Техника - молодёжи 1953-06, страница 24

\

При слове модель обычно представляется какая-нибудь конкретная вещь, какое-нибудь сооружение: маленький самолет, автомобиль, мост, умещающийся на письменном столе. И человек, не посвященный в тайны моделирования, глядя на миниатюрные машины, гидротехнические узлы и т. д., думает: «Как трудно было сделать все это таким небольшим и так точно!..»

Но главные трудности заключаются совсем не в этом. Дело не в геометрическом сходстве модели и оригинала, а в том, чтобы все важнейшие физические явления в модели и в натуре протекали одинаково. Добиться этого несравненно сложнее, чем сделать маленькую модель, по внешнему виду точно копирующую большое сооружение.

Строя громадную плотину, гидроэлектростанцию и т. д., ученые и инженеры прежде всего составляют математические уравнения, связывающие физические явления, наиболее характерные для данного сооружения или процесса. Математика служит безошибочным контролером проектов и расчетов, но, к сожалению, многие уравнения высшей математики требуют для своего решения месяцев напряженной работы большого коллектива, а иные совсем неразрешимы. Решение же упрощенных уравнений, составленных при грубых допущениях, не дает уверенности в правильности расчетов. Но у инженеров есть способ получать ответ на математическую задачу, и не решая ее. Такой ответ можно получить, делая опыты на физической модели, позволяющей воспроизвести все явления, имеющие место в ее оригинале.

Сейчас в нашей стране исключительно важную роль играет моделирование. Чрезвычайные трудности для исследователей представляло создание модели грандиозной системы экергопередачи из Куйбышева в Москву. Ведь никогда еще не передавалась мощность свыше 1000 000 квт на расстояние в 925 километров при напряжении в 400 000 в. Добиться простого внешнего подобия, сходства легко: провода, мачты, изоляторы, различные машины и аппараты - все это можно уменьшить в тысячи раз. Но в такой «модели» сложные физические явления происходили бы совсем пе так, как они будут протекать в настоящей линии. А ведь это самое главное. Для чего же нужна модель сверхдальней линии? На ней необходимо заранее изучить;, как будет совершаться «путешествие» электроэнергии по проводам, тянущимся на расстояние свыше 900 километров. Узнать, что будет, если произойдет короткое замыкание проводов, как бороться с подобной аварией; что случится, если закапризничает одна из машин, если произойдет обрыв провода.

Опытные модели позволяют ответить на эти и на мнсгие другие сложные вопросы.

Казалось бы, что модель строить незачем, — все опыты можно провести на существующих линиях электропередач. Опыты на линиях, конечно, дали бы весьма важные результаты. Однако производить опыты на «живой» линии, питающей целые области, невозможно, да и нет линий с напряжением в 400 000 в.

Всеобъемлющие модели, на которых исследователи сразу изучают все процессы, происходящие в натуре, создать невозможно. Точнейшие моделрх строятся, например, только для того, чтобы изучать трение в гигантской машине или наблюдать за тем, как ведут себя песчинки, увлекаемые водою. Чем больше явлений воспроизводит модель, тем сложнее она, тем труднее ее создать. Динамическая модель, включающая турбину, генератор, длинную линию передачи электроэнергии и потребителей этой энергии — моторы, лампы и т. д., раньше считалась неосуществимой, хотя и на ней, конечно, исследователи не стремились поставить изучение абсолютно всех явлений, возникающих в такой системе*

Ко большие успехи, достигнутые советскими учеными в теории и практике моделирования, позволили впервые в мире решить и эту труднейшую задачу. Модели для изучения всей энергетической системы целиком в работе, динамические модели созданы у нас в нескольких городах. В Ленинграде электродинамическая модель построена в Ленинградском отделении Института автоматики и телемеханики. В Москве модель электропередачи Куйбышев—Москва создана благодаря творческому содружеству коллектива работников Московского энергетического института имени В, М. Молотова с коллективом работников ленинградского завода «Электросила» имени С. М. Кирова. Особая роль в этом огромном коллективном труде принадлежит профессору Т. Л. Золотареву, доценту В. А. Веникову и кандидату технических наук А. В. Иванову-Смоленскому.

Многое сделано для развития физического моделирования в электротехнике доцентом В. А. Вениковым.

Инженер А. МОРОЗОВ

„Осуществить строительство и ввести в действие линию электропередачи Куйбышев — Моснва

Директивы XIX съезда партии по пятому пятилетнему плану развития СССР на 1951—1955 годы.

Модель энергосистемы Куйбышев — Москва построена в МЭИ на основании созданной им теории физического моделирования в электротехнике, помогающей проектировать модели электрических устройств.

Модель замечательна еще и тем, что она годится не только для исследования линии Куйбышев — Москва. Поведение любой линии передачи энергии длиною до 2 000 км может быть изучено на модели, построенной в МЭИ. В этой гибкости, в универсальности «миниатюрного» подобия гигантских магистралей таятся неисчерпаемые возможности для исследователей.

Когда в одной из лабораторий Московского энергетического института имени В. М. Молотова глядишь на «начало» грандиозной линии — турбину и генератор, — невольно забывае*шь, что перед тобою только маленькая модель.

Законы моделирования позволили уменьшить напряжение линии в 1000 раз, мощность в 100 000 раз. Турбина поэтому совсем маленькая. Механическое подобие в данном случае не играет роли, и турбина гораздо быстроходнее Куйбышевской. Особенно много хлопот потребовал генератор. По типу это такая же машина, какая будет построена нашим прославленным заводом «Электросила» для Куйбышевской ГЭС.

В большом генераторе потери энергии на нагревание, а также и другие неизбежные потери составляют значительно меньшую долю всей мощности, чем у машин малых размеров. Если генератор-модель нагрузить в процентном отношении так же, как настоящий источник тока, нагревание и другие вредные явления в модели будут протекать совсем иначе, чем в машине мощностью свыше 120 000 квт. Поэтому гене-ратор-модель работает как бы с «прохладцей», с большим запасом мощности. Для нее нестрашно даже короткое замыкание.

У генераторов, отличающихся по мощности в 100 000 раз, геометрическое подобие недостижимо. Поэтому электрическая машина в Энергетическом институте обросла деталями, которых не имеет ни один обыкновенный генератор. Вот, например, набор массивных дисков, сидящий на валу генератора. С его помощью моделируют усилия, которые будут возникать на валу Куйбышевского гидрогенератора, когда придет в движение вся его огромная масса стали и проводов, вращаемая турбиной. Меняя число дисков, можно изменять и эти механические усилия.

За дисками на том же валу расположена совсем маленькая машина постоянного тока. Но роль ее огромна. Чтобы генератор давал ток, в обмотку его подвижной части — ротор — необходимо посылать постоянный ток, превратив ротор во вращающийся магнит.

Эта маленькая машина называется возбудителем, и эт ее поведения зависит качество всей работы генератора.

На самом конце вала, за возбудителем, сидит еще машина, — это уже совсем лилипут. Она является своего рода «посредником» между своим генератором и другими генераторами, работающими на общую линию. Все генераторы, посылающие ток в одну линию, должны «впрягаться в общую упряжку», только обладая одинаковой скоростью, как механической, так и электрической. Хороший скакун порою тащит не только весь груз, но и более ленивую или слабую лошадь. Но в случае с машинами такое несоответствие кончается гораздо хуже, чем в настоящей упряжке. Это влечет за собою аварию, если специальные приборы не примут необходимых мер. Маленькая машина на конце вала генератора фактически характеризует его «электрическое лицо». Она определяет возможность включения генератора параллельно другим или же

22