Почему все трансформаторы России «поют» в унисон и где зарождается их песня
Каждый из нас хотя бы раз слышал гул трансформаторов — уникальный «концерт» электронной электрической музыки. Всероссийский «хор» трансформаторов насчитывает миллионы исполнителей, разбросанных по всей стране, и все они ухитряются «петь» в унисон. Как им это удается, где рождается трансформаторная песня и какую ноту они выводят от Калининграда до Чукотки?
Электростанции выдают ток высокого напряжения — оно измеряется в киловольтах. Такой ток эффективнее передавать на большие расстояния: его меньше теряется по дороге. Однако дойдя до места назначения, высокое напряжение грозит спалить любой бытовой прибор. Трансформаторы «встречают» ток в конце маршрута и понижают напряжение до комфортных для техники 220 вольт.
— Внутри трансформатора есть две обмотки: катушки из меди или алюминия, намотанные на стальные сердечники. Они не связаны друг с другом физически, — объясняет бывший директор Научно-исследовательского института электроэнергетики Политеха, эксперт Национальной технической инициативы «Энерджинет» Виталий Млынчик. — Когда ток поступает на одну катушку, возникает электромагнитное поле. Оно «наводит» ток на вторую катушку. Так как в ней меньше витков, чем в первой, напряжение тока получается ниже.
По проводам течет переменный ток — таким он рождается в генераторе. В отличие от постоянного, когда электроны движутся строго из пункта А (электростанция) в пункт Б (розетка у вас дома), в переменном они постоянно меняют свое направление, двигаясь то в одну, то в другую сторону. Колебания переменного тока называются частотой.
— Когда ток определенной частоты наводится на обмотку катушки трансформатора, он заставляет ее слегка колебаться. Так и рождается звук, который мы слышим, — это звон, издаваемый вибрирующим металлом, — отмечает Виталий Млынчик.
При этом все трансформаторы на всех подстанциях страны звучат одинаково.
Стандартная частота электрического тока в российской сети — 50 герц. Так сложилось исторически. Частота зависит от скорости вращения турбины электрогенераторов на электростанциях, а оптимальная скорость, выбранная еще на заре развития электроэнергетики, — около 3000 оборотов в минуту: она позволяет эффективно генерировать ток и не слишком быстро изнашивает движущие части турбин.
Виталий Млынчик
Директор Научно-исследовательского института электроэнергетики СПбГПУ
Сегодня на всех электростанциях стоят специальные устройства, которые либо понижают частоту тока, генерируемого турбиной, либо повышают ее до 50 герц. Через провода и обмотки она передается и трансформаторам. Эта частота соответствует нотам соль и соль-диез (ля-бемоль) контроктавы — их частота равна 49 и 52 герцам соответственно. Именно эти ноты тянут все трансформаторы страны, от Таймыра до Кавказа.
Если посмотреть на национальные стандарты напряжений и частоты, выяснится, что трансформаторный диапазон не очень-то велик. Ноту соль и ее вариации, кроме России, выводят трансформаторы многих стран — например, Чехии, Эстонии, Франции, Финляндии, Эфиопии, ЮАР, Танзании, Сингапура. В США, западных областях Японии, Пуэрто-Рико, Панаме, Никарагуа, на Кубе, в Канаде и Колумбии технологии и турбины немного другие, поэтому «голос» у трансформаторов тоньше: они поют ля-диез (си-бемоль) и си на частоте 60 герц.
