Вадим Прокофьев - Среди свидетелей прошлого

Забытые в прошлом, эти залежи послужат теперь будущему.

XX век в XX веке величают по-разному. В начале столетия его называли веком электричества, так как пар хотя и оставался главным двигателем и на транспорте и в промышленности, но уже было ясно, что ему недолго господствовать — на смену идет электричество. Называют столетие «веком электричества» и сейчас, хотя прибавляют к этому: эра ядерной энергии, век физиков, век кибернетики, квантовых генераторов и т. д.

Но XX век — это век социализма и коммунизма.

А уж если брать «физические свойства» века, то, наверное, самым общим его признаком окажется то, что XX век — это время больших скоростей.

Космические скорости ракет, космические скорости счетных устройств, непостижимые для человеческого ума скорости во всевозможных ускорителях. И даже поезда, следующие все по тем же стальным рельсам, несутся теперь со скоростью, которая была еще недавно рекордной для самолетов. А самолеты летают со сверхзвуковыми скоростями.

Но, как ни странно, максимальные пределы количества оборотов в минуту у промышленных моторов, всевозможных вентиляторов, электросверл и т. д. остались в тех же пределах, что и 20–30 лет назад.

Сколько оборотов в минуту предельно может дать современный электромотор? Если брать серийные — то максимум 3 тысяч. Это для нашего времени немного. А если увеличить количество оборотов промышленных электромоторов хотя бы вдвое, то безо всяких иных затрат производительность труда резко возрастет, ускорятся вообще все производственные процессы.

Ученые задумывались об этом и раньше, в начале 30-х годов. Они, конечно, думали о будущем, так как в 30-е годы если и ощущалась потребность в увеличении скоростей, то технические возможности, уровень развития всего электрохозяйства как в СССР, так и во многих иных странах были все же недостаточными.

Зато остроощутимы были проблемы потребления дефицитных цветных металлов, специальной стали, в огромных количествах идущих на изготовление всевозможных электрических машин, трансформаторов, турбин. Существенным был и вопрос о весе летающих электростанций, так называли электрохозяйство самолетов, а также мелкого электроинструмента. И, конечно, ученых и практиков интересовало повышение вообще коэффициента полезного действия всех электростанций и электромашин.

Эти проблемы ставила жизнь, практика индустриализации нашей страны, электрификация всего социалистического хозяйства. И не случайно не кто иной, а именно академик Г. М. Кржижановский, так много сделавший для электрификации СССР, первым поднял эти вопросы в Академии наук и Совете Труда и Обороны. Он обобщал опыт прошлого и думал о будущем.

Что же прежде всего сдерживало скорость моторов? Оказывается, что переменный промышленный ток имеет определенную частоту. Эта частота измеряется герцами, то есть числом периодов в секунду. В настоящее время в Советском Союзе промышленный ток имеет 50 герц. 50 герц имеет и все электрохозяйство Европы. А вот в Америке в начале ее электрификации были установлены частоты в 140, потом 133, 125 герц. В 1893 году фирма Вестингауза провела большие исследования, и было установлено, что для сравнительно тихоходных промышленных моторов самая экономная частота — 60 герц. 50–60 герц — удобная частота. То же и для передач электричества на большие расстояния. Так, при 50 герцах возможна передача тока по проводам на 800–900 километров. А вот если довести частоту тока до 100 герц, то возможности такой электропередачи резко сократятся примерно вдвое, при условии равных потерь.

Но при 100 герцах число оборотов мотора увеличится с 3 тысяч до 6 тысяч. Это позволит строить не только генераторы, но и турбины с очень высоким коэффициентом полезного действия. Причем на строительстве турбин, трансформаторов, работающих при 100 герцах, будет достигнута большая экономия в дефицитных металлах. Асинхронные двигатели — двигатели с короткозамкнутым ротором, двигатели с контактными кольцами мощностью до 100 киловатт — станут гораздо экономичнее. Уменьшится вес электростанций на самолетах, удешевится электросварка. Частота переменного тока, таким образом, является одним из основных факторов, характеризующих физические свойства и технико-экономические показатели электроэнергетической системы в целом.

Стоимость, габариты, вес, конструкция электрических машин, экономичность оборудования — все зависит от частоты.