Na opuszczenie ω 1>ω2; U 1>U2; Do>1 ;

Na przejściowy ω 1 =ω2; U 1=U2; K=1.

Analiza pracy transformatora.

1. Tryb czuwania

W tym trybie uzwojenie wtórne jest otwarte. Przełącznik jest włączony pozycja 1 Prąd pobierany przez obwód pierwotny jest minimalny i nazywany jest prądem jałowym. Pole magnetyczne wokół uzwojenia pierwotnego nazywane jest polem magnetycznym bez obciążenia.Ten tryb jest nieszkodliwy dla transformatora.

2. Praca transformatora w trybie obciążenia

Włącz przełącznik pozycja 2, podczas gdy transformator z trybu jałowego przechodzi w tryb obciążenia. Prąd przepływa przez uzwojenie wtórne ja 2, którego strumień magnetyczny, zgodnie z prawem Lenza, jest skierowany przeciwko polu magnetycznemu uzwojenia pierwotnego Φ . W rezultacie strumień magnetyczny Φ w pierwszej chwili maleje, co powoduje spadek e. ds. samoindukcja E 1 w uzwojeniu pierwotnym transformatora. Ponieważ przyłożone napięcie U 1 (sieć, generator) pozostaje niezmienione, równowaga elektryczna między napięciem a e. ds. indukcja własna jest przerwana i następuje wzrost prądu w uzwojeniu pierwotnym. Wzrost prądu prowadzi do wzrostu strumienia magnetycznego, co z kolei powoduje wzrost e. ds. samoindukcja. Proces ten trwa do momentu przywrócenia równowagi elektrycznej między przyłożonym napięciem a e. ds. samoindukcja. Ale w tym przypadku prąd uzwojenia pierwotnego będzie większy niż na biegu jałowym, tj. Całkowity strumień magnetyczny uzwojenia pierwotnego i wtórnego transformatora w trybie obciążenia jest równy strumieniowi magnetycznemu uzwojenia pierwotnego w trybie jałowym.

Tak więc w trybie obciążenia, to znaczy, gdy pojawia się prąd wtórny, prąd pierwotny wzrasta, w uzwojeniu wtórnym powstaje spadek napięcia, a napięcie wtórne maleje. Wraz ze spadkiem obciążenia, tj. Wraz ze spadkiem prądu wtórnego, zmniejsza się efekt rozmagnesowania uzwojenia wtórnego, strumień magnetyczny w rdzeniu w pierwszej chwili wzrasta i e odpowiednio wzrasta. ds. samoindukcja E 1 . Równowaga elektryczna między U 1 i E 1 jest zaburzona, prąd w uzwojeniu pierwotnym maleje, a jednocześnie następuje spadek strumienia magnetycznego i e. ds. samoindukcja. Proces ten trwa do czasu przywrócenia chwilowo zaburzonej równowagi elektrycznej pomiędzy U 1 i E 1 , ale przy niższym prądzie I 1 .

Tak więc spadek prądu I 2 prowadzi do spadku prądu I 1, spadek napięcia w uzwojeniu wtórnym transformatora maleje, a napięcie wtórne wzrasta.

Każda zmiana prądu wtórnego powoduje zmianę prądu pierwotnego, mającą na celu utrzymanie stałego strumienia magnetycznego w rdzeniu transformatora.

Teraz włącz przełącznik pozycja 4.

Rezystancja obwodu wtórnego będzie praktycznie równa zeru. Prąd obwodu wtórnego będzie maksymalny, pole magnetyczne uzwojenia wtórnego będzie maksymalne. Pole magnetyczne uzwojenia pierwotnego zmniejszy się i stanie się minimalne, dlatego rezystancja indukcyjna uzwojenia pierwotnego również stanie się minimalna.Prąd pobierany przez obwód pierwotny wzrośnie do maksimum. Ten tryb jest nazywany trybem zwarcia. Ten tryb jest niebezpieczny dla transformatora i całego obwodu. Aby zabezpieczyć się przed zwarciem, w obwodzie pierwotnym lub wtórnym instalowane są bezpieczniki.

