Кручу-верчу, дать электричество хочу: как устроен генератор
Электрогенератор — сердце практически любой электростанции: газотурбинной, атомной, ветряной, гидроэлектростанции. Каждая преобразует природные ресурсы в механическую энергию, которая превращается в электричество с помощью генератора.
Семь лет назад Сергей Армянинов был электромехаником. Его дети выросли и перестали нуждаться в опеке, поэтому, проработав 23 года в электросетях города Нефтекамска республики Башкортостан, Сергей решил круто изменить свою жизнь: он впервые сел в вертолет и полетел на Крайний Север — строить, запускать и эксплуатировать электростанцию.
Сергей Армянинов
инженер-энергетик
Первый запуск газотурбинной станции на Новопортовском месторождении нефти и газа напоминал пуск ракеты: шум, гул, жесткий контроль параметров. Сначала запустили авиадвигатель, подали газ. Потом началась выработка энергии на электрогенераторе.
Станция, на которой работает Сергей, использует попутный газ, который добывают вместе с нефтью. Такие электростанции относятся к газотурбинным (ГТЭС), в них энергию получают за счет сжигания полезных ископаемых.
ГТЭС — это огромное сооружение, в нем три машинных зала, каждый из которых размером с мини-стадион. В одном машинном зале расположено три агрегата, в которых сжигается смесь газа и воздуха. Раскаленные продукты сгорания с высокой скоростью устремляются к турбине и закручивают ее. Похожим образом работают атомные электростанции, где вместо продуктов сгорания газовоздушной смеси турбину крутит пар, гидроэлектростанции, в которых турбину заставляет вращаться напор воды, а также ветряные электростанции: вращение лопастей ветряков передается лопаткам турбины. Через вал вращение турбины передается генератору, который и производит электричество.
Как вращение превращается в ток
Представьте два металлических провода: если с одной стороны они подсоединены к плюсу и минусу батарейки, а с другой — к лампочке, то по получившемуся контуру побежит электрический ток, и лампочка засияет ярким светом. Такой ток называют постоянным: он течет в одном направлении, а его амплитуда не меняется.
Если из металлического провода сделать кольцо, подключив его концы к лампочке, то зажечь ее можно даже без батарейки. Для этого нужно поместить внутрь образовавшегося круга с лампочкой магнит и начать двигать его туда-сюда: в проводе появится ток. Возникнет он только в тот момент, когда магнитное поле изменится, то есть магнит начнет двигаться. Это явление называется электромагнитной индукцией.
Чтобы ток в замкнутом контуре сохранялся, магнит должен двигаться без остановки, например вращаться. В электрогенераторе магниты расположены на вращающемся роторе, а провода — на неподвижном статоре. В такой схеме магнитное воздействие то возрастает, то уменьшается. Это приводит к тому, что заряды периодически меняют направление движения. Такой ток называют переменным.
«Основные части электрогенератора — это ротор и статор, — рассказывает Сергей Армянинов. — Ротор повторяет вращение турбины и крутится одновременно с ней. Статор же остается неподвижным, но между ним и ротором все же существует невидимое взаимодействие, рождающее электрический ток, — электромагнитная индукция».
Из электрогенератора переменный электрический ток передается по высоковольтным линиям потребителям: городам, предприятиям. Однако бытовым устройствам требуется постоянный ток: его преобразование происходит, например, в блоке питания зарядного устройства смартфона.
«Электростанция нашего месторождения работает на добытом здесь газе и с помощью генератора производит достаточно электричества, чтобы добыча нефти и газа велась эффективно. Более того, излишки электроэнергии мы направляем в ближайшие населенные пункты. Главное — минимизировать затраты на производство электроэнергии и повысить КПД станции. В нашем случае он составляет 36%», — подытожил Сергей Армянинов.
