Космические скорости ракет, космические скорости счетных устройств, непостижимые для человеческого ума скорости во всевозможных ускорителях. И даже поезда, следующие все по тем же стальным рельсам, несутся теперь со скоростью, которая была еще недавно рекордной для самолетов. А самолеты летают со сверхзвуковыми скоростями.
Но, как ни странно, максимальные пределы количества оборотов в минуту у промышленных моторов, всевозможных вентиляторов, электросверл и т. д. остались в тех же пределах, что и 20–30 лет назад.
Сколько оборотов в минуту предельно может дать современный электромотор? Если брать серийные — то максимум 3 тысяч. Это для нашего времени немного. А если увеличить количество оборотов промышленных электромоторов хотя бы вдвое, то безо всяких иных затрат производительность труда резко возрастет, ускорятся вообще все производственные процессы.
Ученые задумывались об этом и раньше, в начале 30-х годов. Они, конечно, думали о будущем, так как в 30-е годы если и ощущалась потребность в увеличении скоростей, то технические возможности, уровень развития всего электрохозяйства как в СССР, так и во многих иных странах были все же недостаточными.
Зато остроощутимы были проблемы потребления дефицитных цветных металлов, специальной стали, в огромных количествах идущих на изготовление всевозможных электрических машин, трансформаторов, турбин. Существенным был и вопрос о весе летающих электростанций, так называли электрохозяйство самолетов, а также мелкого электроинструмента. И, конечно, ученых и практиков интересовало повышение вообще коэффициента полезного действия всех электростанций и электромашин.
Эти проблемы ставила жизнь, практика индустриализации нашей страны, электрификация всего социалистического хозяйства. И не случайно не кто иной, а именно академик Г. М. Кржижановский, так много сделавший для электрификации СССР, первым поднял эти вопросы в Академии наук и Совете Труда и Обороны. Он обобщал опыт прошлого и думал о будущем.
Что же прежде всего сдерживало скорость моторов? Оказывается, что переменный промышленный ток имеет определенную частоту. Эта частота измеряется герцами, то есть числом периодов в секунду. В настоящее время в Советском Союзе промышленный ток имеет 50 герц. 50 герц имеет и все электрохозяйство Европы. А вот в Америке в начале ее электрификации были установлены частоты в 140, потом 133, 125 герц. В 1893 году фирма Вестингауза провела большие исследования, и было установлено, что для сравнительно тихоходных промышленных моторов самая экономная частота — 60 герц. 50–60 герц — удобная частота. То же и для передач электричества на большие расстояния. Так, при 50 герцах возможна передача тока по проводам на 800–900 километров. А вот если довести частоту тока до 100 герц, то возможности такой электропередачи резко сократятся примерно вдвое, при условии равных потерь.
Но при 100 герцах число оборотов мотора увеличится с 3 тысяч до 6 тысяч. Это позволит строить не только генераторы, но и турбины с очень высоким коэффициентом полезного действия. Причем на строительстве турбин, трансформаторов, работающих при 100 герцах, будет достигнута большая экономия в дефицитных металлах. Асинхронные двигатели — двигатели с короткозамкнутым ротором, двигатели с контактными кольцами мощностью до 100 киловатт — станут гораздо экономичнее. Уменьшится вес электростанций на самолетах, удешевится электросварка. Частота переменного тока, таким образом, является одним из основных факторов, характеризующих физические свойства и технико-экономические показатели электроэнергетической системы в целом.
Стоимость, габариты, вес, конструкция электрических машин, экономичность оборудования — все зависит от частоты.
Под председательством академика Кржижановского и при участии академика Винтера, профессоров Шателена, Кулебакина и многих видных инженеров-энергетиков в конце 1934 года при Совете Труда и Обороны была создана специальная комиссия, чтобы изучить вопрос о возможностях перевода всего электрохозяйства нашей страны на частоту 100 герц.
Комиссия работала до 1937 года и пришла к ряду положительных выводов. И все же она вынуждена была признать, что «найти единую оптимальную частоту для всего народного хозяйства Союза невозможно и что выгода основной стандартной частоты (50 герц) в общем и целом настолько еще велика, что переход на новую единую повышенную частоту комиссия рекомендовать не может. Правда, отдельные отрасли промышленности, такие, как текстильная, деревообделочная, где используется мелкий переносный инструмент, должны быть переведены на более высокие частоты». Было отмечено, что «в Советском Союзе ток повышенной частоты применяется пока еще сравнительно мало, но опыт предприятий, уже имеющих установки повышенной частоты (Горьковский автозавод, Ярославский электромеханический завод, некоторые разделы металлургии и т. д.), настойчиво говорит в пользу дальнейшего и более широкого использования переменного тока повышенной частоты в народном хозяйстве Советского Союза».