Техника - молодёжи 1969-12, страница 9
Говоря об энергетической системе страны, авторы статей обычно поражаются величественным видом плотин» обширно- Й стью водохранилищ, мощностью гидротурбин» подсчитывают & длину высоковольтных линий, не забывают упомянуть, на 2 какие нужды идет электричество. а И в лучшем случае они всего несколько слов посвящают ф трансформаторам, добавляя тут же: в будущем конструкторы постараются избавиться от этих устройств, которые хоть и 2 немного, но все же поглощают электроэнергию. а Действительно, деятельность трансформатора скрыта от х глаз. Его появление вызвано несовершенством сегодняшней £ техники передачи токау его работа (вроде бы по формуле «из 2 пустого в порожнее») — повышать или понижать напряжение. Только так и удается избежать огромных потерь при транс- 5 портировке электричества. z Инженеры неспроста уделяют «преобразователям» особое * внимание. Ведь эти машины — самое распространенное в * энергосистеме устройство. Они пропускают через свои обмот- Ег ки весь вырабатываемый в стране ток, и не единожды, а £ шесть-семь раз. S О трансформаторах, их прошлом и будущем, недостатках * и достоинствах рассказывает В. СТЕПАНОВ, известный читате- х лям своими статьями по энергетике. БАЛЛАДА О ТРАНСФОРМАТОРЕ В. СТЕПАНОВ У каждого технического устройства два дня рождения: открытие принципа работы и его реализация. Идею трансформатора после упорной семилетней работы по «превращению магнетизма в электричество» дал Майкл Фа-радей. 29 августа 1831 года Фарадей описал в своем дневнике опыт, вошедший впоследствии во все учебники физики. На железное кольцо диаметром 15 см и толщиной 2 см экспериментатор намотал отдельно два провода длиной 15 м и 18 м. Когда по одной из обмоток шел ток, стрелки гальванометра на зажимах другой отклонялись! Нехитрое устройство ученый назвал «индукционной катушкой». При включении батареи ток (само собой разумеется, постоянный) постепенно нарастал в первичной обмотке. В железном кольце наводился магнитный поток, величина которого также менялась. Во вторичной обмотке возникало напряжение. Как только магнитный поток достигал предельного значения, «вторичный» ток исчезал. Для того чтобы катушка действовала, нужно все время включать и выключать источник питания (вручную — рубильником или механически — коммутатором). постоянный или ПЕРЕМЕННЫЙ? От фарадеевского кольца до сегодняшнего трансформатора было далеко, а наука уже тогда по крохам собирала необходимые данные. Американец Генри обмотал провод шелковой ниткой — родилась изоляция. Француз Фуко попробовал вращать железные болванки в магнитном поле — и удивился: они нагревались. Ученый понял причину — сказывались токи, которые рождались в переменном магнитном поле. Чтобы ограничить путь вихревых токов Фуко, Зптон, сотрудник Эдисона, предложил делать железный сердечник сборным — из отдельных листов. В 1872 году профессор Столетов провел фундаментальное исследование по намагниченности мягкого железа, а несколько позже англичанин Юинг представил Королевскому обществу доклад о потерях энергии при перемагничивании стали. Величина этих потерь, названных «гистерезисными» (от греческого слова «история»), действительно зависела от «прошлого» образца. Зерна металла — домены, словно подсолнухи за солнцем, поворачиваются вслед за магнитным полем и ориентируются вдоль силовых линий. Затрачиваемая при этом работа переходит в тепло. Она зависит от того, как — слабо или сильно — и в какую сторону были направлены домены. Сведения о магнитных и проводниковых свойствах накапливались постепенно, пока количество не перешло в качество. Электротехники время от времени преподносили миру сюрпризы, но главным в истории трансформаторов все же следует считать событие, заставившее мир в 1876 году изумленно обернуться в сторону России. Причиной стали свечи Яблочкова^ В «лампах» горела дуга между двумя параллельно расположенными электродами. При постоянном токе один электрод сгорал быстрее, и ученый настойчиво искал выход. В конце концов он решил, перепробовав множество способов, использовать переменный ток, и —- о чудо! — износ электродов стал равномерным. Поступок Яблочкова был поистине героическим, ибо в те годы шла жестокая борьба энтузиастов электрического освещения с владельцами газовых компаний. Но не только это: сами сторонники электричества, в свою очередь, единодушно выступали против переменного тока. Получать-то переменный ток получали, но что это такое — мало кто понимал. В газетах и журналах печатались пространные статьи, угрожавшие опасностью переменного тока: «ведь убивает не величина, а ее изменение». Известный электротехник Чиколев заявлял: «Надо все машины с переменным током заменить на машины с постоянным током». Не менее видный специалист Лачи-нов публично журил Яблочкова, поскольку «постоянный ток годится вообще, а переменный может только светить». «Отчего бы господам — приверженцам свечей (дуговых свечей Яблочкова. — Прим. В. С.) не попытаться серьезно применить к ним постоянный ток; ведь этим и только этим они могли бы обеспечить будущность свечного освещения», — писал он. Не удивительно, что под этим напором Яблочков в конце концов забросил свои свечи, но, кроме частичной «реабилитации» переменного тока, он успел открыть истинное «лицо» индукционных катушек. Его свечи, включенные в цепь последовательно, были чрезвычайно капризны. Как только один светильник по какой-либо причине гас, мгновенно потухали и все остальные. Яблочков соединил последовательно вместо «ламп» первичные обмотки катушек. На вторичные он «посадил» свечи. Поведение каждой «лампы» совершенно не отражалось на работе других. Правда, индукционные катушки конструкции Яблочкова отличались (и не в лучшую сторону) от фарадеевских — их сердечники не смыкались в кольцо. Но одно то, что катушки на переменном токе работали беспрерывно, а не периодически (при включении или выключении цепи), принесло русскому изобретателю мировую известность. Шестью годами позже препаратор из МГУ Усагин развил (а вернее, обобщил) идею Яблочкова. К выходным обмоткам катушек, которые он назвал «вторичными генераторами», Усагин подсоединял разные электроустройства (а не только свечи). Катушки Яблочкова и Усагина несколько отличались друг от друга. Если говорить современным языком, трансформатор Яблочкова повышал напряжение: во вторичной обмотке 5 |
