Его статор имеет внутри обмотку — именно в ней при работе возникает электрический ток. А ротор представляет собой цилиндр с двумя магнитными полюсами — северным и южным. Если намагнитить ротор (для этого достаточно пропустить в полюсные обмотки постоянный ток от постороннего источника) и затем привести его во вращение, в обмотке статора появится переменный ток. Для возбуждения ротора чаще всего применяют отдельный небольшой генератор постоянного тока. Этот генератор «надевают» прямо на вал ротора. В самое последнее время в нашей стране разработана другая конструкция: вместо генератора-возбудителя действуют полупроводниковые выпрямители тока. Они отбирают ничтожную часть энергии самого генератора, выпрямляют переменный ток и полученным постоянным током питают обмотку ротора.
В Советском Союзе и во всей Европе принята частота переменного тока, равная 50 периодам в секунду. Иными словами, ток в течение секунды должен 50 раз течь в одну сторону и столько же в другую. Значит, и ротор генератора должен делать в секунду ровно 50 оборотов. В минуту это составит 3 тыс. оборотов. С такой скоростью и работают генераторы тепловых электростанций: их приводят в движение турбины, специально рассчитанные на такой ход.
А на гидроэлектростанциях? Там, особенно при небольшом напоре падающей воды, гидротурбины приходится делать очень крупными, иначе не получишь нужной мощности. Такую турбину нельзя раскрутить ни до 3000, ни даже до 1000 или 500 об/мин — многотонная махина лопнет от гигантских центробежных сил. Современные мощные гидротурбины делают не больше 100 об/мин. Как тут быть с генератором?
Выход найден. Ротор гидротурбогенератора — это «лепешка», колесо очень большого диаметра. И на своей окружности такое колесо несет не одну пару магнитных полюсов, а много пар — до 120. По форме ротора делается и статор. Его обмотка — это ряд проводников, соединенных последовательно, в непрерывную цепочку. Проносясь мимо проводников статора, полюсы наводят в них электродвижущую силу. Это происходит так же часто, как в генераторе тепловой станции, где скорость вращения 3 тыс. об/мин. Поэтому частота 50 периодов в секунду сохраняется и здесь.
Мощность современных электрических генераторов в нашей стране огромна — до 500 тыс. квт (проектируются и более мощные). Четыре таких генератора (их строят в нашей стране для Красноярской и других сверхмощных ГЭС) могут дать столько энергии, сколько было намечено ленинским планом ГОЭЛРО для всей России.
Около 4/5 всей электроэнергии, вырабатываемой в нашей стране, приходится на долю тепловых электростанций. Эти электростанции работают на каменном угле, торфе, сланцах или природном газе. Посмотрим, например, как работает современная электростанция на каменноугольном топливе.
Каменный уголь привозят по железной дороге, выгружают из вагонов и размещают на большом угольном складе. Крупные куски угля горят плохо и медленно. Значительно лучше сгорает угольная пыль. Поэтому сначала зубастые дробилки «разгрызают» уголь на мелкие куски, а потом в шаровых мельницах тяжелые стальные шары превращают их в мельчайшую пыль. Потоком горячего воздуха эта пыль вдувается в топку парового котла через специальные горелки. Сгорая на лету, угольная пыль превращается в яркий факел пламени с температурой до 1500°. Пламя нагревает воду в тонких трубках, которыми покрыты изнутри боковые стенки котельной топки, а раскаленные топочные газы устремляются по дымоходу. Они встречают сначала кипятильные трубки, превращая в пар уже нагретую пламенем воду. Затем газы подают в специальное устройство — экономайзер, подогревая в нем холодную воду, пополняющую запасы воды в котле, и, наконец,— в подогреватель воздуха. В нем нагревается воздух, поступающий в горелки котлов вместе с угольной пылью.
Уголь хорошо горит, если в топке сильная тяга. Неплохую тягу дает высокая труба элект-
94