Czy transformator może zyskać moc?

Moc rozwinięta w obwodzie pierwotnym jest równa iloczynowi U 1 * I 1 w obwodzie wtórnym U 2 * I 2. Transformator nie daje wzmocnienia mocy, ponieważ jakikolwiek wzrost napięcia za pomocą transformatora jest towarzyszy temu odpowiedni spadek prądu, tj. ile razy transformator zwiększy napięcie, tyle razy zmniejszy ilość prądu w obwodzie wtórnym. Ile razy transformator obniży napięcie w transformatorze obniżającym napięcie, ile razy zwiększy natężenie prądu w obwodzie wtórnym.

Sprawność transformatora

Sprawność to stosunek mocy wtórnej P 2 do pierwotnej P 1 (moc użyteczna do zużytej) wyrażony w %.

Na przykład sprawność transformatora wynosi 90%, co oznacza, że ​​90% energii odbieranej przez uzwojenie pierwotne ze źródła prądowego trafia do uzwojenia wtórnego, a 10% jest tracone w transformatorze przy rezystancji czynnej transformatora. Obecność strat prowadzi do tego, że moc uwalniana w obciążeniu uzwojenia wtórnego transformatora jest zawsze mniejsza niż moc pobierana przez uzwojenie pierwotne.

Straty energii w transformatorze składają się ze strat w rdzeniu i strat w uzwojeniu. Straty w rdzeniu obejmują utratę histerezy magnetycznej i utratę prądów wirowych. Straty w uzwojeniach są spowodowane zwykłym ogrzewaniem uzwojeń przez prąd.

Sprawność potężnych transformatorów stacjonarnych wynosi do 99%. Sprawność transformatorów małej mocy stosowanych w sprzęcie komunikacyjnym przyjmuje się za 80%.

1. Uzwojenie

Do produkcji uzwojeń transformatorów stosuje się druty nawojowe, są one miedziane i posiadają izolację.

Drut emaliowany PE

Drut PEL emaliowany odporny na lakier

Emaliowany drut PEV o wysokiej wytrzymałości

PEL przeznaczony jest do temperatur do 90 0 , krótkotrwale 105 0 ; PEV do 105 0, krótkoterminowe do 125 0

Uzwojenia są nawinięte na ramę (plastik, tekstolit, getinaki, tektura), jest też uzwojenie bezramowe. Koniec drutu nawojowego musi być zamocowany. Uzwojenia są nawinięte w rzędach, obracając się. Po każdym rzędzie kładzie się izolację (pasek kondensatora lub papieru kablowego), aby nie doszło do awarii. Drugi koniec uzwojenia również musi być zamocowany. Po nawinięciu pierwszego uzwojenia układa się lepszą izolację, np. pasek lakierowanej tkaniny, następnie nawija się kolejne uzwojenie. Uzwojenia są nawinięte jedno na drugim.Często w produkcji transformatorów uzwojenia pierwotne i wtórne są podzielone na sekcje.W takim przypadku pole magnetyczne uzwojenia pierwotnego lepiej pokrywa uzwojenie wtórne.

2. Rdzenie

Rdzenie to: prętowy, pancerzowy i toroidalny.

Do produkcji rdzeni często stosuje się stal transformatorową różnych gatunków. Rdzeń wykonany jest z cienkich stalowych płyt odizolowanych od siebie. Jako izolację często stosuje się tlenek (kamień), który tworzy się na powierzchni płyt podczas ich ogrzewania wysoka temperatura. Jeśli rdzeń jest wykonany nie z oddzielnych płyt odizolowanych od siebie, ale z dwóch złożonych kawałków, to rdzeń będzie nagrzewany przez prądy wirowe. Prądy wirowe poszczególnych płyt są niewielkie i generalnie rdzeń nagrzewa się w niewielkim stopniu. Rdzeń transformatora musi być dobrze ściśnięty, aby nie buczał. Najlepszym sposobem kompresji jest kompresja za pomocą kołków z nakrętkami. Często stosuje się kompresję za pomocą zszywki otaczającej rdzeń.

