Вугілля і нафта легко транспортувати. Енергію, приховану у високоякісному пальному, нескладно перевозити залізницею на сотні і тисячі кілометрів. Теплова ЦЕС може працювати і на привізній паливі.

Воду можна перевозити. Але енергія рухомої води непридатна для транспортування в своєму натуральному вигляді. Єдиний метод використовувати на далекій відстані енергію водяних потоків – це перетворити її в електричну, а потім по проводах передати в місце споживання. Водяну енергію можна передавати тільки «електронним транспортом».

Але часто і ті види енергії, які можливо возити на колесах, буває вигідніше передавати по проводах. Розвиток електротехніки веде до того, що електрична передача все більш витісняє інші види транспорту енергії. У багатьох випадках вигідно виробляти електроенергію в районах, де є паливна база, а на місце споживання передавати енергію по дротах. Передача на 500 км – це нині звичайна справа. Застосовуючи компенсовані лінії змінного струму або постійний струм надвисокої напруги, можна економічно передавати електроенергію і на значно більші відстані. Високовольтні електропередачі роблять вигідним будівництво потужних гідростанцій на річках, далеких від районів споживання.

Поки основна частина електроенергії в Радянському Союзі виробляється тепловими електростанціями, але велике значення в енергетичному балансі країни отримують і гідростанції. На маленьких річечках будуються мікроГЕС потужністю всього лише в десятки кіловат. На великих водних шляхах споруджуються станції в сотні тисяч кіловат.

На теплових електростанціях Радянського Союзу паливна складова вартості електроенергії іноді

Фіг. 4-15. Дніпровська ГЕС після її відновлення.

Фіг. 4-16. Поперечний розріз гідростанції.

Гребля 1 піднімає воду до верхнього рівня 2; 3- нижній рівень води. За водопідвідний каналу 4 вода надходить у спіральну камеру 6; 5- водозапорної щити. Ними можна повністю припинити доступ води до турбіни. Опус · каючись з верхнього рівня 2 до спіральній камері б, вода набуває значну швидкість. Свою енергію вода отлает ротору водяної турбіни 7. За допомогою вала 8 ротор турбіни з’єднаний з генератором 9; 10- машинний зал гідростанції; 11- вихідний канал з турбіни; / 2-підйомний кран для розбирання гідрогенератора і турбіни; 13-підйомний кран для водозапірних щитів; 14- підвищувальний трансформатор; 15- лінія високої напруги, за якою йде вироблена гідростанцією електроенергія.

буває навіть менше половини. А інша частина вартості електроенергії складається з витрат на обслуговуючий персонал, з витрат на ремонт машин, експлоатаціго мереж, з відрахувань на амортизацію обладнання. Якщо б давати сучасної теплової станції зовсім дармовий паливо, якби вона могла виробляти електроенергію без витрат на пальне, то і тоді електроенергія подешевшала б не дуже значно.

Початкові витрати на будівництво гідростанції зазвичай значно більше витрат на будівництво теплової ЦЕС. У побудованій ж і працюючої гідростанції експлоатаціонние витрати маленькі, і якщо вважати тільки їх, то енергія буде коштувати зовсім дешево. Але так вважати не можна. Зусилля, витрачені на спорудження гідростанції, не можна скидати з рахунків.

Коли обговорюють питання про спорудження гідростанції, то враховують багато технічних, економічних, а отже, і політичних чинників.

Гребля підіймає рівень води і покращує умови судноплавства. Часто спорудження електростанції дозволяє провести іригацію, т. Е. Зрошування прилеглих земель. І ці вигоди можуть набагато перевищити можливий дохід від виробітку електроенергії. Але треба враховувати і цінність затоплюваних земель. Вона лягає на іншу чашу ваг.

Не можна забувати і про рибництві. Є породи риб, які з низовий річки піднімаються до її витоків, щоб метати ікру. Греблі змінюють умови життя риб. У греблях іноді будують спеціальні рибоходи. Серед сірого бетону в’ється виблискує косичка води. Стрибаючи по її зигзагам, риби піднімаються з нижнього басейну в верхній.

Гідростанції зазвичай вливають свою енергію в систему, на якій працює ще ряд теплових електростанцій. Гідростанції несуть основну базисну навантаження. А піки навантаження покриваються тепловими станціями. Теплові і гідравлічні станції допомагають один одному, 27. Водяні турбіни й гідрогенератори

Потужність гідростанції пропорційна добутку нацора водяного потоку на кількість проходить води. В горах будуються високонапірні гідростанції. У них напір води досягає декількох сотень метрів, тиск струменя води, що входить в турбіну, – кількох десятків атмосфер. На рівнинних річках споруджуються станції низького напору. Буває, що гребля підіймає воду лише на кілька метрів. Тиск води менше 1 ат. Конструкція водяної турбіни залежить від її потужності і від напору водяного потоку. Але всі типи водяних турбін мають між собою риси подібності, і всі вони різко відмінні від парових турбін.

Вода в сотні разів важче пара, а швидкості водяних потоків, навіть при найвищих існуючих напорах, в десятки разів менше швидкостей пара, що виходить з сопла. Висока швидкість пара змушує будувати парові турбіни багатоступінчатими. На кожному ступені спрацьовується тільки частина енергії пари. Водяні ж турбіни завжди одноступінчасті.

Для самих високих тисків води і для малих витрат будують турбіни з горизонтальним валом. На колесі цих турбін укріплені чашки з гострим ребром посередині. У цей ребро і б’є потужний струмінь води, повертає по стінках чашки і, віддавши свою енергію колесу, стікає вниз. Це самі швидкохідні з усіх водяних турбін. Високонапірні турбіни з горизонтальним валом роблять до декількох сотень оборотів в хвилину.

