Текст книги "История электротехники"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 57 (всего у книги 78 страниц) [доступный отрывок для чтения: 28 страниц]

10.4.2. АМОРФНЫЕ МАГНИТОМЯГКИЕ МАТЕРИАЛЫ (АММ)

Это новая группа магнитомягких материалов с перспективным сочетанием высоких магнитных, электрических и механических свойств. Упорядоченное расположение атомов в этих материалах существует только в ближнем порядке. Такое аморфное состояние формируется при высокой скорости охлаждения жидкого расплава металла или сплава, частицы при этом не успевают образовать кристаллическую решетку. На практике наиболее широко применяют метод быстрой закалки. Процесс производства АММ дешевле, чем традиционных листовых магнитомягких металлов (МММ).

Металлические АММ содержат 75–85% переходных металлов (железо, кобальт, никель), сплавленных с 15–25% металлоида – бора, углерода, кремния, фосфора, использующихся в качестве стеклообразующих. Дополнительно АММ легируются хромом, танталом, ванадием, марганцем и др. По магнитным свойствам АММ не уступают электротехническим сталям и пермаллоям. Удельное электрическое сопротивление АММ 1,25–1,8 мкОм∙м. Магнитные потери в АММ для переменных полей высоких частот (до 100 кГц) ниже, чем потери в электротехнических сталях. Основным разработчиком АММ в России являлся ЦНИИчермет. В настоящее время в России налажено производство АММ различных марок.

10.4.3. ФЕРРИМАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

В настоящее время большое внимание уделяется ферритам. Ферриты ведут свое происхождение от магнетита – естественного постоянного магнита, известного на протяжении всей истории человечества. Природный минерал – феррит железа, или магнетит Fe₃O₄, был давно известен как один из магнитных материалов. Учитывая низкую удельную электрическую проводимость магнетита (100 Ом∙см). С. Гильберт (Германия) уже в 1909 г. предложил использовать его в высокочастотных магнитных цепях. Однако из-за плохих магнитных свойств, и прежде всего из-за низкой магнитной проницаемости, ферриты железа не нашли практического применения; к тому же сама техника высоких частот делала в те годы первые шаги. Лишь после интенсивных исследований, начатых в Голландии в 1933 г., удалось существенно улучшить характеристики ферритов и организовать их широкое внедрение в технику.

В 1936 г. научные исследования в этом направлении начала лаборатория фирмы «Филипс». К концу второй мировой войны благодаря фундаментальным исследованиям Я. Сноека в Голландии был разработан ряд синтетических магнитомягких ферритов с начальной магнитной проницаемостью 10³ [10.27].

В СССР пионерами разработки ферритов являлись коллективы ученых, возглавляемые ГА. Смоленским, Н.Н. Шольц, К.А. Пискаревым, С.В. Вонсовским, К.М. Поливановым, С.А. Медведевым, К.П. Беловым, Е.И. Кондорским, РВ. Телесниным, Я.С. Шуром, Т.М. Перекалиной, И.И. Ямзиным, Л.И. Рабкиным, А.И. Образцовым и многими другими [10.30, 10.31,10.33].

Для получения высокой магнитной проницаемости ферритов, относящихся к группе поликристаллических материалов с кубической гранецентрированной решеткой, необходимо стремиться к уменьшению внутриструктурных напряжений и кристаллической анизотропии. Другими словами, магнитострикция и константа кристаллографической анизотропии должны быть близкими к нулевому значению. Исследованиями было установлено, что если образовать твердый кристаллический раствор оксида железа Fe₂O₃ с немагнитной присадкой, то точку Кюри можно сместить в область, близкую к комнатным температурам, и таким образом резко повысить магнитную проницаемость в рабочем диапазоне температур. В качестве немагнитного компонента наиболее пригодным оказался оксид цинка, так как феррит цинка кристаллизуется не в обращенной магнитной форме, а в форме нормальной немагнитной шпинели. В последующие годы была разработана большая группа магнито-мягких ферритов для различных диапазонов частот путем присадки цинка и никеля или цинка и марганца. По сравнению с никель-цинковыми марганец-цинковые ферриты обладают более высокой магнитной проницаемостью и намагниченностью насыщения. Наряду с этим тангенс угла диэлектрических потерь возрастает быстрее у марганец-цинковых ферритов начиная с частоты около 1 МГц; причина этого явления – смещение в сторону более низких частот гиромагнитной граничной частоты, увеличение размеров зерен структуры и уменьшение удельного электрического сопротивления материала. Поэтому в катушках высокой добротности марганец-цинковые ферриты применяют только для работы на частоте до 2 МГц, а для работы на частотах до 300 МГц сердечники изготовляют из никель-цинковых ферритов, имеющих также кубическую поликристаллическую структуру, но более низкую магнитную проницаемость.

