Техника - молодёжи 1945-01-02, страница 21

С помощью сложного прибора, об устройстве которого мы не станем здесь рассказывать, можно сделать, казалось бы, невероятное: записать движение электрического тока, кг к записывают движение обычных твердых тел»

На светящемся экране осциллографа можно увидеть, как нарастает ток в осветительной сети, как падает он до нуля, меняет свое направление и после одного периода вновь приобретает прежнее значение. Обычно такое превращение тока совершается 50 раз в секунду.

Если с помощью осциллографа записать ток в электрической сети, то мы увидим на экране плавную кривую, которую математики называют еинусои-дий. Верхние и нижние точки этой кривой соответствуют максимальному току в сети, а промежуток времени, в течение которого ток возвращается к прежнему значению, называется периодом колебания тока.

Мы можем измерить осциллографом силу тока и его напряжение в сети, в которую включены электрические лампочки. Тогда на экране осциллографа будут вычерчиваться две синусоиды, соответствующие силе тока и его напряжению. При этом обнаружится, что какими бы сверхточными способами мы ни отсчитывали время, в тот момент, когда напряжение тока достигнет максимального значения, сила тока тоже будет иметь наибольшую величину. И нулевое значение, на обеих кривых, появившихся на осциллографе, будет отмечено тоже в один и тот же момент. Как говорят физики, синхронно, то есть одновременно,, протекают все изменения напряжения и силы тока на '" протяжении всей осветительной сети. Ту же мысль физики выражают еще и иначе. Они говорят, что сила тока и его напряжение совпадают по фазе — в любой момент находятся в одной и той же стадии колебания.

Но если вместо тысячи лампочек в сеть будет включен хотя бы один трансформатор или электрический мотор, осциллограф немедленно отметит новое явление. Запись токов обнаружит, что, и то время как напряжение тока в проводах, достигнув максимального значения, уже начало спадать, сила тока еще только приближается к наибольшей величине.

Таким образом, фазы тока и напряжения не совпадают; происходит сдвиг, несовпадение фаз. И это явление, как оказалось, имеет огромное значение для всей электротехники. Сдвиг фаз, отставание тока в трансформаторах и моторах происходит потому, что сами трансформаторы и моторы" не только поглощают (что знают все), но и в некоторые моменты цикла колебания порождают электрические токи (о чем обычно известно только физикам). Эти токи движутся в обратном направлении по отношению к рабочему тойу, который приводит мотор в движение. Та-

Инж, В. ЛЕОНОВ (См* четвертую страницу обложки)

ким образом, часть энергий как бы «отбрасывается» мотором обратно с сеть, И чем больше отрезок времени, в течение которого происходит это обратное движение тока, тем Труднее электрической станции «протолкнуть» энергию в сеть, довести ее до потребителя. О величине этого вредного отрезка времени судят по тому, насколько велик сдвиг фаз между па1Гряжением и силой тока.

Величину сдвига фаз выражают в углах. Условились считать, что отрезок синусоиды, равный одному периоду колебания тока, содержит 360 градусов. Если сдвиг фаз равен четверти периода, говорят, что фазы сдвинуты на 90 градусов; если сдвиг равен периода, фазы сдвинуты на 36 градусов, и т. д.

Совершенно ясно, что токи, порожденные моторами, не могут возникнуть сами собой из ничего. Они возбуждаются в обмотках трансформаторов и моторов за счет части энергии, поступающей в сеть. И, значит, эта часть энергии, которую электротехники называют реактивной, как бы вычитается из общей энергии, даваемой станцией. Остающаяся часть энергии (ее называют активной энергией) тратится на совершение полезной работы и частично на нагревание проводов. Все эти сложные деления тока на части станут гораздо яснее, если мы разберемся "в следующем чертеже (см. рис.). _в Максимальной мощности соответствует наибольшая сторона треугольника— гипотенуза. Один из катетов выражает реактивную мощность. Чем больше этот катет, тем меньше будет другой катет, который соответствует активной мощности. И, наоборот, уменьшив катет реактивной мощности, мы увеличим второй катет. (Напомним читателю, что гипотенуза, или максимальная мощность, при этом остается неизменной и, значит, уменьшая реактивную мощность, мы только перераспределяем более выгодно для нас энергию станции.) Теперь взгляните па правую часть чертежа и обратите внимание на то, что при уменьшении катета реактивной мощности уменьшился угол, который мы обозначили греческой буквой <f — «фи». В тригонометрии отношение катета, лежащего против угла, к гипотенузе называется синусом. А отношение катета, прилегающего к углу, к гипотенузе — косинусом. Чем меньше будет угол «фи» (то есть чем меньше станет катет реактивной мощности), тем больше будет косинус «фи». И по этой причине рост косинуса «фи» считается важнейшим показателем в борьбе за правильное, экономное расходование электрической энергии. Каким же образом, однако, можно уменьшать реактивную мощность и тем самым увеличивать косинус «фи» не на чертеже, а в электрической сети, в которую включены тысячи моторов?

Очевидно, что этого можно достигнуть только одним путем; надо добить

ся того, чтобы каждый мотор, порождающий сдвиг фаз, был использован как можно лучше. Ведь реактивная мощность при одном и том же напряжении поглощается одинаково и работающим на полную мощность к вращающимся вхолостую мотором.

Если вместо слишком сильного мотора, обслуживающего станок, подобрать другой мотор, не дающий избыточном мощности, то работа станка не кару шится, но меньший мотор поглотит меньше реактивной мощности при той же активной мощности. А при этом косинус «фи» возрастает.

Тщательно проверив размеры трансформаторов, исключив работу стаькоа (а значит, и моторов) вхолостую, можно добиться значительного увеличения косинуса «фи».

А подсчеты электротехников показ?-ли, что повышение косинуса «фи» по всему Союзу на одну только сотую равносильно увеличению мощности генераторов наших электростанций из 150 тысяч киловатт. Повышение коси-нуса «ф*г» иа одну сотую сокращает ежегодные электрические потери в машинах и проводах по всему Союзу на 200 миллионов киловатт-часов. А этой энергии достаточно для того, чтобы выплавить 2 миллиона тонн стали.

Вот какое огромное значение имеет борьба за каждую сотую косинуса «фи». И в этой борьбе могут принять участие все те, кто имеет дело с моторами и другими приборами, в которых имеются обмотки. Таких людей на заводах нашей страны насчитываются миллионы. Н все они должны стать борцами за повышение косинуса «фи»*

Максимальная мощность» вырабатываемая электростанцией, делится электротехниками на реактивную мощность и на мощность активную. идущую на нагревание проводов и совершение полезной работы. Чем больше сдвиг фаз, тем больше угол «фи» и меньше актив-нал мощность. Значит, надо всеми силами стремиться к тому, чтобы уменьшить сдвиг фаз между напряжением и силой тока

19