Добавлен: 29.04.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Особый интерес представляет ультразвуковой микроскоп. Когда вы оказываетесь бессильны с оптическими и электронными микроскопами, на помощь приходит большая проникающая способность ультразвуковых "лучей". Высокочастотные ультразвуковые колебания могут распространяться, подобно световым лучам, в виде направленных пучков, подчиняясь законам геометрической оптики. В Советском Союзе были разработаны методы так называемой "звуковой оптики".
Полупроводниковые выпрямители
На основе более глубокого изучения полупроводников в СССР и других странах были созданы опытные образцы выпрямителей переменного тока из Германии и аналогичных полупроводниковых материалов с КПД до 98-99%.
Полупроводниковые выпрямители просты в эксплуатации, потому что они малы и прочны, не требуют тока накаливания, потребляют мало энергии и долговечны.
Полупроводники также могут выполнять такую чрезвычайно важную функцию, как усиление высокочастотных радиоволн, которое до сих пор осуществляется в основном с помощью электронных вакуумных приборов. На смену ламповым диодам, триодам, тетродам и другим электронным лампам теперь начинают приходить полупроводниковые (в частности, германиевые) приборы-транзисторы (кристаллические триоды). Появление транзистора-устройства, использующего полупроводниковые свойства германия и кремния для генерации и усиления электрических колебаний,-стимулировало быстрое развитие полупроводниковой техники. В 1959 году мировое производство транзисторов составило более 100 миллионов единиц.
Таким образом, в XX веке, особенно после Первой мировой войны, возникли и затем получили значительное развитие совершенно новые отрасли техники, связанные с различными формами использования электричества, а также с применением электромагнитных колебаний, которые коренным образом изменили всю современную технику. Наконец, середина XX века, благодаря внедрению электроники в вычислительную технику, ознаменовалась бурным развитием механизации умственного труда.
Электроника
Для облегчения человеческого труда еще в 1645 году французский физик Блез Паскаль впервые построил суммирующую машину, модифицированную в 1684 году немецким ученым Лейбницем.
В 1958 году в Советском Союзе была создана моделирующая машина на основе полупроводников - "МН-10", не имеющая ни одной радиолампы. Машина работает на высокой скорости. Расчет одного варианта траектории самолета за очень короткий период производится этой машиной за несколько часов (для работы компьютера потребовалось бы около месяца).
Уникальный компьютер-электрический интегратор, установленный в 1957 году во Всесоюзном научно-исследовательском институте нефти и газа. Эта машина используется для расчета процессов, происходящих на нефтяных месторождениях в процессе их разработки. Для этого составляются так называемые электрические модели пластов, и в машину может быть "введено" до 30 тысяч различных величин, отражающих природные факторы пласта. С помощью машины нетрудно выбрать, например, наиболее удачные режимы работы нефтяных скважин.
В 1957-1958 годах в СССР были созданы универсальные машины дискретного типа " БЭСМ-2 "и" Урал", а также другие машины, способные выполнять до нескольких десятков тысяч арифметических операций в секунду.
"БЭСМ-2" производит 8200 операций в секунду, при этом сложение и вычитание занимают 20-225 мк-сек, а умножение и деление-240 мк-сек. Данные вводятся в машину с перфоленты со скоростью 20 цифр в секунду.
Машина Setun, созданная в 1959 году, имеет большие преимущества, которые характеризуются ее небольшими размерами, скоростью и надежностью.
Замечательным достижением советской вычислительной техники стали расчеты полета искусственных спутников Земли и космических аппаратов-спутников в 1957-1961 годах. С помощью электронных математических машин производились сложные математические расчеты траекторий полета спутников и космических аппаратов. С помощью радиоэлектронной измерительной системы обрабатывались данные о местоположении и скорости спутников во время их полета по заранее рассчитанной орбите. Все такие сложные вычисления стали возможны только благодаря огромной скорости, с которой арифметические операции выполняются электронными математическими машинами.
Изучение пределов возможности замены функции человеческого мышления работой машин является наиболее сложным и спорным вопросом науки, известной как кибернетика.
Замечательным примером использования новейших вычислительных машин в области" механизации " мышления, выполняющих ряд мыслительных операций, представленных формулами математической логики, является расшифровка письменности древнего народа Майя советскими учеными из Института математики Сибирского отделения АН СССР в 1960-1961 годах.
