Мир электричества - Анатолий Томилин

Так выглядели аккумуляторные батареи в вагоне «Большого берлинского общества городских дорог»

Повсеместно на электрическом транспорте получил применение постоянный ток. Он обеспечивал удобное регулирование и надежную работу электродвигателей. Дальше, по мере перехода энергетического хозяйства на переменный ток, для транспорта и для других промышленных нужд пришлось разрабатывать и сооружать подстанции, преобразующие переменный ток в постоянный.

Сегодня электрический транспорт настолько развился, что его целесообразно разделить на системы. Сначала это железнодорожный и городской транспорт, а также подъемно-транспортное оборудование. За ним следуют судовые электроэнергетические системы. Наконец, авиационное и авиакосмическое электрооборудование. Каждая из систем имеет свою историю развития и свои особенности.

Электрическая висячая дорога Эльберфельд-Бармен

В железнодорожном транспорте по-прежнему существует два вида тягового подвижного состава. Один из них – автономный, с первичным двигателем (обычно дизелем) на локомотиве и связанным с ним генератором постоянного или переменного тока (синхронного). От генератора электропитание идет к тяговым электродвигателям, связанным с колесными парами, которые и гонят состав по рельсам.

Существует и неавтономный подвижной состав – хорошо знакомые всем нам «электрички», поезда метрополитена… Их двигатели получают электроэнергию через линию электропередачи от электростанции.

Строительство подземной дороги в Будапеште

В зависимости от потребляемого тока, электрическая тяга бывает трех видов: постоянного тока с номинальным напряжением на токоприемнике 3 кВ, однофазного переменного тока промышленной частоты с напряжением 25 кВ (в этом случае на электровозе приходится ставить понижающий трансформатор и выпрямитель) и, реже, однофазного тока пониженной частоты.

В 1924 году на Коломенском машиностроительном заводе был построен отечественный тепловоз с электрической передачей по проекту инженера Якова Гаккеля. А первые восемь электровозов СССР получил в 1932 году из США. Кстати, на шести из них уже стояли отечественные двигатели, выпущенные заводом «Динамо». В том же году «Динамо» совместно с Коломенским машиностроительным заводом изготовил два отечественных аналога американских электровозов, и в проектном бюро начались работы по созданию отечественного электровоза, более подходящего для российских железных дорог. Первый шестиосный грузовой электровоз был выпущен в СССР в 1936 году. И дальше развитие электровозов постоянного тока шло по пути наращивания мощности, чтобы они могли таскать за собой более длинные составы.

После Великой Отечественной войны выпуск электровозов был освоен на восстановленном паровозостроительном заводе в Новочеркасске. В 60-70-х годах наши железные дороги получали электровозы из Чехословакии и Грузии. Но после распада СССР эти поставки прекратились.

Электроэнергетические системы морских просторов

Во флоте практика применения электричества началась в XIX веке с установки прожекторов. Питались первые установки от поршневых машин с генераторами постоянного тока. Безопасное электрическое освещение внутренних помещений корабля трудно переоценить. Кроме всего, свет ламп накаливания продлил время боевой службы на военных кораблях. А электропривод существенно увеличил их боеготовность. Именно поэтому конец XIX столетия ознаменован усиленными разработками в этой области. После русско-японской войны, продемонстрировавшей отставание России в техническом вооружении флота и малую живучесть ее кораблей, основными источниками электроэнергии на кораблях становятся турбогенераторы. В 1911 году проектное бюро Балтийского завода предложило при проектировании линейного корабля «Севастополь» для обеспечения экономического хода судна использовать совместно дизель-генераторы и гребные электродвигатели постоянного тока. Но уже испытания минного заградителя «Амур» с двигателями переменного тока показали преимущество последних. И проект электроэнергетической системы «Севастополя» решили пересмотреть, с тем чтобы частично перевести на переменный ток.

С 30-х годов во всем мире при проектировании новых кораблей стали переходить к более простому и надежному электрическому оборудованию переменного тока.

