Электрические станции

В гидроэлектростанциях (ГЭС) гидротурбина, приводимая в движение механической энергией падающей речной воды, вращает генератор, расположенный на одной оси с турбиной и преобразующий механическую энергию в электрическую. ГЭС хороши тем, что не причиняют вреда атмосфере выбросами вредных веществ и теплоты, как ТЭС и АЭС, но они требуют затопления больших площадей земли, в том числе пашен и лесов. Гидростанции вырабатывают дешевую электроэнергию, но количество энергии и мощность зависят от того, сколько накоплено воды, и изменяются в зависимости от водности в разные годы. В центре страны гидроэнергетические ресурсы уже в большой мере исчерпаны, и строительство ГЭС продолжается в других районах.

В ближайшей перспективе более 4/5 всей электроэнергии будут вырабатывать тепловые и атомные электростанции, а ГЭС - менее 1 /5 общего количества электроэнергии. Строятся электростанции, использующие так называемые нетрадиционные источники энергии, роль которых по мере совершенствования науки и техники будет возрастать.

Кроме сооружения больших гидростанций весьма перспективно сооружение малых ГЭС мощностью от 100 до 30 000 кВт и микроГЭС мощностью до 100 кВт. Хотя один киловатт установленной мощности малой ГЭС сравнительно дорог, но не только это определяет ее рентабельность. Около автоматизированной станции не надо возводить жилье и другие сооружения, поскольку обслуживающий персонал не нужен. Малые ГЭС можно строить не только на реках, но и на тысячах имеющихся в стране водохранилищ, сбрасывающих во время паводков, дождей и в межсезонье миллионы кубометров воды. А микроГЭС, особенно переносные, хороши для геологов, пастухов отгонных пастбищ и других людей, работающих вдали от сетей централизованного электроснабжения.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) работают ночью как насосы, а днем в часы "пика" нагрузки запасенная вода сбрасывается через турбины и дает дополнительную энергию потребителям. Для этого агрегаты располагаются возможно ниже, иногда даже под землей, на большой глубине, так как мощность гидрогенератора пропорциональна не только количеству воды, но и высоте ее падения, Разумеется, часть энергии при аккумулировании теряется, а строительство ГАЭС тоже обходится недешево. Но с этими вынужденными убытками приходится пока мириться.

Солнечные электростанции (СЭС) вырабатывают электрическую и тепловую энергию, не давая отходов и не разрушая окружающую среду. При эксплуатации они не расходуют («возобновляемых источников энергии, имеющихся в природе. Это же относится и к некоторым другим нетрадиционным электростанциям - ветровым, приливным или использующим энергию морских волн, геотермальным, безвредным для окружающей среды.

Основной машиной вырабатывающей электроэнергию на электростанциях, описанных выше, является синхронный генератор трехфазного переменного току с принятой в нашей стране частотой 50 Гц. Современные генераторы строятся на сравнительно невысокое напряжение (до 21 кВ). которое для передачи электроэнергии на далекое расстояние повышается (здесь же, в распределительном устройстве электростанции) до того напряжения, на котором работают отходящие линии электропередачи - обычно от 220 до 750 кВ. Переменный ток выбран потому, что изменять (повышать, понижать) напряжение легче всего с помощью трансформаторов, не имеющих вращающихся частей, недорогих, дающих малые потери энергии, но работающих только на переменном токе.

Применение постоянного тока потребовало бы установки дорогих и сложных преобразовательных устройств, оправдывающих себя только при определенных условиях, например для сверхмощных дальних электропередач. Трехфазный ток используется особенно широко, так как он обеспечивает передачу электроэнергии более экономично, чем двухфазный или однофазный ток. Очень важно и то, что трехфазный ток создает при неподвижных фазных катушках вращающееся магнитное поле, используемое для работы электродвигателей.

В обычных генераторах электромагнит вращается внутри обмотки, так как с неподвижной обмотки (катушек статора) легче отводить индуцированный ток. При этом скользящие контакты используются лишь для сравнительно небольших токов, подводимых во вращающуюся часть генератора (ротор) для возбуждения электромагнита.