Редкоземельные ферриты со структурой граната заняли в технике столь же важное место, как и ферриты со структурой шпинели. Формула гранатов может быть записана следующим образом: Me₃Fe₅O₁₂, где Me обозначает ион редкоземельного металла. Изучение редкоземельных гранатов было затруднено тем, что их структуру относили к типу искаженного перовскита. В 50-х годах X. Форестье и Г. Гийо-Гийен (Франция) изготовили несколько соединений класса Fe₂O₃Me₂O₃, где Me обозначает лантан, празеодим, неодим, самарий, эрбий, иттрий, гадолиний, тулий, диспрозий и иттербий. Они обнаружили, что намагниченность насыщения этих соединений несколько ниже, чем намагниченность насыщения никелевого феррита, и что существует две температуры Кюри – выше 400 °С и около 300 °С, в которых намагниченность принимает нулевое значение. Одна из этих «точек Кюри» представляет собой температуру компенсации, характерную для некоторых ферримагнитных гранатов. Г. Гийо считал, что этот материал обладает кубической структурой типа перовскита, и установил соответствие между температурами Кюри и диаметрами металлических ионов. В 1954 г. Р. Потенэ и X. Форестье (Франция) опубликовали дополнительные данные о температурных зависимостях намагниченности для ферритов гадолиния, диспрозия и эрбия. Е.Ф. Берто и Д. Форра (Франция) в 1956 г. рассмотрели подробнее систему Fe₂O₃Me₂O₃ и предположили наличие новой структуры для этого класса материалов. Эта структура состоит из кубических элементарных ячеек, содержащих восемь формульных единиц 5Ре₂О₃3Ме₂О₃.

Эта структура оказалась изоморфной с классическим природным гранатом Ca₃Fe₂Si₃O₁₂. Л. Неель, Ф. Берто, Д. Форра и Р. Потенэ (Франция) назвали эту новую группу ферримагнитных материалов редкоземельными гранатами.

В 1958–1970 гг. Д. Геллер и А. Джилео (США), А.Г. Титова, В.А. Тимофеева и Н.Д. Урсуляк (СССР) продолжили изучение структуры граната и ферримагнитных свойств иттриевого граната. Это соединение оказалось наиболее важным представителем данного класса веществ. Такие материалы оказались незаменимыми в сверхвысокочастотных устройствах.

10.4.4. МАГНИТОТВЕРДЫЕ МАТЕРИАЛЫ

До 1910 г. постоянные магниты изготовлялись из углеродистой стали, так как эта сталь обладает относительно небольшим значением коэрцитивной силы Н_с и большим значением индукции В_r, отношение длины магнитов к поперечному сечению было большим. Чтобы уменьшить рассеяние, магниты выполнялись в виде подковы, которая и стала условным обозначением постоянного магнита. Наибольшее значение магнитной энергии для таких материалов составляло 1,6 кДж/м³.

Возможность повышения магнитной энергии была показана еще в 1885 г. при исследовании вольфрамовой стали. В период первой мировой войны нашли применение хромистые стали (до 6% Cr), в которых энергия достигала 2,5 кДж/м³.

В 1917 г. находят, что добавки в сталь до 36% кобальта приводят к значительному повышению энергии – до 8 кДж/м³. Кобальтовые стали в ограниченном объеме изготовляются и применяются в настоящее время.

