Трансформатор в пути.
1. Где бы ни проходила электрическая цепь — на тысячи километров через поля, леса и горы, на лабораторном столе или по заводскому цеху, какую бы мощность она ни передавала, почти в каждый электрический поток встроены шлюзы — малые или большие трансформаторы.
Мы знакомы с ними со школьных лет. Две катушки обмоток, сердечники — вот и весь агрегат. Старательный любитель может и сам сделать трансформатор. Только надо знать правило: в одной из катушек должно быть вдвое больше витков, чем в другой.
Сегодня наш рассказ — о мощных трансформаторах запорожского завода. О тех, которые ставят у истоков и устьев больших электрических рек.
На Запорожском трансформаторном заводе — несколько десятков цехов, много тысяч рабочих, техников, инженеров, ученых. Объем продукции таких заводов выражается в единицах мощности трансформаторов — киловатт-амперах (ква).
Годовой итог ЗТЗ — ДЕСЯТКИ МИЛЛИОНОВ ква!!! Столица мирового трансформаторостроения — такой титул можно присвоить запорожскому заводу.
Столица должна иметь свой герб, который у специалистов называется торговым знаком предприятия. Его изобретал весь коллектив. Из нескольких сот предложений были отобраны лучшие, некоторые из них здесь показаны. Если к ним внимательно присмотреться, то можно заметить: на многих рисунках композиционно выделяется три элемента. Или это углы треугольника, или три круга, или три пики и т. д. Символика, к которой прибегло большинство участников, становится понятной всякому, кто знаком с электротехникой. К трансформатору подводится три фазы низкого напряжения, на выходе — ток высокого напряжения (или наоборот). Вот откуда идея рисунков.
Знак, который занял первое место, мы, к сожалению, показать не можем. Он сейчас патентуется, и до утверждения его обнародовать нельзя. Автор знака, который вскоре станет эмблемой завода, — бригадир, слесарь-сборщик А. С. Плакущий.
Герб у столицы есть, и есть те, кто может его прославить. Известность столицы зависит теперь не только от завода, но и от Всесоюзного института трансформаторостроения (ВИТ). В нем работают тысячи бывших инженеров ЗТЗ Профессиональный уровень специалистов одной фразой определил И. С. Калиниченко, заместитель главного инженера, лауреат Ленинской премии: «В цехе высоковольтных испытаний от сотрудников требуются знания на уровне — от отличного инженера до доктора наук». Это можно отнести ко всему творческому коллективу предприятия и соседнего с ним ВИТа.
2. Что принципиально изменилось в конструкциях новых трансформаторов? На этот вопрос все, с кем я беседовал, отвечали: принципиальных новшеств никаких. По-прежнему, как и 20 лет назад, завод выпускает стержневой тип трансформаторов.
— Реактивная эра в нашем деле не наступила, — сказал В. Ю. Френкель, заведующий отделом ВИТа, лауреат Ленинской премии.
До 1955 года по линиям электропередач шел ток напряжением 220 кв. После постройки мощных ГЭС его стали поднимать — 330, 400, 500 и, наконец, 750 кв. На всех этих линиях стоят трансформаторы из Запорожья, хотя их делают и делали не только здесь. На московском заводе, первом, где начали делать отечественные трансформаторы, уже давно занимались этим.
— Вопрос об экономии материалов тогда не волновал, — сказал 3. М. Белецкий, начальник отдела ВИТа. — Трансформаторов в 1951 году выпускалось немного, и они были маломощны. Больше металла — больше надежность, так решался вопрос. Не удивительно, что конструкцию для напряжения 400 кв без особых изменений приспособили и для 500 кв.
Для запорожского завода, который собирался выпускать мощные трансформаторы и выпускать их большими партиями, это не годилось.
Начались исследования физики трансформатора: как распределяется электромагнитное поле, где наиболее нагреваемые места, каковы поля рассеивания... В электролитических растворах, на полупроводящей бумаге, на электронных вычислительных машинах строились модели физических процессов, протекающих в трансформаторах во время работы.
Да, трансформаторы принципиально не менялись. Познавалась физическая Суть, совершенствовалась заложенная в них идея. И настолько, что можно говорить о новом конструировании.
3. Процесс совершенствования затронул также материалы, из которых создавались трансформаторы. В США для работ по созданию атомной бомбы был изготовлен трансформатор с обмоткой из серебра. 400 т благородного металла взяли взаймы у Государственного банка, а после окончания работ переплавили и вернули.
Готова обмотка трансформатора- гиганта.
Спору нет — серебро куда как надежно. Но ведь в Запорожье стоял вопрос о выпуске множества трансформаторов. Нужны были и надежные и дешевые материалы.
Первые и, пожалуй, наиболее радикальные преобразования коснулись магнитопровода. Здесь сразу прояснилось: свойства стали влияют на индукцию. При том же сечении сталь может пропустить больший магнитный поток. А какие свойства играют первую роль? Выяснили: структурная решетка должна быть вытянута в одном направлении — вдоль листа. А этим обладает холоднокатаная сталь. Поэтому магнитопровод трансформатора на 400 кв сделали из нее, взамен горячекатаной, которая использовалась раньше.