Stalowe rdzenie transformatorów są słabo namagnesowane w słabych polach magnetycznych. Dlatego przy niskim częstotliwości dźwięku Stosowane są rdzenie permalojowe. Permalloy to stop niklu, molibdenu, chromu, manganu, miedzi, krzemu i żelaza.

Rdzenie ferrytowe są stosowane w obwodach prądowych wysokiej częstotliwości. Ferryt jest magnetodielektrykiem, czyli dielektrykiem o właściwościach magnetycznych. Wykonany jest z tlenków metali w postaci proszku zmieszanego z żywicą lub polistyrenem.

Składa się z dwóch oddzielnych uzwojeń, zwanych uzwojeniem pierwotnym i wtórnym. Napięcie wejściowe AC jest przykładane do uzwojenia pierwotnego i wytwarza zmienne pole magnetyczne. To pole magnetyczne oddziałuje z uzwojeniem wtórnym, indukując w nim napięcie prądu przemiennego (a dokładniej EMF). Napięcie indukowane w uzwojeniu wtórnym ma taką samą częstotliwość jak napięcie wejściowe, ale jego amplituda jest określona przez stosunek liczby zwojów uzwojenia wtórnego i pierwotnego.

Jeżeli napięcie wejściowe na zaciskach uzwojenia pierwotnego = V1
napięcie wyjściowe na zaciskach wtórnych = V2
liczba zwojów pierwotnych = T1
liczba zwojów wtórnych = T2

następnie

Ponadto I1/ I2 = T1/ T2, gdzie I1 i I2 to odpowiednio prądy pierwotne i wtórne.

Współczynnik wydajności (COP) transformatora

Powyższe współczynniki zakładają, że transformator jest w 100% sprawny, czyli nie ma żadnych strat mocy. W konsekwencji,
Moc wejściowa I1 V1 = Moc wyjściowa I2 V2.
W praktyce transformatory mają sprawność około 96-99%. Aby zwiększyć wydajność transformatora, jego uzwojenia pierwotne i wtórne są uzwojone na tym samym rdzeniu magnetycznym (ryc. 7.10).

transformatory podwyższające i obniżające napięcie

Transformator podwyższający wytwarza na wyjściu (w uzwojeniu wtórnym) więcej niż Wysokie napięcie niż zastosowany na wejściu (do uzwojenia pierwotnego). W tym celu liczba zwojów uzwojenia wtórnego jest większa niż liczba zwojów uzwojenia pierwotnego.
Transformator obniżający napięcie wytwarza mniejsze napięcie na wyjściu niż na wejściu, ponieważ jego uzwojenie wtórne ma mniej zwojów niż uzwojenie pierwotne.

Transformator pokazany na ryc. 7.11 ma rezystor obciążenia r2 w obwodzie uzwojenia wtórnego. Rezystancję r2 można przeliczyć lub, jak mówią, doprowadzić do uzwojenia pierwotnego, to znaczy do rezystancji transformatora r1 od strony uzwojenia pierwotnego. Stosunek r1/r2 nazywany jest współczynnikiem oporu powietrza. Stosunek ten można obliczyć w następujący sposób. Skoro r1 = V1 / I1 i r2 = V2 / I2, to

Ryż. 7.10. Transformator.

Ryż. 7.11. Współczynnik redukcji
opór

r1/ r2 = T12/ T22 = n2.

Ryż. 7.12. Autotransformator.

Ryż. 7.13. Autotransformator z wieloma odczepami.

Ale V1 / V2 = T1 / T2 = n i I2 / I1 = T1 / T2 = n, więc

r1 / r2 = n2

Na przykład, jeśli rezystancja obciążenia r2 \u003d 100 omów i stosunek liczby zwojów uzwojeń (przekładnia) T1 / T2 \u003d n \u003d 2: 1, to od strony uzwojenia pierwotnego transformator może należy traktować jako rezystor o rezystancji r1 \u003d 100 omów 22 \u003d 100 4 \u003d 400 omów.