Токов
Эффективное использование токов высокой частоты в электропечи стало возможным благодаря успехам радиотехники после Первой мировой войны и, в частности, с созданием мощных высокочастотных машин и особенно-передовых ламповых генераторов. Больших успехов в этой области добились советские ученые ВТОРОГО века. Вологда, Н. Д. Папалекси, Г. И. Бабат и др. К началу 30-х годов в результате достижений радиотехники была создана основа для производства высокочастотных генераторов-машинных и ламповых. В 1935 году советские ученые В. П. Вологдин и Б. Н. Ромашов предложили метод поверхностного упрочнения металлов токами высокой частоты. В 1947 году в Советском Союзе был создан научно-исследовательский институт промышленного применения токов высокой частоты.
В годы после Второй мировой войны в промышленной электротермии появилось новое направление, связанное со все более широким применением нагрева диэлектриков (а также полупроводников) в электрическом поле-диэлектрический нагрев. При этом нагретый материал находится в электрическом поле конденсатора, к которому прикладывается высокочастотное напряжение: токи в материале вызывают выделение в нем тепла и он нагревается. Такой нагрев используется для высокоскоростной сушки древесины, бумаги, пряжи, зерна, для клепки древесины, сварки и прессования пластмасс, вулканизации резины и др.
Сушка древесины токами высокой частоты является одним из первых направлений промышленного нагрева материалов в высокочастотном электрическом поле конденсатора. Впервые исследования в этой области были проведены в СССР в 1930-1934 годах П. С. Селюгиным и почти одновременно радиолюбителем А. И. Иоффе. Но широкое распространение этот метод получил лишь позднее, в конце 40-х годов. В настоящее время процесс сушки древесины в электрическом высокочастотном поле применяется для ускоренной сушки различных (особенно коротких) пиломатериалов, главным образом в сочетании с тепловой сушкой, дымовыми газами и паром (тепловая-высокочастотная сушка).
В области применения токов высокой частоты стоит отметить перспективы перехода транспорта на систему бесконтактного наземного высокочастотного электротранспорта. Интересные исследования в этой области ведутся с конца 30-х годов советскими учеными. В 1943 году советским исследователем Г. И. Бабатом была построена первая экспериментальная установка высокочастотного транспорта.
Электроэнергетика
К 1956 году была создана линия электропередачи мощностью 400 кВт от Волжской ГЭС имени В. И. Ленина до Москвы.
В 1959 году была построена высоковольтная линия Волжская ГЭС имени В. И. Ленина-Урал. В конце декабря 1959 года был запущен первый контур крупнейшей в мире электрической магистрали-линии электропередачи Волгоград-Москва протяженностью более 1 тысячи километров. Напряжение этой линии составляет 500 кВт.
После 1965 года планируется построить линию электропередачи мощностью 700-750 кВт.
К середине XX века наибольшее развитие дистанционное управление получило в энергосистеме, где управление (и контроль) комплексом электростанций, подстанций, линий электропередачи осуществлялось из Центрального диспетчерского пункта с использованием SCADA-оборудования. Телемеханизация позволяет управлять насосами шлюзов на расстоянии, устанавливать автоматические соединения между агрегатами или установками, расположенными на расстоянии друг от друга (например, гидроэлектростанциями) и т. д.
В управлении электросетями телемеханизация, дополняя автоматизацию, позволяет полностью снять дежурство на подстанциях или значительно сократить дежурный персонал. Так в СССР в 1949 году была проведена автоматизация и телемеханизация целого каскада ГЭС "Узбекэнерго", а затем и некоторых других ГЭС.
В СССР в послевоенные годы резко возросло применение телемеханики в электроэнергетике. Если мощность районных гидроэлектростанций, использовавших дистанционное управление, в 1940 году составляла не более 0,2% от общей установленной мощности гидроэлектростанций, а в 1946 году-1,1%, то в 1956 году 65% всех районных электростанций уже были переведены на дистанционное управление. К концу 1958 года в СССР программа была реализована в 29 системах, в том числе 40 гидроэлектростанций и 180 подстанций, затем с помощью телемеханики было охвачено 34 энергосистемы, более 50 гидроэлектростанций.
