История электротехники - Коллектив авторов

В 1886 г. А. Муассаном (Франция) был получен фтор электролизом смеси HF — KF с использованием платиновых электродов. Промышленное производство фтора началось в 40-х годах XX в. Процесс проводят либо при температуре 100°С в расплаве HF∙2KF, либо при температуре 250 °С в расплаве HF∙KF.

7.4.6. ГАЛЬВАНОТЕХНИКА

Гальванотехника включает в себя гальванопластику (см. подпараграф 7.4.1) и гальваностегию — процесс электроосаждения слоев металла (гальванопокрытий) с целью защиты от коррозии и придания различных физических и химических свойств поверхности изделий.

Как указывалось ранее, гальванотехника зародилась в начале XIX в. Наибольший вклад в зарождение этого направления внесли работы Б.С. Якоби, благодаря которым возникла практическая гальванопластика. Наряду с исследованиями электроосаждения меди Б.С. Якоби изучал электроосаждение золота, серебра, никеля и латуни. Е.И. Клейн в Петербурге исследовал электроосаждение железа, в 1869 г. процесс нашел практическое применение в полиграфической промышленности.

Электроосаждение меди первоначально проводилось из сернокислых электролитов, а в 40-х годах прошлого века для той же цели нашли применение и цианистые электролиты. Позднее были предложены комплексные нецианистые электролиты.

Уже в первой половине прошлого века широко применялось золочение из хлоридного электролита. В России зубной врач Бриан в 1842 г. предложил железосинеродистый электролит золочения, усовершенствованный затем А.Ф. Грековым и П.Р. Багратионом. П.И. Евреинов в 1843 г. разработал цианистый электролит золочения.

Патент на электролитическое серебрение из цианистых электролитов был получен в 1840 г. Опыты по платинированию проводились с начала 40-х годов прошлого века в Германии, России и других странах. А.Ф. Греков применил для этой цели раствор платинохлороводородной кислоты.

В России уже в 1844 г. была открыта мастерская, в которой проводились меднение, золочение, серебрение, а позднее и другие процессы.

С конца 40-х годов XIX в. в судостроении Англии и Франции получило применение электролитическое цинкование. В России цинкование начали использовать на 10 лет позднее (с 1858 г.). Практически с этого же времени вошло в практику гальваническое лужение.

Хотя уже в 60-х годах Б.С. Якоби и Е.И. Клейн изучали никелирование, однако практическое использование этот процесс получил в России в начале 70-х годов. С конца XIX в. начались опыты по получению блестящих никелевых покрытий.

Электрохимическое хромирование впервые предложил Р. Бунзен (Германия) в 1854 г. Практическое применение хромирование нашло лишь после 1924 г.

В 1844 г. Б.С. Якоби сообщил об исследовании латунирования. В 40–50-е годы француз Рюольз изучал электроосаждение бронзы. Однако практическое применение электроосаждения сплавов началось в 1950–1960 гг.

Создание генераторов тока в прошлом веке снизило стоимость работ в гальванотехнике в несколько раз, позволило сократить время осаждения покрытий, механизировать вспомогательные работы (шлифование, полирование и др.). К настоящему времени гальваническое производство практически полностью автоматизировано. Широкое применение находят процессы никелирования, хромирования, меднения, цинкования, лужения, серебрения, золочения, нанесения сплавов: латуни, бронзы, никеля с кобальтом и железом, золота и серебра. В СССР большой вклад в развитие гальванотехники внесли Н.Т. Кудрявцев, В.И. Лайнер, П.С. Титов, А.Т. Вагромян, Ю.Ю. Матулис, К.М. Горбунова, Ю.М. Полукаров и др.

Одной из серьезных проблем гальванотехники остается очистка сточных вод и создание замкнутого водооборота.

7.4.7. АНОДНАЯ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Разработано и широко применяется несколько методов анодной обработки металлов: электрополирование, анодное оксидирование и размерная обработка.

Электрохимическое полирование было открыто русским химиком Е.И. Шпитальским в 1910 г. Процесс заключается в анодной обработке металлов в концентрированных растворах преимущественно кислородсодержащих кислот (Н3РO4, H2Cr2O7, HClO4, H2SO4 и др.) при относительно высоких плотностях тока. К настоящему времени разработаны составы и условия электрополирования многих металлов и сплавов: железа и стали, никеля, серебра, цинка, алюминия и др.

При анодном оксидировании алюминия в растворах серной, хромовой, щавелевой или других кислот на его поверхности образуется пористый слой оксида. Этот процесс получил название анодирования. В зависимости от состава раствора и условий анодирования получают оксидные пленки с различными физическими и физико-химическими свойствами. Анодирование применяется для придания поверхности алюминия износостойкости, защитных электроизоляционных или иных свойств.