В 1926–1927 гг. на заводе «Красный путиловец» исследуются свойства и технология производства вольфрамовой стали. В 1926 г. на Ижевском заводе отливаются слитки нескольких марок кобальтовой стали для постоянных магнитов. Исследование кобальтовых сталей проводилось в Горной академии и ВЭИ.

В 1934 г. кобальтовую сталь, которая имеет коэрцитивную силу в 2,5–3,5 раза выше, чем вольфрам истая, начинает выпускать завод «Электросталь». Сталь находит широкое применение в приборостроении.

Высокие механические параметры стали позволяют изготовлять магниты достаточно тонкими и сложной формы. Во время второй мировой войны была разработана магнитная сталь МТ, без дефицитных добавок кобальта и никеля с добавками алюминия и углерода, обладающая высокими магнитными свойствами (магнитная энергия до 3,6 кДж/м³ и коэрцитивная сила больше 16 кА/м).

Начиная с середины 30-х годов среди лабораторий, занимающихся исследованием магнитных материалов в СССР, на первое место выдвигается магнитная лаборатория (МЛ) ВЭИ, заслуга которой состоит не только в исследовании материалов, но и в их внедрении в производство. Большую работу МЛ ВЭИ проделала в области исследования сплавов для постоянных магнитов.

В 1931 г. Т. Мишимой (Япония) и В. Кестером (Германия) были созданы сплавы для постоянных магнитов, которые приобретают свои магнитные свойства в результате процессов дисперсионного твердения. Это сплавы типа Fe-Co-W, Fe-Co-Mo и Fe-Ni-A (прежнее название альни). Исследование этих сплавов в нашей стране началось в 1933 г. в МЛ ВЭИ, где были получены первые образцы, имеющие следующие параметры: В_r = 0,7÷0,8 Тл и Н_с = 34 кА/м.

В 1934 г. К. Хонда (Япония) разрабатываются сплавы Fe-Ni-Al-Co (альнико), которые наиболее подробно исследовались в различных вариантах составов. Значение магнитной энергии в этих сплавах, легированных медью, достигает 15,2 кДж/м³.

Магнитотвердые сплавы на основе системы железо-никель-алюминия позволили отечественной электротехнической промышленности освоить выпуск литых постоянных магнитов из сплавов альни для генераторов, не уступавших по свойствам зарубежным. Сплавы альни имеют меньшую остаточную магнитную индукцию, чем мартенситные стали, но значительно превосходят их по значению коэрцитивной силы и удельной магнитной энергии.

В истории исследований магнитных сплавов важное значение имеют работы Д.А. Оливера и Дж. Шедцена (Англия) по исследованию влияния магнитного поля в процессе охлаждения на свойства сплавов типа Fe-Ni-Al с повышенным содержанием кобальта, опубликованные в 1938 г. Благодаря их работам удалось довести магнитную энергию сплавов до 32 кДж/м³. Следующий шаг в области улучшения характеристик постоянных магнитов был сделан в 1948 г. при исследовании процессов направленной кристаллизации таких сплавов. Путем регулирования скорости охлаждения изделий удалось получить согласованную ориентацию по ребрам кубов кристаллитов, причем этот процесс усиливается при воздействии магнитного поля на образец. Методом направленной кристаллизации удается повысить остаточную магнитную индукцию до 1,3 Тл и магнитную энергию до 87,5 кДж/м³. Такие результаты в настоящее время достигаются только при специальном изготовлении магнитов. В промышленных условиях, которые обеспечивают частичную ориентацию кристаллов, магнитная энергия достигает не более 58 кДж/ м³. В ряде случаев необходимы материалы со специфическими механическими свойствами. Так, например, в производстве специальных измерительных приборов нужны постоянные магниты, изготовленные из тонколистового или пруткового сортамента; для роторов высокоскоростных машин требуются магниты с высокой прочностью на разрыв. Этим требованиям хорошо удовлетворяют исследованные в 1935 г. сплавы на основе Fe-Ni-Cu, которые имеют исключительно высокие магнитные свойства и способны подвергаться прокатке. В 1937 г. было найдено, что свойства этих сплавов существенно улучшаются, если подвергнуть их деформации в холодном состоянии. В 1940 г. был разработан сплав викалой – Fe-Co-V, по магнитным свойствам превосходящий тройные сплавы Fe-Ni-Cu, но несколько хуже поддающийся механической обработке.

