Торжество электричества


Электрический генератор постоянного тока «Альянс» (1856).
Электрический генератор постоянного тока «Альянс» (1856).

Первое теоретическое решение задачи о возможности передачи электроэнергии по проводам дал в 1880 г. петербургский профессор Д. А. Лачинов. Он доказал, что потери энергии в проводах будут невелики, если повысить напряжение тока. К этому же выводу пришел в те же годы и французский физик М. Депре. Он построил первую линию электропередачи длиной в 57 км. и передавал по ней ток напряжением в 2 тыс. в и мощностью 3 кВт. Около трех четвертей передаваемой энергии при этом терялось, и многие ученые считали экономичную передачу электроэнергии на расстояние неосуществимой.

Такие успехи в области передачи энергии на большое расстояние были вызваны бурным развитием электротехники во второй половине и особенно в самом конце XIX в. Множество изобретателей работало над проблемой использования электричества для освещения и других бытовых нужд. Знаменитая «электрическая свеча» русского изобретателя П. Н. Яблочкова была первым потребителем тока. Решая задачу питания ряда «свечей» от одного генератора, Яблочков разработал схему, которая стала прообразом современных энергосистем с центральной электростанцией, трансформаторами и потребителями энергии.

Но от схемы до ее осуществления было еще далеко. Стали строить электростанции переменного тока. Трансформаторы повышали напряжение в линии передачи, потери были ничтожны. А на месте потребления энергии другие трансформаторы понижали напряжение до нужного и безопасного. Горели электрические лампы, работали нагревательные приборы, но двигатели не запускались с места. Секрет электропередачи был открыт, а секрет электропривода оставался неразгаданным.

Электрический генератор постоянного тока Грамма с кольцевым якорем (1871).
Электрический генератор постоянного тока Грамма с кольцевым якорем (1871).

Раскрыл его в 1891 г. выдающийся русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский — создатель техники трехфазного электрического тока. Он построил в Германии, между Лауфенским водопадом и Франкфуртом-на-Майне, линию электропередачи трехфазного тока длиной около 170 км с напряжением 15 тыс. в. Ток, напряжение которого понижалось на месте потребления, приводил в действие двигатель трехфазного тока (рис. 10).

В 1899 г. на электростанции в Эльберфельде генератор трехфазного тока был соединен с паровой турбиной. Это открытие знаменовало начало современной техники, основа которой — электрификация как особая форма снабжения энергией промышленности, транспорта, сельского хозяйства и бытовых нужд населения. Система электрификации — это звено между первичным двигателем и потребителями энергии (машинами-орудиями) — оказала решающее влияние и на двигатели и на орудия.

Тепловые двигатели скоро были вытеснены с фабрик и заводов электродвигателями. Первичным тепловым двигателем крупных электростанций и океанских судов стала паровая турбина. Мощный двигатель внутреннего сгорания сделался основным двигателем морских и речных теплоходов (рис. 11), а легкие двигатели стали основой энергетики автотранспорта и авиации. Возник новый тепловой двигатель — газовая турбина, широко применяемая в скоростной авиации. Большое развитие получил гидродвигатель — водяная турбина, вращающая генераторы крупнейших гидроэлектростанций.

ВСЕГО В 10 РАЗ

Мы так привыкли к быстрому росту скоростей самолетов, мощностей турбин, производительности машин, что увеличить что-нибудь в 10 раз кажется нам порой чем-то простым, не стоящим внимания. Но знаете ли вы, что произойдет, если все вдруг станет быстрее, больше или меньше в 10 раз? Всего в 10 раз!

Если человек ускорит свои движения в 10 раз, то зашагает вровень со скорым поездом. Если реактивные самолеты полетят в 10 раз быстрее, то они превратятся в искусственные спутники Земли или даже в новые планеты. Если обыкновенные гривенники уменьшатся в 10 раз, то в большой наперсток их можно будет насыпать около 20 тыс. штук.

Машины-орудия, станки самого разнообразного назначения сращиваются с электрическим двигателем. Электроэнергия движет и крохотные станочки часовой промышленности и станки-гиганты тяжелого машиностроения. Внедрение электроэнергии во все технологические процессы производства создало невиданные возможности для перехода к автоматическим системам, автоматическим станкам, линиям, целым заводам-автоматам.

Резко изменилась технология производственных процессов. Широкое применение получила электротехнология: электросварка, электронагрев, электроискровая обработка. Электрифицированные машины проникли во все области труда. Горные комбайны выполняют тяжелую работу шахтеров; разнообразные механизмы облегчают труд строителей, лесорубов, землекопов.

Гениальный основоположник научного коммунизма Ф. Энгельс в своих трудах указывал, что электрификация вызовет такой стремительный рост производительных сил общества, что они выйдут из-под контроля капитализма. Всем известны слова В. И. Ленина: «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны»

Современная техника вступает сейчас в новый период своего развития — в период, когда наша страна строит коммунизм. Отчетливые черты этого видны во всех важнейших областях техники — энергетике, машиностроении, — в применяемых материалах, в возникновении новых ее отраслей.

Открытие атомной (точнее, ядерной) энергии стало переломным моментом во всей истории развития техники. Благодаря этому человечество получило гигантские, практически неистощимые запасы энергии, которые способны приводить в движение всю огромную массу современной техники. Человечество вступило в атомный век.

Первый атомный (ядерный) реактор создан итальянским ученым Энрико Ферми в декабре 1942 г. Правда, этот реактор был еще так малосилен, что с его помощью трудно было вскипятить даже стакан воды. Но ведь все великие открытия и изобретения начинаются с малого.

Двигатель трехфазного тока М. О. Доливо-Добровольского (1891).
Двигатель трехфазного тока М. О. Доливо-Добровольского (1891).

Уже в 1954 г. в СССР была пущена первая в мире атомная электростанция.

Запасы природных радиоактивных материалов во много раз превышают запасы обычного топлива. В каждом килограмме атомного горючего содержится в десятки тысяч раз большее количество энергии. Опытная атомная станция Академии наук СССР мощностью в 5 тыс. кет ежесуточно «сжигает» в своем реакторе всего 30 Г урана. В год это составляет около 11 кГ.

Высокая концентрация энергии в атомном ядре особенно ценна для подвижных машин. Так, атомный локомотив с тяжелым составом может пробежать от Москвы до Владивостока и вернуться обратно, затратив менее 1 кГ урана. Атомный самолет, использовав всего 1 кГ ядерного горючего, сможет два с половиной раза облететь без посадки вокруг Земли со скоростью в 1300 км/час. А первый в мире атомный ледокол «Ленин» — огромный корабль, водоизмещением 16 тыс. Т, с атомной установкой мощностью в 44 тыс. л.с. — может годами плавать в высоких широтах, не заходя в порты за топливом.