(он затем возвращается в ожижитель).
Подшипники работают при комнатной температуре. Обмотка статора выполнена из
медных проводников (охладитель — вода) и окружена ферромагнитным экраном из
шихтованной стали. Ротор вращается в вакуумированном пространстве внутри
оболочки из изоляционного материала. Сохранение вакуума в оболочке гарантируют
уплотнители.
Опытный генератор КТГ-1000 был в свое время самым крупным по габаритам
криотурбогенератором в мире. Цель его создания — отработка конструкции
вращающихся криостатов больших размеров, устройств подачи гелия к
сверхпроводящей обмотке ротора, исследование тепловой схемы, работы
сверхпроводящей обмотки ротора, его захолаживания.
А перспективы просто завораживают. Машина мощностью 1300 МВт будет иметь длину
около 10 м при массе 280 т, в то время как аналогичная по мощности машина
обычного исполнения имеет длину 20 м при массе 700 т! Наконец, обычную машину
мощностью более 2000 МВт создать трудно, а при использовании сверхпроводников
можно реально достичь единичной мощности 20 000 МВт!
Итак, на выигрыш в материалах приходится примерно три четверти себестоимости.
Облегчаются производственные процессы. Любому машиностроительному заводу проще и
дешевле сделать несколько крупных электрических машин, чем большое количество
мелких: меньше требуется рабочих, не так напряженно загружаются станочный парк и
другое оборудование.
Для установки мощного турбогенератора нужна относительно небольшая площадь
электростанции. Значит, сокращаются расходы на сооружение машинного зала,
станцию можно быстрее ввести в строй. И, наконец, чем крупнее электрическая
машина, тем выше ее КПД.
Однако все эти преимущества не исключают технических трудностей, возникающих при
создании крупных энергетических агрегатов. И, что самое существенное, их
мощность можно увеличивать лишь до определенных пределов. Расчеты показывают,
что перешагнуть верхний предел, ограниченный мощностью турбогенератора 2500 МВт,
ротор которого вращается с частотой 3000 об/мин, не удастся, так как этот предел
определяется, в первую очередь, прочностными характеристиками: напряжения в
механической конструкции машины более высокой мощности возрастают настолько, что
центробежные силы неизбежно вызовут разрушение ротора.
Немало забот возникает при транспортировке. Для перевозки того же
турбогенератора мощностью 1200 МВт пришлось построить сочлененный транспортер
грузоподъемностью 500 т, длиной почти 64 м. Каждая из двух его тележек опиралась
на 16 вагонных осей.
Многие препятствия сами по себе отпадают, если использовать эффект
сверхпроводимости и применить сверхпроводящие материалы. Тогда потери в роторной
обмотке можно практически свести к нулю, так как постоянный ток не будет
встречать в ней сопротивления. А раз так, повышается КПД машины. Протекающий по
сверхпроводящей обмотке возбуждения ток большой силы создает столь сильное
магнитное поле, что уже нет необходимости применять стальной магнитопровод,
традиционный для любой электрической машины. Устранение стали снизит массу
ротора и его инерционность.
Создание криогенных электрических машин — не дань моде, а необходимость,
естественное следствие научно-технического прогресса. И есть все основания
утверждать, что к концу века сверхпроводящие турбогенераторы мощностью более
1000 МВт будут работать в энергосистемах.