В 1928 г. В.Н. Гусев и Л.П. Рожков (СССР) разработали способ электрохимической размерной обработки металлов. По этому способу металл подвергается локальному анодному растворению при высоких плотностях тока в проточном растворе электролита. К настоящему времени применяются методы электрохимического фрезерования, сверления, шлифования, удаления заусенцев, разрезки металла и др. Созданы станки-автоматы, обеспечивающие придание металлу необходимой формы рельефа.

7.1. Очерки по истории энергетической техники СССР // Промышленная электротермия / А.Д. Свенчанский, А.В. Нетушил, Л.Д. Радунский, К.М. Филиппов. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1954. Вып. 32.

7.2. История энергетической техники СССР. Т. 2. М.: Госэнергоиздат, 1957.

7.3. Elektrowarme. Theorie und Praxis. Essen: Verlag W.Girardet, 1974.

7.4. Свенчанский А.Д., Смелянский М.Я. Электрические промышленные печи. М.: Энергия, 1970. Ч. 2. Дуговые печи.

7.5. Высокочастотный нагрев диэлектриков и полупроводников/ А.В. Нетушил, Б.Я. Жуховицкий, В.Н. Кудин, Е.П. Парини. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959.

7.6. Руденко Д.И. Развитие техники высокочастотного нагрева. М.-Л.: Машгиз, 1954.

7.7. Петров Ю.Б., Ратников Д.Г. Холодные тигли. М.: Металлургия, 1972.

7.8. Шевцов М.С., Бородачев А.С. Развитие электротермической техники. М.: Энергоатомиздат, 1983.

7.9. Альтгаузен А.П. Развитие электропечестроения в СССР в послевоенный период (обзор). ВНИИЭТО. М., 1981.

7.10. Фарбман С.А., Колобнев И.Ф. Индукционные электропечи для плавки цветных металлов. М.-Л. — Свердловск: Госметаллу ргиздат, 1933.

7.11. Вологдин В.П. История, важнейшие задачи и перспективы применения токов высокой частоты (Труды Первой ленинградской конференции) / Под ред. В.П. Вологдина. М.-Л.: Машгиз, 1952.

7.12. Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали. М.: Энергоатомиздат, 1988.

7.13. Ткачев Л.Г., Кононов И.А. Промышленные установки электронно-лучевого нагрева // Итоги науки и техники. Сер. Электротехнология. Т. 3. М.: ВИНИТИ, 1980.

7.14. Корниенко А.Н. У истоков «Электрогефеста». М.: Машиностроение, 1987.

7.15. Прикладная электрохимия. 2-е изд. / Под ред. Н.Т. Кудрявцева. М.: Химия, 1975.

7.16. Лукьянов П.И. История химических промыслов и химической промышленности России. Т. VI. Электрохимическая промышленность. М.: Наука, 1965.

7.17. Павлова О.И. История техники электроосаждения металлов. М.: Изд-во. АН СССР, 1963.

7.18. Электротермия: Инф.науч.-техн. сб. Вып. 127. М.: Информэлектро, 1973.

7.19. Электротермия: Инф.науч.-техн. сб. Вып. 118–119. М.: Информэлектро, 1972.

7.20. Лазаренко Б.Р. Электрические способы обработки металлов и их применение в машиностроении. М.: Машиностроение, 1978.

7.21. Золотых Б.Н. Физические основы электроискровой обработки металлов. М.: Гостех-издат, 1953.

7.22. Hering M. Podstawy elektrotermii. Cz. 1. Warszawa: Wydawnictwa Naukowa-Techniczne, 1992.

7.23. Finkelburg W., Maecker H. Elektrische Bogen und Thermisches Plasma // Handbuch der Physik. 1956. Bd.XXII.

Глава 8.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТА И АВИАКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

8.1. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО, ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА И ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

8.1.1. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ

Как уже отмечалось в гл. 3, еще в XIX в. в наиболее развитых странах мира предпринимались попытки использовать электрическую энергию для перемещения экипажей, в том числе и по рельсовому пути.

Различают два вида железнодорожного тягового подвижного состава: автономный и неавтономный. При автономном подвижном составе на локомотиве (тепловозе или моторном вагоне дизель-поезда) устанавливают первичный дизельный двигатель, приводящий во вращение генератор (постоянного тока или синхронный), от которого получают электроэнергию тяговые электрические двигатели (ТЭД), связанные с колесными парами и обеспечивающие перемещение подвижного состава по рельсовому пути.

При неавтономном подвижном составе на локомотиве (электровозе или моторном вагоне электропоезда) устанавливают только ТЭД с аппаратурой управления и регулирования (а иногда и преобразователи электрической энергии), первичным источником электроэнергии является электростанция. При этом электроэнергия от электростанции к локомотиву передается через линии электропередачи (ЛЭП) и системы тягового электроснабжения, включающие в себя подстанции и контактную сеть, от которой при помощи токоприемника получают питание ТЭД локомотива.