От горного озера до электрической лампочки

  • В закладки
  • Вставить в блог

На западе далекой северной Норвегии, почти у самого полярного круга, там, где океан извилистыми фиордами врезается в гористый берег, высоко над уровнем моря расположено озеро Шторгломванд. Странное впечатление производит эта местность! С одной стороны – густой сосновый лес и скалистые горы, куда редко ступает человеческая нога, а с другой стороны – мощная электрическая станция, последнее слово техники, одно из чудес человеческого гения. Естественно, напрашивается вопрос: чем же вызвана постройка станции в такой, если можно выразиться, «первобытной» обстановке? Казалось бы, что гораздо удобнее сделать это в густонаселенной местности, вблизи большого города или фабричного района, где очевидна необходимость электрической энергии, доставляющей свет, тепло и движущую силу. Чтобы понять эту кажущуюся несообразность, нужно вспомнить, что электрическую энергию нельзя получить без затраты какой-либо внешней энергии. Как известно, наиболее обычным способом является следующий: на станции установлены паровые котлы, в которых налита вода, подогреваемая до температуры кипения путем сжигания под котлом различных горючих материалов, например каменного угля, торфа, нефти, дров и т. п. Получаемый в котле пар при помощи особых труб подводится к паровым машинам, где стремление его расширяется, то есть занимает больший объем, используется в качестве силы, приводящей машину во вращение. Если теперь присоединить к паровой машине каким-либо образом динамо-машину1), то последняя начнет давать электрический ток, могущий производить полезную работу, например накаливать волосок электрической лампочки. Таким образом, мы видим, что в этом случае электрическая энергия получается за счет энергии, выделяемой при горении топлива. Однако такой способ получения электрического тока может быть экономически выгодным лишь там, где имеются запасы дешевого топлива. В тех же странах, которые этими запасами не обладают и вынуждены покупать топливо, например, каменный уголь за границей, все возрастающая дороговизна заставляет искать более дешевые источники первоначальной энергии. К таким странам относится, между прочим, и Норвегия, почти не имеющая собственной добычи угля. Однако, по счастливой случайности, здесь имеются почти неисчерпаемые источники иной силы, и притом совершенно даровой, – силы падения и течения воды. Энергия падающей или текущей воды была использована самым широким образом уже в глубокой древности для водяных мельниц. Вода, попадая на лопасти широкого колеса, приводит его во вращение, передаваемое особым, в сущности, очень простым механизмом мельничному поставу. Однако такие устройства были малопродуктивны. В них использовалась лишь небольшая часть той силы, которая могла быть получена в данных условиях. С течением времени простое мельничное колесо усовершенствовалось и постепенно превратилось в очень сложную, но вместе с тем и значительно более экономичную машину, так называемую водяную турбину, нашедшую обширное применение на электрических станциях, пользующихся водной силой. Нередко источники водной силы расположены вдали от городов, и возможность устройства станции в непосредственной близости к густонаселенным местностям не всегда может быть осуществлена. Однако это неудобство лишь кажущееся, так как при современном развитии техники полученную в каком-либо месте электрическую энергию легко передать по проводам в места ее непосредственного использования.

После этих предварительных замечаний вернемся к Шторгломванденскому озеру и будем продолжать нашу прерванную экскурсию.

На расстоянии 10 верст от этого озера находится Глом-фиорд, представляющий собою извилистый морской залив с крутыми скалистыми берегами. При постройке станции было использовано то обстоятельство, что озеро Шторгломванд лежит почти на полверсты выше Глом-фиорда. Ясно, что если соединить оба водных бассейна каналом, то вода из озера под влиянием тяжести устремится вниз в фиорд. Такой канал и был построен норвежскими инженерами. Он представляет собой две железных клепаных трубы, в четыре аршина шириной, проложенных между озером и фиордом. На рис. 1 ясно видны эти трубы, расположенные на гранитных подпорках и являющиеся как бы искусственным водопадом. На этом же рисунке представлен и общий вид станции, а с левой стороны заметны берега фиорда. Рис. 2 изображает главное здание станции, к которому подходят трубы и в котором установлены турбины. Чтобы понять, каким образом работает вся установка, обратимся к рис. 3, который в схематическом виде представляет разрез станции со всеми необходимыми машинами и аппаратами. С правой стороны мы видим подходящую трубу, укрепленную в толстой каменной стене (1). Далее, в пристройке, имеется прибор (2), назначением которого является регулирование количества протекающей воды. Левее, в главном зале, расположены турбины (3), соединенные с динамо-машинами, вырабатывающими электрический ток. На рисунке ясно видно, что на оси турбины насажен ряд лопастей2) (7), о которые ударяет протекающая по трубе вода и этим приводит колесо турбины во вращение. После удара о лопатки вода через колодезь (4) попадает в канал (5), откуда направляется непосредственно в фиорд. Над турбиной и динамо-машиной расположен подъемный кран (6), при помощи которого можно поднимать и переносить с места на место (например, в случае ремонта) тяжелые части машин. Кран может передвигаться вдоль здания и обслуживать таким образом все части установки. Мы видим, что в общих чертах устройство этой части станции является довольно простым, хотя эта простота лишь кажущаяся, и понадобилось много десятилетий напряженного труда, чтобы разработать наиболее разумно и экономно все, даже мельчайшие части этих механизмов.

