Гарбузов Павел, магистрант кафедры ЭСС ЭНИН ТПУ – автор статьи и участник проектов БФ «Надёжная смена»

Прохладным августовским утром закончился проект, которому было посвящено предшествовавшее полугодие – I Межрегиональная летняя образовательная программа  «Энергия молодости» стала историей. Две недели напряжённой работы и ежеминутной занятости пронеслись перед глазами с сумасшедшей скоростью, оставив после себя хороводы новых лиц фонтаны ярких эмоций. Однако,  конец томской лагерной смены ознаменовал собой начало нового проекта, более масштабного и амбициозного. «Энергия молодости» подарила участникам колоссальный заряд бодрости и инициативы, который каждый направил в своё русло. Не стала исключением и команда кафедры ЭЭС Энергетического института Томского политехнического университета.

Направление работы обозначилось само собой, ведь проект «Школа – ВУЗ – Предприятие», инициированный ОАО «СО ЕЭС» и Благотворительным фондом «Надёжная смена», должен основываться именно на качественном профессиональном образовании будущих энергетиков. И именно на подготовку высококвалифицированных специалистов была нацелена уже опробованная на практике схема взаимодействия ЭНИН с лицеем при ТПУ. Тем не менее, только поддержание достигнутых результатов имеет слабое отношение к движению вперёд, к прогрессу. Понимание этой истины было важно, но, по словам руководителя нашей команды Шестаковой Веры Васильевны, мы на тот момент оказались заперты вместе с нашими идеями, как Ной со своей семьёй в ковчеге во время потопа. К счастью, бездействие не затянулось, мы не зря лелеяли эту надежду. В ЭНИН неожиданно доставили запрошенное лабораторное оборудование.

И вот работа закипела, Вера Васильевна осуществила молниеносный блицкриг в борьбе за помещения, и мы занялись обустройством будущей лаборатории. Потратив три дня на вынос мусора и укомплектование аудитории необходимой мебелью, наша рабочая группа в составе Суслина Вячеслава, Филягина Александра и меня смогла, наконец, заняться полученным оборудованием. И ведь было чем заняться: 800 тысяч рублей, выделенные ЭНИН, были потрачены на самые разнообразные экспериментальные установки. Среди них были как привычные для школьников электрофорная машина и постоянные магниты, на которые, к их огромному удивлению, они  смогли взглянуть с совершенно непривычной для них стороны, так и уникальные образцы техники, вроде генератора Ван де Граафа и трансформатора Тесла. Ни в одной школе города Томска нет такого оборудования. Поскольку оборудование было в меньшей степени представлено отечественным производителем, пробные пуски установок были отложены на две недели, ушедшие у нашей рабочей группы на перевод и адаптацию зарубежной технической документации.

Тем временем окончательные черты обрела специальная профессионально ориентированная образовательная программа по лабораторным занятиям для школьников старших классов, созданная нашим руководителем Шестаковой В.В. и её коллегами (Полищук В.И., Колчанова В.А.).  Данная программа имеет три основных направления реализации. Первое и наиболее массовое предполагает углубленное рассмотрение необходимых разделов физики и донесение азов энергетики до целевой аудитории, учеников 10-11-х классов. Второе направление деятельности связано со знакомством с электронными расчётными инженерными комплексами. И последнее, наиболее творческое и поэтому строго индивидуальное направление работы посвящено проектной деятельности.

Итак, каждый был занят своим делом. Вера Васильевна составляла и согласовывала расписание занятий, разрабатывала теорию для лабораторных работ, а наша рабочая группа перешла к опробованию оборудования. Спустя несколько дней пришлось с огромным сожалением констатировать тот факт, что наличие среди установок отечественных образцов несколько усложняет задачу. Например, самарские модели электрических машин вышли из строя после нескольких пусков, и пришлось, вооружившись паяльником, осуществлять их внеплановый ремонт (фото). Когда мы готовились к лабораторной работе, посвящённой магнетизму, Слава вспомнил школьные уроки труда и изготовил кучу железных опилок для качественной визуализации силовых линий магнитного поля (фото). Отметим, что импортное оборудование, представленное немецким производителем «3B Scientific», давало гораздо меньше поводов для беспокойства.

Таким образом, подготовительный этап составил целый месяц, после которого лаборатория была готова встретить лицеистов во всеоружии. По инициативе Веры Васильевны для них была организована ознакомительная экскурсия по 8-ому корпусу ЭНИН, в ходе которой ребята посетили лекционные аудитории, лаборатории высоковольтной техники и релейной защиты, смогли понаблюдать за образовательным процессом студентов и магистрантов. Результатом мероприятия помимо очевидного положительного влияния на посетивших его лицеистов стал неожиданный общественный резонанс, а точнее интерес, вызванный у других школ Томска к набирающей обороты программе. Вскоре в администрацию ЭНИН поступило множество просьб по включению в проект классов других средних образовательных учреждений города. Безусловно, ввиду ограниченности наших ресурсов по времени мы не могли положительно ответить на все заявки. Поэтому был осуществлён жёсткий отбор, который выделил наиболее подготовленных учеников, удовлетворяющих главному критерию – высокому уровню подготовки в области физики и математики.

