londýně se pak utvořila akciová společnost „The Pilzen-Joel and General Electric Light Company“, která koupila Joelův patent na výrobu žárovek, jakož i Křižíkův patent na výrobu plzeňských lamp s výhradním právem výroby v Anglii, Francii, Belgii i s koloniemi a v Americe. A Křižík si vyhradil výrobu a prodej svých lamp v Rakousku-Uhersku. Tak byl rozdělen svět na sféry pro zužitkování plzeňské lampy, která znamenala pokrok pro lidstvo, zisky pro kapitalistické podnikatele a prostředky k dalšímu bádání a k propagaci elektrotechniky pro Františka Křižíka.
V dalších letech se elektrické osvětlování zdárně rozvíjelo při svorném doplňování světla žárového a obloukového, aby až v letech kolem první světové války stále zdokonalované světlo žárové odsunulo do pozadí světlo obloukové. Plzeňská lampa však ještě dříve vykonala i své veliké poslání politické. Bylo to r. 1891 v Praze, kdy zazářila v plném lesku při osvětlování Jubilejní výstavy, vybudované za technického vedení Františka Křižíka. A zde, kolem Křižíkovy nádherné světelné fontány, vytvořené několika mohutnými proudy vody různobarevně ze vnitřku osvětlovanými plzeňskými lampami, se za nepopsatelného nadšení shromažďoval lid ze všech koutů českých zemí, aby nesmlouvavě manifestoval svoje právo vybudovat si po svém svou cestu, jež nakonec vedla až do dnešní přítomnosti. Tak všestranné bylo poslání před 80 lety zrozené „plzeňské lampy“.
Zdroj: Inž. Vladimír Bárta, Elektrotechnický obzor č. 10, 1960
Obr. Křižíkova oblouková lampa s diferenciální regulací
Obr. Expozice osvětlovacích a elektrotechnických zařízení závodu F. Křižíka v Karlíně na Jubilejní výstavě
Obr. Světelné vodotrysky Křižíkovy fontány na Jubilejní výstavě v Praze v roce 1891 – akvarel V. Jansy