В 1930 г. Н.Н. Разумовскому в СССР было выдано авторское свидетельство на способ улучшения свойств постоянных магнитов путем охлаждения их в магнитном поле. В 1944 г. А.С. Заимовскому, К.В. Нащокину и Л.М. Львовой удалось разработать сплав магнико (ЮНДК24), который превосходит альнико в 1,5–2 раза по остаточной магнитной индукции и в 3 раза по энергии. Появление анизотропных магнитов, или магнитов, имеющих магнитную текстуру, позволило уменьшить массу систем с постоянными магнитами и расширить область их применения. Высококоэрцитивные сплавы системы ЮНДК хрупки и обрабатываются только шлифованием или электроискровым методом. Поэтому постоянные магниты из этих сплавов изготовляются в основном фасонным литьем. Однако для небольших постоянных магнитов этот способ затруднителен. Для решения задачи были выбраны два пути: использование металлокерамической технологии и поиск деформируемых магнитотвердых материалов, из которых можно было бы изготовлять магниты резанием, штамповкой и точением. В табл. 10.2 приведены магнитные свойства сплавов ЮНДК.

Исследование и внедрение металлокерамических магнитов проведено ВНИИЭМ совместно с заводом «Электроконтакт». Отечественная промышленность освоила ряд деформируемых сплавов: викаллой, сплав на основе платины и др. Викаллой, выпускаемый в виде проволоки, обладает высокими магнитными свойствами и достаточной пластичностью, что позволяет легко получать тонкие цилиндрические магниты. Викаллой, изготовляемый в листах, имеет худшие магнитные свойства, но очень эффективен в производстве стрелок буссолей и компасов. Сплав на основе платины дорог и дефицитен, однако его коэрцитивная сила, магнитная энергия и пластичность настолько высоки, что магниты массой в доли грамма успешно применяются в приборостроении и в электрических наручных часах.

Объем производства литых постоянных магнитов из сплавов альни для изделий широкого потребления достигает нескольких тысяч тонн в год, на что затрачивается несколько сотен тонн дефицитного и дорогого никеля. Поэтому наряду с улучшением магнитных свойств сплавов системы ЮНДК проводились поиски дешевых и недефицитных магнитотвердых материалов.

Магнитотвердые материалы на основе соединений RCo, где R – редкоземельные ионы La, Pr, Nd, Sm и др., впервые разработаны в конце 60-х годов в СССР, США и Японии и в настоящее время по магнитным параметрам – коэрцитивной силе и максимальной магнитной энергии – намного превосходят все известные магнитотвердые материалы. Магниты из соединений RCo являются уникальными для применения в магнитных системах, где используется сила отталкивания. Магниты из материалов SmCo₅ и (SmPr)Co₅ широко используются в различных устройствах.

Таблица 10.2. Магнитные параметры сплавов (ГОСТ 17809–72)

Марка сплава	Максимальная магнитная энергия Wmax, кДж/м3	HC, кА/м	Остаточная индукция Вr, Тл	Тип кристаллической структуры
	Не менее
ЮНД4	3,6	40	0,50	Равноосная
ЮНД8	5,1	44	0,60
ЮНТС	4,0	58	0,43
ЮНДК 15	6,0	48	0,75
ЮНДК18	9,7	55	0,90
ЮНДК18С	14	44	1,10
ЮН13ДК24С	18	36	1,30
ЮН13ДК24	18	40	1,25
ЮН14ДК24	18	48	1,20
ЮН15ДК24	18	52	1,15
ЮН14ДК24Т2	15	60	1,10
ЮН13ДК25А	28	44	1,40	Столбчатая
ЮН14ДК25А	28	52	1,35
ЮН13ДК25БА	28	48	1,40
ЮН14ДК25БА	28	58	1,30
ЮН15ДК25БА	28	62	1,25
ЮНДК31ТЗБА	32	92	1,15
ЮНДК34Т5	14	92	0,75	Равноосная
ЮНДК35Т5Б	16	96	0,75
ЮНДК35Т5	18	110	0,75
ЮНДК35Т5БА	36	110	1,02	Столбчатая
ЮНДК35Т5АА	40	115	1,05	Монокристаллическая
ЮНДК38Т7	18	135	0,75	Равноосная
ЮНДК40Т8	18	145	0,70
ЮНДК40Т8АА	32	145	0,90	Монокристаллическая