История вычислительных процедур технологии Электронных счетных машин находят все более широкое применение. Строительство мощных гидроэлектростанций, как основных пунктов единой энергетической системы СССР, обеспечит стабильную работу этой системы (частотное регулирование).
В нашей стране задачи комплексной автоматизации интегрированных государственных энергосистем требуют создания различных устройств автоматического управления электростанциями. В ходе его совершенствования на Цимлянской ГЭС было установлено специальное комплексное устройство группового автоматического управления гидроэлектростанцией - автооператор ГЭС. Это устройство (вычислительное устройство определяет, сколько единиц должно работать при заданной нагрузке).
При давлении соды, создаваемом плотиной, она включает дополнительные и выключает недогруженные агрегаты, т. е. решает задачу непрерывного подбора оптимального количества рабочих агрегатов. Его работой можно управлять издалека, из центрального диспетчерского пункта Ростовэнерго. Аналогичные устройства имеются и на других ГЭС. Полностью автоматизировано управление агрегатами на Волжской ГЭС имени Ленина, которое имеет так называемый автоматический оператор группового действия на пульте управления. Этот агрегат (с помощью телемеханических устройств), в соответствии с графиком нагрузки, установленным диспетчером из Москвы, обеспечивает наиболее экономичный режим работы агрегатов. В Москве организовано Объединенное диспетчерское управление Единой энергетической системы Европейской части СССР, координирующее работу более 15 энергосистем (Москва, Куйбышев, Горький, Свердловск и др.).
С развитием электростанций и линий электропередачи в течение XX века развивалось и электрооборудование.
Научные основы теории электрических устройств были заложены еще в прошлом веке. В XX в. на этой основе были созданы многочисленные устройства различных систем современных электромеханических регуляторов, автоматические устройства (реле, контакторы и др.), высоковольтные устройства (выключатели, предохранители, конденсаторы и др.), некоторые низковольтные устройства (выключатели, выключатели и др.).
До Великой Отечественной войны в СССР максимальное напряжение в силовых выключателях масляных баков составляло 220 кВт и 2,5 млн кВт. В 1959 году на заводе "Уралэлектроаппарат" был построен мощный масляный выключатель мощностью 500 кВт. В 1956 году в Советском Союзе был создан мощный однофазный воздушный выключатель. Он рассчитан на 400 кВт с разрывной (разрывной) мощностью 10-15 млн кВт и током короткого замыкания 14 тыс. кВт. Его высота достигает 12 м. Этот самый большой в мире выключатель работает на высоковольтной линии Волжской ГЭС имени В. И. Ленина-Москва.
Строительство высоковольтных линий электропередачи потребовало создания электрических трансформаторов, рассчитанных на все более высокие напряжения. Во многом это стало возможным благодаря появлению электротехнической стали, а также новых изоляционных материалов. В 1952 году были произведены трансформаторы на напряжение 400 кВт. В настоящее время промышленные предприятия как в СССР, так и в других странах выпускают специальные высоковольтные трансформаторы напряжением 110 - 220 и 425 кВт.
На советских предприятиях создается совершенное высоковольтное оборудование: уникальные трансформаторы, ртутные и ионные выпрямители тока, фазовые преобразователи, преобразователи частоты, выключатели, защитные и компенсирующие устройства для передачи электроэнергии напряжением до 400 кВт и др. Для энергосистем Сибири образец трансформатора тока с более высоким напряжением 600 кВт был создан на Ленинградском заводе "Электроаппарат" в 1956 году. В 1957 году в СССР был выпущен автотрансформатор с более высоким напряжением 400 кВт и мощностью 167 тыс. В 1959 году. Запорожский трансформаторный завод выпустил гигантский трансформатор мощностью 135 тысяч тонн. V при 500 кВт.
В 1926 году впервые в СССР была создана диспетчерская для координации работы электростанций, объединенных в Московскую энергосистему.
С развитием автоматики и телемеханики центральный пункт управления оснащается новейшими средствами связи и различными автоматическими устройствами. В 1959 году на Волжской ГЭС имени XXII съезда КПСС было создано сложное техническое сооружение-открытое распределительное устройство напряжением 500 тыс. В настоящее время для электростанций и высоковольтных подстанций все чаще используются комплектные распределительные устройства-стандартные металлические шкафы со встроенными высоковольтными приборами и другими устройствами.