Чтобы получить представление о размерах устанавливаемых на станции машин, взглянем на рис. 4, изображающий одну из турбин, у которой для ясности снята крышка (так называемый кожух). С правой части видна труба, по которой подводится в турбину вода. Находящиеся выше два рычага приводят в действие регулирующие механизмы, которыми устанавливается количество поступающей в турбину воды. Наконец, вверху видно колесо с укрепленными на нем лопастями. Какой ничтожной кажется перед размерами этой машины фигура человека, ее творца и создателя! Не менее внушительна и динамо-машина. Таких машин на станции имеется три, причем каждая из них дает энергию, достаточную для горения двадцати пяти миллионов свечных лампочек! Выйдя из динамо-машины, электрический ток направляется к так называемым собирательным шинам, которые представляют собой толстые медные полосы, укрепленные на фарфоровых подставках (изоляторах). Как мы уже сказали, от каждой динамо-машины идут провода к общим собирательным шинам. Однако чтобы иметь возможность пользоваться по желанию не всеми тремя машинами, а, например, одной или двумя, провода присоединены к шинам не непосредственно, а через особые приборы – выключатели. Выключатель устроен таким образом, что позволяет простым поворотом рукоятки отключать машину от собирательных шин. По техническим соображениям, которых мы рассматривать не будем, механизм выключателя помещен в сосуд, наполненный маслом. Приборы эти поэтому получили название масляных выключателей, или просто масляников. На рис. 5 слева мы видим ряд таких выключателей, помещенных в шкафы из несгораемого материала (бетона3)), называемые ячейками. На стене висит надпись, предупреждающая об опасности прикосновения к несущим ток частям. Такое предупреждение необходимо по законам всех стран, ввиду безусловной смертельности прикосновения. По этим же соображениям такие помещения всегда должны быть заперты на ключ и являются доступными только для обученного, ответственного персонала. Однако чтобы обезопасить управление станцией и иметь возможность контроля во всякий момент над любой частью установки, устраивают распределительный щит, куда установлены все ручки масляных выключателей и приборы, измеряющие различные величины, характеризующие данное состояние работы станции. Распределительный щит нашей станции представлен на рис. 6. Он состоит из целого ряда мраморных досок, укрепленных в общей железной раме, на которых установлены измерительные приборы (вверху) и ручки масляных выключателей (внизу). Пройдя собирательные шины, электрический ток направляется в особые аппараты, называемые трансформаторами. Назначение трансформаторов – переработать электрическую энергию так, чтобы ее можно было без больших потерь передавать на большие расстояния к местам непосредственного потребления – городам, фабрикам, заводам и т. д. На нашей станции трансформаторы установлены в отдельном здании и представляют собой грандиозные сооружения, не уступающие по величине динамо-машинам. Здесь нет, однако, никаких вращающихся частей, все неподвижно, лишь громкое гудение выдает присутствие огромных количеств электрической энергии, таящейся в невидимой для глаза форме. Рис. 7 изображает один из таких трансформаторов. Слева стоит самый прибор, преобразующий энергию, а справа виден металлический ящик, наполненный маслом и служащий, так сказать, футляром для трансформатора. Этот ящик необходим по следующим соображениям. Во время работы трансформатор весьма сильно нагревается, и поэтому требует вынужденного охлаждения. Эта задача решается тем, что прибор помещают в металлический ящик, который доверху заливают минеральным маслом. Масло, омывая все части прибора, воспринимает выделяемое в нем тепло и в свою очередь отдает это тепло стенкам ящика. Для того чтобы охлаждение производилось по возможности быстрее, стенки ящика устроены наподобие печей центрального отопления, то есть состоят из целого ряда отдельных плоских труб, соединенных между собой в верхней и нижней части ящика. Сделано это для того, чтобы увеличить поверхность соприкосновения ящика с воздухом. Чем эта поверхность больше, тем энергичнее будет происходить охлаждение.