Примечание. В обозначениях марок сплавов буквы означают: Б – ниобий; Д – медь; К – кобальт; Н – никель; С – кремний; Т – титан; Ю – алюминий; А – столбчатая кристаллическая структура; АА – монокристаллическая структура. Цифры указывают процентное содержание элемента.

Недостатком является высокая стоимость. Свойства некоторых промышленных магнитов из сплавов RCo₅ приведены в табл. 10.3.

Таблица 10.3. Промышленные магниты из сплавов RCo₅ (по ГОСТ 21559–76)

Марка сплава	Химический состав, % (остальное Со)		Br, Tл	кА/м	W кДж/м3
	Sm	Sm + Pr
КС37	36,0–38,5	—	0,77	540	55
КС37А	36,0–38,5	—	0,82	560	65
КСП37	—	36,0–38,5	0,85	520	65
КСП37А	—	36,0–38,5	0,90	500	73

Примечание. В обозначении марки сплава: К – кобальт; С – самарий; П – празеодим; А – улучшенная структура.

В последние 40 лет большие успехи достигнуты в разработке магнитов на основе микропорошков железа, технология которых была разработана в СССР А.С. Эйсуровичем и А.Б. Альтманом, сплавов марганца с висмутом подробно исследованные С. Гийо (Франция), ферритов со структурой магнетоплюмбита Е. Гортер (Франция). Впервые подобные магниты, состоящие из оксидов железа и кобальта, были описаны в 1933 г. японцами X. Като и Т. Такай. В те же годы проводилась разработка постоянных магнитов на основе металлических сплавов типа Fe-Ni-Al; поэтому работы над оксидами металлов не привлекли интереса и на долгие годы были фактически заброшены. Лишь в 1952 г. фирма «Филипс» (Голландия) сообщила о первом техническом применении оксидных магнитов. Фирмой был предложен материал под названием ферроксдюр, состоящий из оксидов железа с барием и имеющий химическую формулу BaFe₁₂O₁₉.

Поиски ученых (С.А. Медведев и др.) завершились разработкой технологии серийного производства магнитов, прессованных из порошка бариевого феррита. Бариевые постоянные магниты обладают коэрцитивной силой 120–240 кА/м при остаточной магнитной индукции 0,2–0,38 Тл и магнитной энергии 3,2–3,4 кДж/м³. Благодаря дешевизне и простоте изготовления они находят все большее применение в изделиях широкого потребления: осветительных генераторах для велосипедов, громкоговорителях, дверных затворах, держателях и т.п.

10.5. КАБЕЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Производство проводов и кабелей уходит своими истоками в глубокую древность, когда люди научились выплавлять металлы, а затем начали изготовлять тонкую золотую и серебряную проволоку, используемую для различных ювелирных украшений и отделки одежды. Однако это производство оформилось в самостоятельную область техники только после открытия электричества и реализации его технических применений. В XIX в. начато использование изолированных проводников для передачи электричества на расстояние [10.35–10.39]: появляются первые кабели и воздушные линии связи. Существенный вклад в развитие мировой кабельной техники внес Э.В. Сименс (Германия), предложивший использовать для изоляции кабелей новый в то время материал – гуттаперчу и усовершенствовавший промышленную технологию производства кабелей и проводов. В результате возникли первые кабельные заводы в Европе.

Первый кабельный завод в России был основан в 1879 г. в Петербурге – завод кабелей, проводников и углей для электротехнических целей (ныне АО «Севкабель»).

