История электротехники

В последние 50 лет было создано много новых керамических материалов [10.8–10.13]:

керамика чистых оксидов для специальных электротехнических или огнеупорных изделий характеризуется высокими значениями ряда свойств и стабильностью; ее изготовляют чаще всего на основе корунда Аl₂O₃, диоксида циркония ZrO₂, оксида магния (MgO), шпинели MgAl₂O₄ и форстерита Mg₂SiO₄;

ядерное топливо на основе использования диоксида урана UO₂, который сохраняет свои свойства при длительном использовании в ядерных реакторах;

магнитная керамика, уникальные электрические свойства которой позволяют использовать ее в высокочастотной радиоэлектронике;

монокристаллы разнообразных материалов, которые используются в настоящее время в различных областях техники. В качестве примера можно привести монокристаллы сапфира, выращиваемые из расплава, и крупные кристаллы кварца, выращиваемые в гидротермальных условиях;

металлокерамика, играющая большую роль в машиностроении; представителями этой группы материалов являются различные карбиды на металлической связке, а также смеси хромосодержащих сплавов с оксидом алюминия;

сегнетоэлектрическая керамика на основе титана бария, открытого в 1944 г. Б.М. Вулом (СССР), которая имеет высокую диэлектрическую постоянную и может служить активной и пассивной средой во многих электротехнических приборах и устройствах;

бессиликатные стекла, которые имеют особое применение благодаря прозрачности в инфракрасной части спектра;

ситаллы, технология которых является достаточно новой и заключается в формовании изделий из стекла с последующей термообработкой, обеспечивающей протекание процессов образования центров кристаллизации и контролируемого роста кристаллов с получением однородного тонкозернистого стеклокристалличес-кого материала.

Кроме того, в настоящее время производят и используют большое количество других новых керамических материалов, не известных 10 или 20 лет назад. С этой точки зрения керамическая промышленность является одной из наиболее быстро развивающихся отраслей индустрии, продукция которой постоянно совершенствуется. Необходимость в новых керамических материалах обусловливается постоянными потребностями в создании более совершенных и новых изделий.

Быстрое развитие электротехнической и радиотехнической промышленности требует роста производства, электротехнической керамики и высококачественных изоляторов.

Основными материалами для изготовления изоляторов являются керамические материалы, среди которых ведущее место занимает фарфор [10.13–10.19]. В России этот замечательный материал был создан Д.И. Виноградовым, современником М.В. Ломоносова. В результате многочисленных исследований. Д.И. Виноградов получил первые образцы отечественного фарфора (порцелина) [10.20] и основал первый фарфоровый завод в России «Порцелиновая мануфактура» в 1744 г. До нас дошли 23 рецепта фарфоровых масс и 10 рецептов глазурей, разработанных Д.И. Виноградовым, которого по праву можно считать основоположником производства русского фарфора [10.14, 10.20, 10.24].

В России до 1917 г. изоляторная промышленность как самостоятельная отрасль не существовала. Электротехнические изделия из фарфора — телефонные и телеграфные изоляторы, ролики, розетки и другие изделия — изготовлялись на заводах, основной продукцией которых являлась фарфоровая посуда. Это заводы в Санкт-Петербурге, Я. Эссена в Риге, Славянске, Бердникова в Житомирской области и др. Исключение составлял завод С.П. Чоколова (ныне завод «Изолятор»), основанный в 1894 г. под Москвой и специализировавшийся на выпуске электротехнических изделий из фарфора. Эти заводы выпускали преимущественно электротехнический фарфор для установок низкого напряжения.

В конце XIX в. эти заводы начали выпуск телефонных и телеграфных изоляторов, электроустановочных изделий (роликов, розеток и др.) [10.14, 10.15]. После Октябрьской революции ряд заводов полностью переходит на изготовление электротехнической продукции: завод Корниловых в Петербурге, ныне завод «Пролетарий», завод им. Артема в г. Славянске, завод «1 Мая» в Токаревке Житомирской области. Производство электротехнических фарфоровых изделий, несмотря на отсутствие на заводах механизации, достигло значительного совершенства, и высокое мастерство рабочих керамистов заслуженно и неоднократно отмечалось на всемирных выставках.

