Броненосцы Петра Великого -ч.3 Петербург
Шрифт:
А в сварочных трансформаторах стоит противоположная задача, надо максимальный ток, а напряжение уже вторично, лишь бы вольт 60 на холостом ходу для зажигания дуги было, а варить можно и на 12 вольтах. Тогда в первичной обмотке наматывали пару сотен витков, а во вторичной десяток, и преобразовывали 220 вольт к 11 вольтам. Зато сила тока возрастал в 20 раз, и если через первичную обмотку проходило 5 ампер, то от вторичной можно было забрать уже 100 ампер. Этого, с грехом пополам, хватало для сварки электродом троечкой. Хотя, 200 ампер будет значительно лучше для сварки. А еще лучше, если можно будет регулировать ток от 100 до 500 ампер. На это и ориентировался.
А регулировать трансформатор очень просто —
Вот и прозвучало это слово — частота. Частота это сколько раз в секунду будут происходить всплески электричества в проводах. В генераторах переменного тока, или напряжения, как хотите — всплески происходят каждый раз, когда полюса катушки ротора проходят через полюса катушек статора. Тем самым, частоту всплесков можно регулировать, увеличивая количество этих катушек или увеличивая частоту вращения ротора. И зачем это знать? Это задачка буриданова осла.
Самый серьезный недостаток всех трансформаторов, что они не могут работать на постоянном токе. Им обязательно нужен переменный. И чем выше частота, тем компактнее можно сделать трансформатор. А чего тогда не задрать частоту на максимум? Ведь тогда все бытовые и промышленные электроприборы станут в разы меньше?
Вот это и есть два стога сена для осла. С повышением частоты больше энергии расходуется на нагрев проводов и радио излучение, как это не смешно. Если проводить аналогию, то можно представить туриста, забывшего спички и лихорадочно воспроизводящего древний способ добычи огня трением деревянной палочки. Чем чаще он трет палочку, тем сильнее она нагревается, а если будет тереть не торопясь, то палочка и через неделю холодной останется.
Зато, с повышением частоты можно через провод одного сечения пропускать больше энергии и преобразовывающие устройства получаются компактнее, начиная от трансформатора и заканчивая электродвигателем.
А в роли осла приходиться выступать мне, так как, задав один раз стандарт — будет очень тяжело отойти от него впоследствии. В мое время таких стандартов было море. У многих стран напряжение в сети было 220 вольт 50 Гц, у других — 110 вольт 50 герц, в той же Японии. В Америке приняли стандарт 110 вольт 60 Гц, а в Африке 220 вольт 60 Гц. Эти нюансы надо знать при поездках по миру, иначе можно остаться без любимого ноутбука. Хотя, справедливости ради, следует уточнить, что и формы розеток в разных странах разные, более десятка форм точно. Так что, любимый ноутбук в чужую розетку будет не воткнуть физически.
А в самолетах, так как там электропроводка короткая, используют напряжение 28 вольт 400 Гц. В автомобилях вообще 12 или 24 вольта постоянного тока. На заводах порой частоту 100Гц используют. Одним словом, кто в лес, кто по дрова. Из всего этого безобразия было необходимо выбрать стандарт для первой бытовой сети. И, самое печальное, далее его придерживаться.
И почему, например 220 вольт? Точнее, генераторы то трехфазные, на 380 вольт, а 220 вольт это уже производная. И, судя по тому, что три фазы прижились без нареканий — генератор и надо таким делать. Но почему 380 вольт? Вот тут — без понятия. Кто и от чего плясал. Тем более, что 380В это уже у конечного потребителя — по уличным столбам идут десятки киловольт, точно не помню, то ли 22 то ли 35, а для линий электропередачи вообще 110 киловольт. Зачем? Да очень просто. Медь может пропустить через себя ток около 10 ампер на каждый квадратный миллиметр своего сечения, и с этим уже ничего не сделать. Значит, при напряжении в 220 вольт, через каждый квадратный миллиметр провода можно пропустить мощность в 2.2 киловатта. Мощность, в электрическом
Получается, чем больше напряжение — тем экономически выгоднее его передавать, нужны более тонкие и дешевые провода. Недостатков два. Если таким напряжением шибанет человека, он точно в другой мир перенесется. В лучший мир. Значит, требуються понижающие трансформаторы для потребителей.
А второй недостаток — высокое напряжение требовательно к изоляции. И столбы для него высокие надо, достаточно ЛЭП вспомнить. Да много там нюансов. Все сразу и не вспомню. Вот сяду писать пособие по производству и передаче электроэнергии — тогда и задумаюсь, а пока, буду считать все это набросками.
А вот про разрешенную для материала силу тока надо помнить всегда. Если намотать вторичную обмотку сварочного трансформатора проводом сечением в один квадратный миллиметр и попытаться снять с нее 100 ампер — обмотка просто сгорит. Каждой силе тока должно соответствовать свое сечение провода и это надо знать даже владельцу квартиры моего времени. Провода в таких квартирах, обычно, имеют сечение 2.5 квадратных миллиметра, то есть, рассчитаны на 25 ампер. Законов электрических не отменить правительственными указами — и, при напряжении сети в 220 вольт — в квартире не может быть суммарной нагрузки на один провод более 5.5 киловатт — если больше, будут гореть провода. А что такое 5.5 киловатт? Чайник электрический, стиральная машина, разогревающая воду, СВЧ печь, да десяток лампочек. Включи сюда еще и масляный радиатор отопления — и Привет. Скажете — ничего страшного, для этих целей стоят автоматы, отсекающие питание? Вот тут и кроется болезнь незнания моего времени!
При мне человек в магазине покупал автоматы для защиты сети — ему рекомендовали на 16 ампер, такой действительно защитит сеть при перегрузке — но он требовал на 50 ампер, так как ему 16 ампер мало и у него автомат часто выключается. А он не жадный, и готов заплатить за более дорогой девайс. Автомат человеку продали.
Было впору сразу звонить пожарникам и говорить адрес. Вот только адрес этот знаток электричества не оставил.
У меня электрика до автоматов еще не дошла, и приходилось точно и с запасом рассчитывать сечения проводов.
Переломный момент в наших экспериментах наступил в середине июля. Когда подмастерья смогли ответить на ряд вопросов электротехники экспериментальным путем. Какие задать вопросы — на это мне сообразительности хватило. А вот какие на эти вопросы ответы — моя память скромно промолчала, и пришлось подбирать экспериментально. В частности, остановились на параметрах бытовой электросети в 127 вольт и 60 Гц. Напряжение хотелось побольше — но изоляция с ним не справлялась. Пусть потомки мучаются. Это понятно, фазное напряжение, потому как был выбран трехфазный генератор, с линейным напряжением 220 вольт. Соотношение между линейным и фазным напряжением легко посчитать. Если генератор трехфазный, значит линейное напряжение больше фазного на корень из трех.
Были и другие варианты. Тот же Тесла использовал двухфазный генератор, если мне не изменяет память. Но остановился на трехфазном, как более знакомом.
Большой коловратник, на который планировали подключить оба генератора, давал 600 оборотов в минуту, или 10 оборотов в секунду. Так что шести полюсная машина напрашивалась сама собой для достижения частоты в 60 Гц. Чтоб унифицировать наши генераторы, машину постоянного тока сделали так же шести полюсной с шестью щетками, три из которых служили плюсом и три минусом.