В начале 80-х годов XIX в. в Петербурге возник еще один завод – «Русское производство изолированных проводов электричества», который сначала выпускал обмоточные и монтажные провода с изоляцией из натурального шелка и хлопчатобумажного волокна, а затем в 1890 г. начал, как и «Севкабель», производство силовых кабелей и кабелей связи с ленточной или проволочной стальной броней. В 90-е годы прошлого столетия в Петербурге возникли еще три кабельных завода, изготавливавшие как неизолированные, так и изолированные провода.

XIX в. характеризовался интенсивным развитием отечественной кабельной промышленности. В 1900 г. было организовано кабельное производство на Кольчугинском латунном и меднопрокатном заводе, выпускавшем силовые и телефонные кабели, провода, кабели и провода с резиновой изоляцией. Ныне это ТОО «Электрокабель» – один из основных кабельных заводов России. В это же время в г. Киеве в кустарных мастерских было начато производство кабельной продукции, а позднее был создан завод «Укркабель».

В 1905 г. московская фабрика «Владимир Алексеев», специализировавшаяся на выпуске золотоканительных изделий, начинает выпускать кабели и провода. На основе этого производства в 1909 г. открываются меднопрокатный и кабельный заводы товарищества «Владимир Алексеев» и «П. Вишняков и А. Шамшин», освоившие ряд новых для России кабельных изделий: эмалированных проводов, медных шин и полос, алюминиевых проводников. На базе этих заводов впоследствии был организован завод «Электропровод», явивший собой наглядный пример превращения ремесленного мануфактурного предприятия в капиталистическое предприятие с машинным производством. Первым председателем правления всех вышеперечисленных заводов являлся выдающийся русский театральный режиссер К.С. Станиславский (К.С. Алексеев), который много сделал для реорганизации кабельного производства. В результате завод выполнил целый ряд важных заказов таких, как изготовление в 1910 г. крупного морского кабеля для Кронштадтского порта, разработка и изготовление в 1912 г. 1200-парных телефонных кабелей. С 1913 г. завод изготовлял резину и кабельную продукцию с ее применением.

Московский завод «Москабель», в настоящее время АО «Москабельмет», официально ведет свое существование с 1885 г. Завод был основан инженером-технологом М.М. Подобедовым, который был не только высококвалифицированным специалистом, но и ярым приверженцем становления отечественной кабельной промышленности, независимой от иностранного капитала. Завод «Москабель» уже в то время выпускал кабельную продукцию широкой номенклатуры: неизолированные медные проводники; проводники, изолированные лентами и нитями; проводники с изоляцией из гуттаперчи и каучука; кабели силовые и связи, бронированные, в свинцовых оболочках.

Одновременно на заводе разрабатывалось и изготавливалось кабельное технологическое оборудование, например машины для бронирования плоской оцинкованной проволокой, крутильные машины, и технологическая оснастка, в частности, калибры.

В период гражданской войны производство кабельной продукции в России резко сократилось. Последующее интенсивное развитие кабельных заводов началось в 20-х годах, когда был принят и начал реализовываться план электрификации страны, известный как план ГОЭЛРО и предусматривающий резкое увеличение производства различной электротехнической продукции, в том числе кабельной.

^{Рис. 10.5. Трехжильный кабель с отдельно освинцованными жилами}

^{1 – жила; 2 – изоляция; 3 – свинцовая оболочка; 4 – заполнение; 5 – проволочная броня}

В эти годы на заводе «Севкабель» были разработаны под руководством С.М. Брагина и С.А. Яковлева трехжильные кабели с радиальным электрическим полем, известные как кабели с отдельно освинцованными жилами и бумажной изоляцией, пропитанной вязким маслоканифольным составом (рис. 10.5). В изоляции этих кабелей тангенциальная составляющая электрического поля практически отсутствует, и поэтому кабели могут надежно эксплуатироваться даже при напряжениях 20 и 35 кВ переменного тока. В это же время за рубежом были созданы кабели на аналогичные напряжения, но другой конструкции: три изолированные жилы имели электрические экраны из медных лент и были заключены в общую свинцовую оболочку. Такие кабели были названы Н-кабелями по имени их изобретателя немецкого инженера М. Хохштедтера. Интересно, что эти кабели выпускаются и в настоящее время, только наряду со свинцовой оболочкой используется и гофрированная алюминиевая.

