Машины для выработки электроэнергии

На любой электростанции — будет ли она гидравлической или тепловой — электрическая энергия получается при помощи специальных машин — генераторов, преобразующих механическую энергию вращения в электрическую энергию.

Принцип работы генератора заключается в следующем. Если в магнитном поле движется проводник, пересекая при этом магнитно-силовые линии, в нем индуктируется электричество. При этом проводник «сопротивляется» движению, и на преодоление этого сопротивления нужно затратить механическую энергию. Когда мы соединим проволокой концы нашего проводника, образовав электрическую цепь, то по этой цепи пойдет электрический ток тем большей силы, чем больше энергии будет затрачено на движение проводника.

Мы знаем из физики, что энергия одного вида переходит в строго определенное, как говорят, эквивалентное количество другого вида энергии. Так, например, 1 большая калория тепла при переходе в механическую энергию всегда дает 427 килограммометров работы. А раз  электрическая энергия в нашем случае получается из механической, то в силу того же закона физики, чем больше вырабатывается и отдается электроэнергии генератором, тем больше надо затратить механической энергии на вращение ротора генератора. Ротор как бы сопротивляется вращению, при том с тем большей силой, чем больше генератор вырабатывает и отдает электроэнергии. Для преодоления этого сопротивления, для вращения ротора и необходима соответствующая мощность того двигателя, который вращает ротор генератора.

Количество энергии, вырабатываемой или потребляемой в единицу времени, так же как и работа, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Мощность в технике принято измерять в лошадиных силах (л. с.) или киловаттах (кВт), причем 1 л. с. равна 75 кГм/сек. Это значит, что мощность в 1 л. с. развивается в том случае, если работа в 75 килограммометров совершается за одну секунду. 1 кВт — несколько большая единица мощности; он равен 1,36 л. е., т. е. работе в 102 кГм/сек.

Электрическую мощность удобнее измерять в киловаттах, что всегда и делается. Ради удобства в киловаттах же обычно измеряется и мощность, отдаваемая генератору машиной — двигателем, вращающим его ротор. Если скорость вращения ротора генератора постоянна, то в любой момент, когда величина развиваемой генератором мощности не меняется, она равна мощности, получаемой генератором от двигателя. Это и понятно; с какой силой ротор генератора сопротивляется вращению, с такой же силой его и надо вращать. Иначе его вращение будет ускоряться или замедляться. Физика на этот счет говорит: действие равно противодействию. С какой силой лошадь везет повозку, с такой же силой повозка сопротивляется движению. Если сопротивление уменьшится (например, дорога пошла под. гору), а лошадь тянет с прежней силой, то скорость движения повозки будет увеличиваться; а чтобы скорость не увеличивалась, необходимо тянуть с меньшей силой — с такой, которая опять будет равна сопротивлению повозки.

Таким образом, для вращения генератора, имеющего мощность, например, в 50 тыс. кВт, «механическая» мощность двигателя также должна составлять 50 тыс. кВт. Но так как при этом возникнут некоторые дополнительные потери, на преодоление которых также необходима затрата энергии, то в действительности от двигателя потребуется несколько большая мощность. Эти потери, к сожалению, возникают всегда. В данном случае потери будут вызываться вредным нагревом генератора, трением, возникающим в его подшипниках, и рядом других причин. На это непроизводительно расходуется дополнительная энергия двигателя, часть его мощности, которая переходит обратно в тепло и теряется.

Отметим попутно важную особенность. Механическая энергия — работа — может преобразовываться в тепло полностью, без остатка. Обратно же, при преобразовании тепла в механическую работу, этот переход совершается с обязательной, неизбежной потерей.

Преобразование механической работы в тепло осуществляется наиболее просто. Еще первобытный человек использовал механическую работу для добывания огня. При трении быстро вращаемой руками палочки о сухой кусок дерева развивалось столько тепла, что в конце концов дерево загоралось. Здесь сообщенная палочке механическая энергия вращения переходила в тепловую энергию, в тепло.

Обратный же процесс, т. е. получение механической работы из тепла, осуществляется совсем не так легко. Вместо примитивной палочки здесь нужна целая машина, называемая тепловым двигателем.



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

17 − семь =