Transformator może mieć pojedyncze uzwojenie z jednym zaczepem z części zwojów tego uzwojenia, jak pokazano na rys. 7.12. Tutaj T1 to liczba zwojów uzwojenia pierwotnego, a T2 to liczba zwojów uzwojenia wtórnego. Napięcia, prądy, rezystancje i przekładnie są określane za pomocą tych samych wzorów, które dotyczą konwencjonalnego transformatora.
na ryc. 7.13 pokazuje inny transformator z pojedynczym uzwojeniem, w którym z tego uzwojenia wykonano kilka zaczepów. Wszystkie współczynniki napięć, prądów i rezystancji są nadal określane przez współczynnik transformacji (V1/Va = T1/Ta, V1/Vb = T1/Tb itd.).

na ryc. 7.14 pokazuje transformator z odczepem ze środka uzwojenia wtórnego. Napięcia wyjściowe Va i Vb są pobierane z górnej i dolnej połowy uzwojenia wtórnego.Stosunek napięcia wejściowego (na uzwojeniu pierwotnym) do każdego z tych napięć wyjściowych jest określony przez stosunek liczby zwojów i

V1/Va = T1/Ta V1/Vb = T1/Tb

gdzie T1, Ta i Tb to odpowiednio liczba zwojów uzwojenia pierwotnego, wtórnego a i wtórnego b. Ponieważ odczep jest wykonany ze środka uzwojenia wtórnego, napięcia Va i Vb mają jednakową amplitudę. Jeśli punkt środkowy jest uziemiony, jak w obwodzie na ryc. 7.14, to napięcia wyjściowe pobrane z dwóch połówek uzwojenia wtórnego są w przeciwfazie.

Przykład

Przejdźmy do rys. 7.15. (a) Oblicz napięcie między zaciskami B i C transformatora, (b) Jeżeli między zaciskami A i B jest 30 zwojów, to ile zwojów ma uzwojenie wtórne transformatora?
Rozwiązanie
a) VBC = VAD – VAB – VCD = 36 V – 6 V – 12 V = 18 V.
Liczba zwojów między A i B
b) VAB / VAD == ---------------
Liczba zwojów między A i D

Dlatego 6V/36V = 30/TAD, stąd TAD = 30 36/6 = 180 obrotów.

Ryż. 7.14. Transformator z zaczepem ze środkowego punktu uzwojenia wtórnego.

Ryż. 7.15. VAD = 36V, VAB = bV,
VCD=12V.

Obwód magnetyczny

Zwyczajowo mówi się, że w obwodzie magnetycznym strumień magnetyczny (lub pole magnetyczne) mierzony w Teslach jest wytwarzany przez siłę zwaną siłą magnetomotoryczną (MMF). Obwód magnetyczny jest zwykle porównywany do obwodu elektrycznego, przy czym strumień magnetyczny jest porównywany do prądu, a siła magnetomotoryczna do siły elektromotorycznej. Tak jak mówią o oporze R obwód elektryczny, możemy mówić o rezystancji magnetycznej S wartości magnetycznej; te terminy mają to samo znaczenie. Na przykład miękki materiał magnetyczny, taki jak żeliwo ciągliwe, ma niski opór magnetyczny, tj. niską odporność na strumień magnetyczny.

Przenikalność magnetyczna

Przenikalność magnetyczna materiału jest miarą tego, jak łatwo można go namagnesować. Na przykład żeliwo ciągliwe i inne materiały elektromagnetyczne, takie jak ferryty, mają wysoką przenikalność magnetyczną. Materiały te są stosowane w transformatorach, cewkach indukcyjnych, przekaźnikach i antenach ferrytowych. Natomiast materiały niemagnetyczne mają bardzo niską przenikalność magnetyczną. Stopy magnetyczne, takie jak stal krzemowa, mają zdolność pozostawania namagnesowanym przy braku pola magnetycznego i dlatego są stosowane jako magnesy trwałe w głośnikach (głowice dynamiczne), miernikach magnetoelektrycznych z ruchomą cewką itp.

