Юный техник 1980-02, страница 28




Юный техник 1980-02, страница 28

меди, электротехнической стали, изоляции. Электромашиностроительному заводу дешевле изготовить одн)' крупную машину, чем две половинной мощности: меньше нужно рабочих, станков, кранов и другого оборудования. Дешевле становятся и сами электростанции — для крупных агрегатов необходима сравнительно небольшая площадь под установку, растет производительность труда строителей, блоки скорее вводят в строй. На мощной электростанции проще и дешевле решать проблему защиты окружающей среды от вредных выбросов. Наконец, самое главное: чем крупнее электрическая машина, тем выше ее коэффициент полезного действия. История все это подтверждает. В 1924 году «Электросила» выпустила первый генератор мощностью 5 МВт. После войны, в 1946 году, был сделан генератор на 100 МВт, в 1961-м — 300 МВт, в 1971-м — 800 МВт, в 1977-м —1200 МВт!

А что же инженер? Он бы рад конструировать сверхмощные электромашины, но... Во-первых, конструктор электромашины по рукам и ногам связан геометрией, ее габаритами. Например, длина активной части ротора не может быть больше 8 м, иначе возникнут недопустимые прогибы его вала. Диаметр ротора также ограничен: 1,2 — 1,3 м, не больше! При частоте вращения ротора в 3 тыс. об/мин линейная скорость точки на его поверхности такая же, как у реактивного самолета! Если еще немножко увеличить диаметр ротора, то даже лучшая, легированная особыми элементами сталь не выдержит — колоссальные центробежные силы разорвут ротор на куски.

Нельзя раздувать размеры машин и по условиям перевозки ее по железной дороге. Увеличивать ради этого высоту виадуков и туннелей, понятно, никто не согласится. Предельные железнодорожные габариты были достигну

ты уже при изготовлении генератора на 300 МВт. Дальше мощности машин росли, а их размеры почти не увеличивались. Чтобы оставить генераторы в предельных габаритах, ученым предстояла труднейшая схватка с теплом.

Каждая, электрическая машина выделяет тепло по известному закону Джоуля — Ленца. Турбогенератор мощностью 800 МВт имеет коэффициент полезного действия около 99%. Потери энергии относительно невелики, но ведь в абсолютных цифрах они огромны — почти 10 МВт! Представьте, что 16 500 электрических плиток мощностью по 600 Вт каждая собраны вместе и греют воздух в одной небольшой комнате... Проводники обмотки генератора имеют изоляцию из синтетических и органических материалов. При значитёльном повышении температуры эти материалы обугливаются и сгорают, происходит короткое замыкание — авария турбогенератора. Ясно, что без надежного охлаждения машина работать не сможет. Потому вся история и практика создания электрических машин — это совершенствование их систем охлаждения, борьба с теплом.

Настоящий воздушный ураган приходилось применять в машинах даже на 100 МВт. Вентилятор прогонял через нее 60 м3 воздуха за секунду! Но для более мощных машин просто воздушного охлаждения было очень и очень мало.

Водород имеет в 7 раз большую теплопроводность, чем воздух. Он в 10 раз менее плотен, поэтому сильно падают потери ротора на трение. В среде водорода медленнее стареет изоляция: кислорода нет, гореть она не может. Но всего на 50 МВт удалось поднять мощность генератора, охлаждая его водородом.

Инженеры решились на своего рода хирургическую операцию. Они вскрыли изоляцию, сделали

28



Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?