После Великой Отечественной войны и восстановления промышленности нашей страны было принято решение о постройке мощных ледоколов для освоения Северного морского пути и специальных транспортных судов ледового плавания, способных следовать за ледоколами в условиях Арктики.

Первым дизель-электроходом отечественной постройки стал танкер «Генерал Ази-Асланов», вошедший в эксплуатацию в 1950 году. По его примеру дизель-генераторами со специально спроектированным оборудованием была оснащена большая серия китобойных судов и мощных рефрижераторов.

Электрические вентиляторы в гражданском строительстве

Корабли всех военных флотов мира стали оснащаться электронными системами радиолокации, управления, навигации связи и т. д. Все это требовало новых электроэнергетических мощностей. Корабли становились с энергетической точки зрения настоящими плавучими электростанциями. Например, на американском авианосце «Энтерпрайс» в бортовых отсеках установлены шестнадцать турбогенераторов мощностью по 2500 кВт каждый. Кроме того, имеются еще четыре резервных дизель-генератора мощностью по 1000 кВт. Получается, что на корабле располагаются двадцать самостоятельных электростанций, обеспечивающих живучесть всего сооружения.

Совершенно новые тактико-технические свойства всем кораблям, и особенно подводному флоту, придала атомная энергетика.

В 1958 году Советский Союз построил первую атомную подводную лодку. И это явилось крупным техническим достижением в области военного кораблестроения. А в следующем году вступил в строй первый в мире атомный ледокол «Ленин».

Долго, в течение десяти лет, с середины 60-х годов по заказу военных разрабатывался первый отечественный атомный надводный корабль, задуманный сначала как атомный сторожевик. В конце концов он был выпущен как тяжелый атомный ракетный крейсер с энергосистемой из четырех электростанций.

Но для успешной боевой работы, кроме движения и управляемости, корабль должен иметь надежное оружие. Сначала главным видом морского вооружения являлась артиллерия. Затем к ней добавились мины и торпеды. После Второй мировой войны – ракеты. При этом любой вид вооружения требовал самых новых, самых последних достижений электротехники и электроники, радиосвязи, радиолокации и радиоуправления.

Любопытно отметить, что первая отечественная торпеда с электроприводом была разработана И. Ф. Александровским еще во второй половине XIX века. Но идеи талантливого конструктора не были поддержаны, и торпеды для русского флота закупались в Англии.

В 1950 году была создана и принята на вооружение первая отечественная торпеда с электронным самонаведением. Тогда же конструкторы приступили к разработке и совершенствованию ракетных противолодочных комплексов. И в 1971 году для вооружения первых атомных подводных лодок были созданы комплексы «Брест» и «Спрут». Для больших авианесущих кораблей – комплекс управления стрельбой «Пурга», а затем – универсальный комплекс «Лахна», способный производить стрельбу торпедами, ракетами-торпедами и глубинными бомбами.

Период с середины 60-х до начала 80-х годов специалисты называют «золотым веком» отечественного судостроения. В это время в Центральном научно-исследовательском институте судовой электротехники и технологии (ЦНИИСЭТ) были выполнены важнейшие работы и достигнут существенный прогресс в создании мощных надводных кораблей, снабженных различного рода ракетным, торпедным и артиллерийским вооружением, а также дизель-электрические и первые атомные подводные лодки. Военный флот получил тяжелые атомные ракетные крейсеры, противоминные корабли, быстроходные ракетные и артиллерийские катера, мощные десантные суда на воздушной подушке и катера на управляемых подводных крыльях. В строй вступили атомные подводные лодки третьего поколения, вооруженные комплексами ракетного оружия «Гранит», которые не имели аналогов нигде в мире…

Для освоения природных ресурсов Мирового океана на судостроительных заводах в 80-е годы было начато строительство полупогруженных добывающих буровых установок и многоцелевых платформ, требующих электроэнергетического обеспечения большой мощности. Эти сооружения потребовали и новой энергетики. На повестку дня встает вопрос о внедрении сверхпроводниковых электрических машин, высоковольтного оборудования и нового увеличения единой мощности генераторов и нагрузки. Поистине технический процесс безграничен. Но, возможно, именно в этом и заключается его главное достоинство.