Объем отечественного производства электротехнического фарфора не мог удовлетворить спроса развивающейся электротехнической отрасли. Значительная часть потребности в изоляторах низкого напряжения и почти полностью высокого напряжения удовлетворялась ввозом из-за границы.

Одна из первых попыток выпуска отечественных изоляторов высокого напряжения относится к 1906–1907 гг., когда заводом С.П. Чоколова была изготовлена партия штыревых изоляторов на напряжение 6–10 кВ довольно сложной конструкции, имевших три выступающие «юбки». Эти изоляторы были направлены для испытания в Германию в лабораторию завода ГЕШО (Гемсдорф-Шомбург). Все изоляторы выдержали испытания и были рекомендованы к производству. Однако завод С.П. Чоколова не организовал массового выпуска штыревых изоляторов этого типа, что можно объяснить сложностью их конструкции и трудностью конкуренции с иностранными фирмами.

Значительных успехов в выпуске высоковольтных изоляторов добился завод Я. Эссена в Риге. В 1912–1915 гг. этим заводом выпускались изоляторы на напряжение до 20 кВ преимущественно по чертежам германских фирм. В 1915 г. завод Я. Эссена был эвакуирован в г. Славянск, где Я. Эссен купил у фабриканта М.С. Кузнецова посудную фабрику, в корпусах которой было размещено оборудование, вывезенное из Риги.

В годы первой мировой войны Россия была отрезана от заграничных поставщиков. Для удовлетворения острой потребности в изоляторах высокого напряжения славянский завод, а также некоторые другие предприняли попытки наладить массовый выпуск изоляторов высокого

напряжения. Эти попытки не увенчались успехом, ввиду того что заводы не смогли овладеть особенностями обработки электрокерамики и режима сушки и обжига. Кроме того, заводы того времени не располагали испытательным оборудованием высокого напряжения и были лишены возможности корректировать конструкцию и технологию производства изоляторов.

Первые партии изоляторов на напряжение 35 кВ были выпущены по заграничным образцам в 1919–1920 гг. заводом им. М.В. Ломоносова в Петрограде ив 1921 г. Дулевосим заводом фарфоровой посуды. Изготовленные по технологии, обычной для производства хозяйственного фарфора, эти изоляторы после установки их на линиях электропередачи через короткий срок выбыли из эксплуатации вследствие массовых пробоев.

Опыт показал, что производство изоляторов высокого напряжения требует специальной технологии. Для этой цели электропромышленности были переданы четыре завода, которые ранее частично выпускали изоляторы и фарфоровые изделия («Изолятор», «Пролетарий», им. Артема и «1 Мая»).

Центральным электротехническим советом (ЦЭС) были утверждены разработанные в 1919 г. Петроградским политехническим институтом под руководством М.А. Шателена первые технические условия на высоковольтные фарфоровые изоляторы.

Большую роль в развитии отечественной керамической промышленности сыграла организация в 1919 г. в Петрограде Государственного научно-исследовательского керамического института.

В 1921 г. по заданию Главэнерго А.А. Горевым были разработаны отечественные конструкции штыревых изоляторов на напряжение 6–35 кВ. Эти изоляторы выпускались заводами «Изолятор» и «Пролетарий» до 1924–1926 гг. [10.18–10.19].

В период 1926–1935 гг. широким фронтом велись работы по реконструкции изоляторных заводов и оснащению их новым оборудованием. В 1934 г. завод «Пролетарий» ввел в эксплуатацию первую туннельную печь непрерывного действия длиной 121 м для обжига электроустановочных изделий. На заводе им. Артема в 1940 г. введены в эксплуатацию печи периодического действия с шестью камерами общей вместимостью 450 м³ и туннельная печь, разработанная в СССР.