Дальнейшее развитие электрификации страны привело к созданию заводом «Севкабель» первого в СССР маслонаполненного кабеля на напряжение 110 кВ. Первая промышленная кабельная линия с использованием кабеля этого типа была проложена под Ленинградом, а несколько позднее такие линии были проложены и под Москвой. Позднее завод «Севкабель» организовал также производство газонаполненных кабелей.

Крупным достижением завода явилось также создание агрегата для наложения бумагомассной изоляции на жилы телефонных кабелей, а затем и создание и организация производства подводных и морских кабелей.

В конце 20-х годов на заводе «Укркабель» был освоен выпуск гибких шланговых кабелей, применяемых на угольных шахтах, в первую очередь шахтах Донбасса. В 1938–1939 гг. выпуск шахтных кабелей был освоен также на московском заводе «Электропровод». Кроме того, на этом же заводе был начат выпуск рентгеновских кабелей с резиновой изоляцией.

В 1939 г. на заводе «Москабель» был пущен в эксплуатацию новый цех силовых кабелей, который позволил не только резко увеличить объем производства завода, но и завершить его реконструкцию и модернизацию. Этот цех был крупнейшим в Европе, а завод «Москабель» на долгие годы стал ведущим кабельным заводом СССР.

Во время Великой Отечественной войны кабельные заводы страны оперативно перестроили свою работу в соответствии с нуждами фронта. Был начат выпуск военно-полевых кабелей связи, медных поясков для снарядов, специальных типов радиочастотных кабелей и т.д. Однако временная оккупация Украины и блокада Ленинграда привели к прекращению производства на заводе «Укркабель» и его резкому сокращению на заводе «Севкабель». Это привело к перебазированию части кабельных производств в глубь страны. В результате количество кабельных заводов значительно увеличилось. На базе эвакуированных производств были созданы такие крупные заводы, как «Томкабель» (г. Томск), в настоящее время АО «Сибкабель»; «Ташкенткабель» (г. Ташкент) – ныне ГАО «Узкабель»; «Уралкабель» (г. Свердловск) – позднее АО «Уралкабель».

После окончания Великой Отечественной войны восстановление народного хозяйства СССР потребовало резкого увеличения объемов выпуска кабельной продукции. Так, уже в 1946–1950 гг. объем производства кабелей и проводов был увеличен в зависимости от конкретных типов продукции в 308 раз. Новые технические требования различных отраслей народного хозяйства к кабелям и проводам привели к необходимости организации в Москве Научно-исследовательского института кабельной промышленности (НИИКП), в дальнейшем научно-технический центр ВНИИКП (в настоящее время АО «ВНИИКП»). Этот центр был создан на базе Центральной кабельной лаборатории завода «Москабель», в свою очередь выросшей из научного подразделения Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ). В дальнейшем большинство базовых конструкций кабелей и проводов, передовых технологических процессов, оборудования, материалов разрабатывалось в тесном содружестве ВНИИКП с кабельными заводами страны. В начале 50-х годов были созданы филиалы НИИКП в г. Томске, Ташкенте и Ленинграде, а затем и в г. Бердянске. В эти же годы было создано Особое конструкторское бюро кабельной промышленности (ОКБ КП), специализированное на разработке кабельной продукции специального назначения, в первую очередь для оборонного комплекса.

ВНИИКП совместно с кабельным заводом «Москабель» были созданы маслонаполненные кабели высокого давления на напряжения 110 – 220 кВ, разработкой которых руководили С.С. Городецкий и Д.В. Быков. Кабели такого типа размещаются в стальных трубопроводах,

заполненных вязким маслом под давлением 1,5 МПа. Каждая фаза имеет экран из медных лент, поверх которого располагаются проволоки скольжения, необходимые для затягивания кабелей в трубу. Эти кабели имеют высокую электрическую прочность как при переменном, так и при импульсном напряжении и обеспечивают высокую надежность линий благодаря наличию стального трубопровода. Транспортируются эти кабели на место прокладки во временных свинцовых оболочках, которые снимаются при затягивании кабеля в трубу.