Для середніх і малих тисків води турбіни робляться завжди з вертикальним валом. У горизонтальній водяній турбіні велика була б відносна різниця тисків на верхні і нижні лопатки.

Зауважимо тут, що парові турбіни тепер ніколи вертикальними не робляться. Був один американський конструктор, який колись побудував вертикальну парову турбіну, але потім її вдалося використати тільки в якості постаменту для пам’ятника.

Гідравлічні турбіни з вертикальним валом бувають радіальні, в яких струмені води рухаються по радіусах з спіральної камери всередину на колесо турбіни, і аксіальні, в яких вода йде паралельно осі (По-латині аксис – вісь) ротора. У цих турбін зазвичай всього чотири лопатки, які при роботі можна повертати маленьким допоміжним електродвигуном (або масляним двигуном), щоб залежно від напору води і від навантаження встановлювати лопатки під найвигіднішим кутом до водяного потоку.

Це тільки так говориться зменшувально: «лопатки» гідравлічних турбін. Правильніше було б говорити лопатіщі. У потужною аксіальної турбіни одна лопатка важить багато тонн і площа її кілька квадратних метрів.

І радіальні, і аксіальні гідравлічні турбіни тихохідні. Вони роблять кілька десятків оборотів в хвилину. Стільки ж оборотів роблять, отже, і ротори генераторів, вал яких з’єднаний безпосередньо з валом турбіни. Але ці генератори повинні виробляти змінний струм зі стандартною частотою 50 гц. Тому ротори їх мають кілька десятків магнітних полюсів на відміну від роторів турбогенераторів,

Фіг. 4-17. Гідрогенератор заводу .Електросіла * на 68 750 ква, на 62,5 об / хв.

Цей генератор – один з найбільших у світі. Зовнішній діаметр його 12,5 м. Тиск ротора на підп’ятник-більше двох тисяч тонн. Генератор забезпечений потужними електромагнітами з підйомною силою 1200 т. Ці електромагніти можуть підняти ротор генератора і зменшити тиск на підп’ятник. Таке зменшення тиску необхідно для початкового зсуву ротора при пуску і під час монтажу. Коли ротор розкрутиться до нормальної швидкості, електромагніти обов’язково вимикаються. У сталевих частинах, що обертаються в магнітному полі, виникають вихрові струми. Ці струми викликають виділення шкідливого тепла я втрати потужності.

які виконуються з двома, щонайбільше з чотирма полюсами.

У турбогенераторів ротори виконуються у вигляді барабанів, у яких довжина в кілька разів більше діаметру. Обмотки збудження на цих роторах не видно, вона захована усередині пазів. Це ротори з неявно вираженими магнітними полюсаміг. А у гідрогенераторів висота ротора в кілька разів менше його діаметра. Магнітні полюси всі виступають. Кожен полюс зі своєю обмоткою виготовляється окремо і прівінчівается болтами до обода ротора.

Для отримання однієї і тієї ж потужності гідрогенератор повинен мати велику поверхню ротора, ніж турбогенератор. Електричне навантаження на одиницю поверхні статора і ротора – кількість ампер на погонний сантиметр – в обох машинах може бути приблизно однаковою. І сили між статором і ротором на одиницю їх поверхні приблизно однакові для гідро турбогенераторів. Але так як лінійна швидкість на поверхні ротора гідрогенератора менше, ніж лінійна швидкість турбогенератора, то з кожного квадратного сантиметра ротора гідрогенератора можна зняти меншу роботу, меншу потужність, ніж у турбогенератора. Тому-то для отримання однієї і тієї ж потужності гідрогенератор повинен мати велику поверхню ротора, ніж турбогенератор.

Конструкторське бюро

Великий сучасний генератор проектується колективом, в якому працюють десятки людей. Тома розрахунків, сотні листів креслень треба випустити, перш ніж почнеться втілення машини в металі. Конструктори працюють злагоджено, як музиканти у великому оркестрі. Але є різниця між конструкторами і музикантами. Останні тільки виконують волю композитора. Вони не в праві змінити жодної ноти. А конструктори самі пишуть симфонію. Один – глибокий фахівець з підшипників, наприклад, інший в тонкощах знає вентилятори, третій – в магнітних полях сильний. Конструктор, який добре працює в області турбогенераторів, може погано розбиратися в гідрогенераторах. Головний конструктор, який керує колективом, повинен перш за все правильно підібрати його складу.

Головний конструктор стежить за тим, наскільки узгоджені окремі пропозиції і наскільки всі вони відповідають загальній генеральної мети, соціальному замовленню, політичному замовленню, поставленому перед техніками. Кожен із співробітників бюро прагне вкласти в свою роботу саме передове, що у нього є. Головний конструктор повинен вміти оцінити, що треба прийняти, а що треба відкинути, що, можливо, дуже ново і дотепно, але для даного випадку не годиться.

Головний конструктор – як регулювальник руху на магістралі. Одній ідеї він негайно дає дорогу, іншу повертає назад. І для цього регулювання головний конструктор повинен мати величезні знання і

Фіг. 4-18. Збірка спиць ротора генератора показаного на фіг. 4-17.

досвід, які даються тільки роками виробничої роботи.

Неправильно порівнювати головного конструктора з диригентом. Головний конструктор дає тільки загальну ідею. Але знати у всіх тонкощах кожне розгалуження великого проекту, головний конструктор не може. Без свого спрацьований колективу він безсилий.

Конструкторське бюро – це колективний творець, синтетичний геній. Це явище, невідоме у всій минулої історії людства.

Джерело: Електрика працює Г.І.Бабат 1950-600M