Выяснили также: чем лучше по качеству сталь, тем сильнее ухудшает ее свойства механическая обработка, порождающая так называемый механический наклеп. До того, как это поняли, сталь для магнитопровода проходила шесть операций на четырех видах оборудования плюс двенадцать транспортных перебросок между станками. Автоматическая линия — ее автор завод и институт — укоротила эту цепочку. Сейчас сталь проходит всего две операции на двух видах оборудования. «Ушибов» у нее, конечно, стало меньше. Но и те, что случаются, потом залечивает отжиг — сталь проходит тоннельные печи при температуре 800°.
Материал магнитопроводов был с выгодой заменен, для изоляционных материалов этого сделать пока не удалось.
— Тридцать лет работает вот эта бумага в трансформаторе, — М. 3. Белецкий показывает обычный листок, — и ничем ее заменить мы не можем. Она пригодна по всем показателям: электрическим, пластическим и механическим. Равноценной замены у химии пока нет.
— Но одно плохо — бумага гигроскопична, в ней 8% воды. И выходит, что, скажем, в трансформаторе мощностью 417 тыс. ква — 8 т влаги. Термовакуумная сушка изгоняет ее. В ее агрегатах — авторство опять-таки заводское — сейчас достигнут хороший уровень остаточного давления 1,5 мм ртутного столба. Но нужно еще меньше — 10—2 мм ртутного столба. И мы будем столько иметь, — сказал И. С. Калиниченко.
4. Для линии Ниагара — Квебек напряжением 735 кв трансформаторы поставляли 7 фирм. Для линии Конаково — Москва напряжением 750 кв — один запорожский завод. Этот пример впрочем, не очень показателен — Запорожье оснастило все крупные ГЭС и ГРЭС страны. Здесь же появился и самый мощный трансформатор на 630 тыс. ква. Он один может обслужить Днепрогэс, мощность которого 650 тыс. квт. Три запорожских рекордсмена отправлены на Красноярскую ГЭС.
Следующий шаг завода — трансформатор на МИЛЛИОН ква! Будущий гигант, о котором уже думают сотрудники института и завода, предполагается изготовить к 1970 году.
Мощь запорожских трансформаторов не ощущаешь в цехах, где их делают, — там рождаются они по частям. Целиком и в работе они предстают в цехе высоковольтных испытаний, о котором уже говорилось. Это ОТК всего завода. Мне, как и многим гостям, здесь показали молнию. Она возникла между двумя большими медными шарами, высветив на миг уголки громадного помещения.
Молния в этом цехе только для гостей. В дни, когда испытывают готовый трансформатор, ее не увидишь. И к счастью, ведь молния — сигнал какой-то недоделки.
Проверяется изоляция, коэффициент трансформации с точностью до 0,5%, то есть с точностью до одного витка, а их всего, к примеру, полторы тысячи. Проверяется пробивная прочность масла, залитого в трансформатор в количестве 40—50 т и также служащего изоляцией. Немного масла наливают в специальную чашку и ставят между электродами, разведенными на 2,5 мм. Если разряд пробьет масляный слой раньше, чем напряжение достигнет 50 квт, значит брак.
Испытания трасформатора идут на разных режимах. Имитируется, например, удар молнии — на испытуемого подается напряжение, превосходящее то, на которое он рассчитан.
5. У каждой области свои технические горизонты. И специалисты поглядывают вдаль — не маячит ли там какая-нибудь новинка, которая разом перевернет представления об их деле.
Сверхпроводимость. Она не отменяет трансформаторы как таковые, но может уволить со службы их нынешнюю конструкцию. Железный сердечник способен индуцировать десятки тысяч гаусс. Если его сделать из специальных сверхпроводящих сплавов, то эта цифра возрастает до сотен тысяч!
Сборка магнитопровода
Упрощенная схема трансформатора мощностью 417 тыс. ква.
Другой инженерный ход, который вытекает из явления сверхпроводимости, — создание электрических цепей с нуль-потерями. Тогда удастся ужать трансформатор мощностью 400 тыс. ква в размер письменного стола. Сейчас его габариты — 10x5x11 м.
6. Вес самого крупного запорожского трансформатора — около 300 т!
Перед отправкой нового тяжеловеса будущий маршрут тщательно выверяется. Сначала в путь отправляют деревянный шаблон трансформатора. Он должен пройти, не коснувшись, все узкие места. Затем ставят на транспортер внешнюю оболочку трансформатора — бак; нагружают его металлом соразмерно будущему весу агрегата, монтируют датчики — и снова в путь.
Двойной контроль показал — порядок. И вот на заводских путях выстраивается цепочка: тепловоз — платформа с деревянным шаблоном — вагон — транспортер с трансформатором. Короткий, но тяжелый состав трогается. Идет только днем и со скоростью не более 20 км в час. Встречные поезда ждут на разъездах, пока пройдет состав с трансформатором.
Из Запорожья в Красноярск, в Братск, в Африку и Азию — вот пути запорожских трансформаторов.
В. ДРУЯНОВ
Рис. М. САПОЖНИКОВ А, В. СТОРОЖУНА