В начале 70-х годов ВНИИКП совместно с заводами «Камкабель» (ныне АО «Камкабель») и «Москабель» (ныне АО «Москабельмет») разработали маслонаполненный кабель высокого давления (рис. 10.6) для Токтогульской, Усть-Илимской и Нижнекамской ГЭС.

^{Рис. 10.6. Кабель высокого давления на напряжение 500 кВ в стальном трубопроводе}

^{1 – медная токопроводящая жила; 2 – экран из электропроводящей бумаги; 3 – бумажная изоляция; 4 – экран из электропроводящей бумаги и медных лент; 5 – проволоки скольжения; 6 – масло; 7 – стальная труба; 8 – антикоррозионные защитные покровы}

В конце 60-х годов в мировой практике начали применяться силовые кабели с изоляцией из полиэтилена, а несколько позднее и из химически сшиваемого полиэтилена, приобретающего после вулканизации пространственную (сетчатую) структуру и способного противостоять значительным температурным перегрузкам. Такие кабели первоначально использовались для напряжений до 69 кВ, а затем были созданы первые кабели на напряжения 110 и 220 кВ. В отечественной практике кабели подобного класса были разработаны ВНИИКП и начали выпускаться на Опытном заводе института (сейчас АО «Экспокабель») в 1981 г. Производительность при производстве этих кабелей резко повышается по сравнению с производством маслонаполненных кабелей. Кроме того, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена более просты в монтаже, прокладке и эксплуатации, обладают высокой ре-монтоспособностью. Они отвечают экологическим требованиям, возросшим за последнее время. Так, в ряде стран считают, что в случае аварии на кабельных линиях, выполненных масло-наполненными кабелями, в связи с вытеканием масла наносится непоправимый вред окружающей среде. При исследованиях силовых кабелей с полиэтиленовой изоляцией было установлено, что в процессе эксплуатации в полимерной изоляции развиваются проводящие каналы – древовидные образования, известные под названием триингов. Поэтому ВНИИКП были разработаны математические модели оценки срока службы таких кабелей и предложены комплексные мероприятия, позволяющие осуществить производство таких кабелей, обеспечивающих необходимую надежность в эксплуатации.

В 90-е годы мировая кабельная техника пошла дальше: в Японии, Германии и Франции созданы первые кабели с полимерной изоляцией на напряжение 400–500 кВ и с их применением проложены экспериментальные кабельные линии.

С момента создания кабельной промышленности одним из основных типов ее продукции являлись провода для воздушных линий электропередач (ЛЭП). В настоящее время создана широкая гамма этих проводов, позволяющая решать задачи энергетики: для воздушных ЛЭП, проходящих в районах с коррозионно-активной атмосферой; для переходов через реки с большим расстоянием между опорами; для воздушных ЛЭП, рассчитанных на сверхвысокие напряжения. Основными изготовителями таких проводов являются акционерные общества, созданные на заводах «Кирскабель» (г. Кире) и «Иркутскка-бель» (г. Иркутск).

Одним из важнейших элементов инфраструктуры любой страны являются телекоммуникационные системы. Поэтому сразу после окончания Великой Отечественной войны развитию производства кабелей связи было уделено особое внимание. Важным этапом развития в этой области кабельной техники явилась разработка и организация производства кабелей дальней связи – коаксиальных и симметричных. Первые коаксиальные магистральные кабели с шайбовой изоляцией были изготовлены на заводе «Севкабель» в 1949 г. Сначала они предназначались для передачи по каждой паре 960 телефонных переговоров на частотах до 4 МГц. Затем по мере усовершенствования конструкций этих кабелей, а также применяемой аппаратуры связи спектр передаваемых с помощью этих кабелей частот последовательно повышался до 8,5 и 20 МГц, что позволило передавать по каждой коаксиальной паре 3800 телефонных разговоров. На заводе «Азовкабель» был начат выпуск разработанных ВНИИКП кабелей дальней связи с баллонной изоляцией.