Завод без людей
Шрифт:
Микрофон и наушник телефона Белла.
Это были изобретения, которые никогда не могли бы быть осуществлены средствами механики. А ведь они были чрезвычайно важны уже и в то время. Об этом говорит быстрота распространения этих изобретений.
Электричество начинало переходить из области науки в область техники. Но до эры электричества было еще очень далеко. Очень. Нужен был мощный, надежный и дешевый источник электроэнергии. Нужен был простой и надежный электрический двигатель.
Много
Было выяснено, что электрические машины обратимы, то есть одна и та же машина может работать как двигатель, если в нее подается электрический ток, и как генератор, если ее привести во вращение. Машины постоянного тока долго считали единственно пригодными. Это происходило потому, что ток, который люди уже хорошо успели изучить, получая электроэнергию от гальванических элементов, был постоянный. Свойства же переменного тока не были еще изучены, с ним не умели обращаться, не умели его измерять, да и вообще к току, который огромное число раз в секунду меняет свое направление, мечется из стороны в сторону, относились с недоверием.
Одним из первых, кто не побоялся применить переменный ток, был П. Н. Яблочков. В его знаменитой «свече» было два параллельно поставленных угля. При питании их током возникала ярко светившаяся дуга. Однако, если к «свече» подводился постоянный ток, один из углей выгорал быстрее. Тогда Яблочков и решил применить для питания своих «свечей» переменный ток.
Он же сконструировал первый генератор переменного тока. Это замечательное устройство по идее мало чем отличалось от современных генераторов.
Яблочкову пришлось решать и другую задачу, не менее важную. Дело в том, что от одного общего источника не могло одновременно питаться большое количество «свечей». А между тем «свечи» должны были устанавливаться в разных местах для того, чтобы получить освещение во всех нужных пунктах. Для этого требовалось, как тогда говорили, «дробить свет».
Приходилось делать много отдельных генераторов, что было очень неудобно и дорого. Яблочков по-разному решал задачу дробления света. Но в конце концов он нашел самый правильный путь — применил «индуктирующую катушку», или, как теперь ее называют, трансформатор переменного тока.
Вначале электротехники не задумывались о том, на какое расстояние может передаваться по проводам электрическая энергия. Этим занялся французский инженер М. Депре, который построил линию электропередач между Мисбахом и Мюнхеном длиной в 57 километров. В Мисбахе находилась водяная турбина, приводившая в движение генератор, а в Мюнхене — небольшой электродвигатель, вращавший насос. Электродвигатель и насос были установлены в выставочном зале проводившейся в 1882 году выставки. Понятно, что в таких условиях опыты Депре привлекали внимание и получили быстрое признание.
Выгодность электропередачи возрастает при увеличении напряжения передаваемого тока. Так, Депре в своих дальнейших опытах передавал электрическую энергию при напряжении 6000 вольт. Более высокого напряжения Депре намеревался достичь, включая генераторы последовательно. Однако такой способ не был хорошим. Нужно было искать другие пути.
Как раз в эти годы итальянец Феррарис показал, что, пользуясь двухфазным переменным током, можно в электрической машине получить вращающееся магнитное поле. Это было очень важное открытие, позволившее вновь и, наконец, с большим успехом заняться переменным током. Дело в том, что все прежние двигатели переменного тока были однофазные и имели один решающий недостаток: при включении тока они «не хотели» начинать вращение. Их нужно было сперва раскручивать, а потом уже они продолжали работать сами. В двигателях двухфазного тока получавшееся вращающееся магнитное поле увлекало за собой ротор двигателя, и он начинал вращаться без посторонней помощи.
Двухфазный ток получил даже некоторое промышленное распространение. Но вскоре замечательный русский ученый и инженер М. О. Доливо-Добровольский предложил новую систему переменного тока: трехфазный переменный ток. Трехфазный ток тоже позволял получать вращающееся магнитное поле и, кроме того, давал и другие важные преимущества. С тех пор система трехфазного тока не претерпела почти никаких изменений. В наши дни она применяется в промышленности повсеместно.
Для передачи энергии трехфазным током требуется три провода. Если вы взглянете на высоковольтную линию электропередач, вы увидите, что число проводов, подвешенных на опорах, всегда три или кратно трем. Правда, на высоковольтных линиях над проводами протянуто еще два провода, но они навешиваются для защиты линии электропередачи от грозы. В наши квартиры, как вы знаете, входит только по два провода, хотя по ним также подается переменный ток. Для бытовых нужд не требуется трехфазный ток, достаточно заводить провода от одной фазы и средней точки или от выводов двух фаз. Все бытовые электрические приборы могут работать от однофазного переменного тока. В электропроигрывателях граммофонных пластинок, например, чаще всего устанавливают асинхронный двигатель переменного тока. Для того чтобы он начал вращаться сам, применены специальные устройства, позволяющие получать из однофазного тока двухфазный.
Не менее важной работой М. О. Доливо-Добровольского было создание трехфазных машин переменного тока. Он изобрел и построил асинхронный двигатель переменного тока. В наше время это наиболее распространенный электрический двигатель.
В 1891 году во Франкфурте-на-Майне состоялась электротехническая выставка. На выставке в одном из павильонов был установлен понижающий трансформатор. Он был подключен к трехфазной линии передач. Напряжение на этой линии было 8500 вольт. Трансформатор понижал это высокое напряжение до 65 вольт. От трансформатора питались тысяча ламп, освещавших выставку, и трехфазный двигатель Доливо-Добровольского, вращавший мощный водяной насос. Насос подавал воду на искусственный водопад. В те годы было трудно поверить, что электрическая энергия подавалась на выставку из Лауфена, отстоявшего от Франкфурта на 175 километров!
Передача электроэнергии открыла новые огромные возможности. Ведь это означало, что электростанцию вовсе не нужно строить именно там, где требуется большой расход электроэнергии, в городах или около крупных заводов. Электростанции можно было строить там, где ее выработка оказывалась наиболее дешевой и простой: в богатых топливом местах, возле каменноугольных шахт или на больших реках.
Тут-то и помог трансформатор переменного тока, который легко и просто позволил повышать напряжение, получаемое от генераторов, до многих десятков тысяч вольт и вновь понижать его до удобных для эксплуатации напряжений в местах потребления электроэнергии. Мы знаем с вами, что теперь напряжение на дальних линиях электропередач доходит до 400 тысяч вольт, а через несколько лет оно будет поднято еще выше, до 600 тысяч вольт.
Какую роль сыграло применение нового вида энергии — электроэнергии в производстве, описать почти невозможно. Я приведу вам только один пример, показывающий, как изменились методы использования силы для привода в действие станков.
Возле дома, где я жил, было много заводов. Все они в начале тридцатых годов либо строились заново, либо значительно расширялись и обновлялись. Нужда в квалифицированных рабочих была очень большая, а рабочих еще не хватало. И вот почти каждый крупный завод создавал свои училища, так называемые ФЗУ — фабрично-заводские училища, где и подготавливались новые квалифицированные рабочие.