После того как электрический ток прошел трансформаторы, он уже «готов» для передачи к местам его непосредственного потребления. Каким же образом эта передача осуществлена? Прежде всего, необходимо отметить, что преобразованный трансформаторами ток представляет, безусловно, смертельную опасность для жизни, и поэтому передающие его провода должны быть расположены так, чтобы была исключена всякая возможность прикосновения к ним. С другой стороны, провода нельзя располагать так, чтобы они имели соприкосновение с землей или соединенными с ней предметами, например, деревьями, крышами зданий и т. д., так как электрический ток уйдет при этом в землю, не производя никакой полезной работы.

Чтобы оградить установку от этих двух возможностей, т. е. прикосновения со стороны людей или животных и соединения с землей, провода укрепляют на высоких сооружениях из дерева, металла или бетона, называемых мачтами, причем между проводом и мачтой находится так называемый изолятор, изготовленный из фарфора, обладающего способностью противостоять прохождению через него электрического тока. После трансформаторного помещения, так называемой подстанции, линия разветвляется на три направления, ведущие к городам Гломен, Гаугвик и Сетвик. Эти три линии установлены на железных мачтах несколько иного вида. Рис. 8 дает нам представление о линии, идущей к Сетвику. Мы видим здесь решетчатые железные столбы с укрепленными на них поперечниками, к которым при посредстве изоляторов подвешены провода. Интересна конструкция применяемых в этом случае изоляторов, которые изображены отдельно на рис. 9. Здесь виден ряд (на данном рисунке – 3 штуки) фарфоровых тарелок, соединенных между собой металлическими шарнирами. Вверху имеется ушко для закрепления на мачте, а внизу подвешена согнутая металлическая пластинка для провода. При такой системе все тарелки могут быть легко отделены друг от друга, и их может быть взято произвольное количество, наиболее подходящее в каждом случае.

Идя вдоль линии по направлению к городу Сетвику, мы почти у самой городской черты видим новое здание, куда входят с одной стороны провода нашей линии и здесь как бы обрываются, так как дальше нет ни мачт, ни изоляторов, ни проволок. В чем же дело? Неужели этот маленький домик поглощает всю ту массу энергии, которая доставляется сюда со станции? Однако, прислушавшись к гудению, раздающемуся из домика, мы догадываемся, что здесь также установлены трансформаторы. Оказывается, что здесь электрическая энергия, пришедшая по проводам, снова преобразовывается в форму, необходимую для питания электрических ламп и других городских установок. После выхода из трансформаторов ток распределяется по городу уже не при помощи воздушных проводов, а кабелями, уложенными под землей. На рис. 10 мы видим разрез кабеля. Здесь имеются две жилы, состоящие из скрученных медных проволок, окруженных слоем особого вещества, назначением которого является отделение несущих ток жил друг от друга и от окружающей земли. Для прочности весь кабель окружен сплошной свинцовой оболочкой и обмотан, кроме того, железной лентой.

Кабели проложены вдоль улиц, и в отдельных местах от них сделаны ответвления, подводящие ток к зданиям. Здесь, в домах, кабель заканчивается на уровне пола, и от него идет по стене проводка к счетчику, который автоматически отмечает проходящую через него энергию.

Дальнейший путь тока известен каждому: от счетчика идет проводка к лампам, люстрам, нагревательным приборам, и простым поворотом выключателя в квартиру как бы вводится часть той водной энергии, которая вращает турбины Шторгломванденской станции.

1) Динамо-машиной называется особый аппарат, который под влиянием приложенной к нему вращающей силы может производить электрическую энергию.

2) Для ясности, на рисунке изображены только шесть лопастей, на самом же деле они расположены по всей окружности колеса.

3) Бетоном называется смесь цемента, песка, щебня и воды, быстро твердеющая и являющаяся абсолютно несгораемым материалом.

  • В закладки
  • Вставить в блог
Представьтесь Facebook Google Twitter или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.

В 8-м номере  читайте о «Фаусте петровской эпохи» загадочном Якове Брюсе, об Александре Ланском - одном из фаворитов Екатерины II, о жизни и творчестве Михаила Лермонтова, о русском и американском инженере-кораблестроителе Владимире Ивановиче Юркевиче, о популярнейшем актере Андрее Мягкове. О жизни и творчестве русского художника Ореста Кипренского и многое другое



Виджет Архива Смены