И вот наступило время долгожданной работы с детьми, которой нам так не хватало после закрытия «Энергии молодости». Разделив между собой классы, наша рабочая группа готовилась к первой лабораторной работе под названием «Волновые процессы в линиях электропередач». В основу занятия легли опыты, осуществляемые на установке по созданию механических волн (фото), которая позволяет провести чёткие аналогии с процессами, происходящими при передаче электроэнергии на дальние расстояния. Фотография установки может дать представление о красочности и наглядности опытов, но за кадром остались те блестящие, широко  распахнутые глаза мальчишек и девчонок, которым впервые в жизни довелось наблюдать волновые процессы в движении, а не приходилось собирать в своих головах хрупкую картинку на основе статичных иллюстраций учебника . Отбросив лишнюю скромность и стеснение, признаюсь, что во время освоения моими коллегами и мной этой установки, глаза у нас были раскрыты не менее широко.

После первых занятий пришла идея по возможности фиксировать ход будущих занятий на камеру. Забегая вперёд, отмечу, что из-за технических трудностей съёмку удавалось вести не всегда.

Следующие две лабораторные работы охватывали электростатику: первая – с использованием электрофорной машины – представляла отчётливую картину электростатического поля, формируемого около электродов различной формы; также на ней подробно рассматривалось одно из сложнейших природных явлений, нашедших применение в электроэнергетике, – параметрические колебания.

Второе занятие включало в себя опыт с «электронным ветром» на электрофорной машине и моделирование нормальных и аварийных ситуаций на высоком напряжении (например, неустойчивого междуфазного замыкания на ЛЭП 110 кВ)  с помощью генератора Ван де Граафа (фото). И самое главное – все эти эксперименты ребята проделывали своими руками!

Потом были  другие занятия, на которых ребята многому научились: производили математические расчёты в программном комплексе MathCad, на теоретическом занятии школьники познакомились с процессом производства электричества и связанного с ним поэтапного преобразования энергии.  

Ребята разобрались с устройством и осуществили пуск простейшего осциллографа, получили изображение фигур Лиссажу (фото).

Потом ребята убедились в ключевой роли закона электромагнитной индукции для энергетической отрасли на занятии, посвященном электрическим машинам (фото).

На последнем, на данный момент, занятии ребята изучали природу электромагнитных волн, особенности их распространения и основные явления, с ними связанные (опыты с дифракцией, рефракцией, интерференцией, поляризацией и эффектом Доплера).

И пусть одно проведенное занятие не было похоже на другое, их все равно сближала общая черта – живой интерес ребят к происходящему. Стоит лишь немного представить образ жизни этих мальчишек и девчонок, чтобы проникнуться к ним уважением. Например, учащиеся лицея при ТПУ, просидев за партой с 8-ми утра до 4-х дня, несмотря ни на что, находят в себе силы и желание посетить нашу лабораторию. А придя к нам однажды, они возвращаются снова и снова.

Некоторые из ребят почувствовали необходимость в более глубоком погружении в предмет уже сейчас. Они решили принять участие в Конкурсе инженерных решений, предложенном Фондом. Согласно условиям конкурса школьникам необходимо изготовить своими руками какую-нибудь действующую электротехническую установку. Водопьянов Егор (лицей при ТПУ, 10 класс) и Климков Яков (32 школа, 11 класс) поставили перед собой цель сделать из подручных материалов двигатель и генератор. Руководство данным проектом осуществляет Шестакова В.В.

Продолжают активно участвовать в проекте и наши студенты. Ваня Таширев под руководством Вячеслава Суслина выполняет работу «Поле обратной последовательности в электрических машинах». Пора, наконец, внести ясность в этот загадочный вопрос. Результаты исследований будут представлены на весенних конференциях.

Надеемся, не подведут нас наши начинающие релейщики Владислав Гречушников и Семен Борщев. Они занимаются вопросами моделирования устройств релейной защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока.

Сейчас на дворе уже снежный декабрь, и прошедший семестр, пролетел перед нами также быстро, как в свое время лагерная смена. Результаты уже есть, и в первую очередь они в головах школьников и студентов, упорно движущихся к своей цели. Подводя итоги, остается добавить, что наш большой корабль начал свое знаменательное плавание. Как оно продлится, и где закончится, зависит от нас с Вами, наших совместных трудов, нашего продуктивного сотрудничества.