Zastawianie

Rozważmy wydrążony cylinder umieszczony w polu magnetycznym (ryc. 7.16). Jeśli ten walec jest wykonany z materiału o niskim oporze magnetycznym (miękki materiał magnetyczny), wówczas pole magnetyczne będzie skoncentrowane w ściankach cylindra, jak pokazano na rysunku, bez wpadania w jego wewnętrzny obszar.

Ryż. 7.16. Ekranowanie magnetyczne.

Ryż. 7.17. Ekranowanie elektrostatyczne w transformatorze.

Dlatego też, jeśli jakikolwiek przedmiot zostanie umieszczony w tym obszarze, będzie on chroniony (ekranowany) przed wpływem pola magnetycznego w otaczającej przestrzeni. Ekranowanie to, zwane ekranowaniem magnetycznym, służy do ochrony kineskopów, mierników magnetoelektrycznych z ruchomą cewką, głośników dynamicznych itp. przed zewnętrznymi polami magnetycznymi.
Transformatory czasami używają innego rodzaju ekranowania zwanego ekranowaniem elektrostatycznym lub elektrycznym. Pomiędzy uzwojeniem pierwotnym i wtórnym transformatora umieszczono ekran z cienkiej folii miedzianej, jak pokazano na rys. 7.17. Gdy taki ekran jest uziemiony, efekt pojemności między uzwojeniami, który występuje z powodu różnicy potencjałów między tymi uzwojeniami, jest znacznie zmniejszony. Ekranowanie elektrostatyczne stosuje się również w kablach koncentrycznych oraz wszędzie tam, gdzie przewody mają różne potencjały i znajdują się blisko siebie.

Ten film mówi o tym, czym jest transformator:

transformator zwane statycznym urządzeniem elektromagnetycznym, które ma dwa (lub więcej) uzwojenia sprzężone indukcyjnie i jest przeznaczone do przekształcania jednego (pierwotnego) układu prądu przemiennego w inny (wtórny) układ prądu przemiennego poprzez zjawisko indukcji elektromagnetycznej.

W ogólnym przypadku wtórny układ AC może różnić się od pierwotnego dowolnymi parametrami: wartościami napięcia i prądu, liczbą faz, przebiegiem napięcia (prądu), częstotliwością. Największe zastosowanie w instalacjach elektrycznych, a także w systemach przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej, mają transformatory mocy ogólnego użytku, za pomocą których zmieniane są wartości napięcia i prądu przemiennego. W tym przypadku liczba faz, kształt krzywej napięcia (prądu) oraz częstotliwość pozostają niezmienione.

Rozważając problematykę tego wykładu, będziemy mieć na uwadze transformatory mocy ogólnego użytku.

Rozważ zasadę działania najprostszego transformatora jednofazowego. Najprostszy jednofazowy transformator mocy składa się z obwodu magnetycznego (rdzenia) wykonanego z materiału ferromagnetycznego (najczęściej blachy elektrotechnicznej) oraz dwóch uzwojeń umieszczonych na rdzeniach obwodu magnetycznego.

Dlaczego rdzeń magnetyczny transformatora jest wykonany z materiału ferromagnetycznego?

Jedno z uzwojeń, które nazywa się podstawowy, podłączony do źródła prądu przemiennego o napięciu U 1 . Do innego uzwojenia tzw wtórny podłączony konsument Zn. Uzwojenia pierwotne i wtórne transformatora nie mają ze sobą połączenia elektrycznego, a energia z jednego uzwojenia do drugiego jest przenoszona elektromagnetycznie.

Jaki jest cel rdzenia transformatora?

Obwód magnetyczny, na którym znajdują się te uzwojenia, służy wzmocnieniu sprzężenia indukcyjnego między uzwojeniami.

Działanie transformatora opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej (rys. 2).

Ryż. 2. Obwód elektromagnetyczny transformatora

Podczas podłączania uzwojenia pierwotnego transformatora do sieci prądu przemiennego z napięciem u 1 prąd przemienny będzie płynął przez uzwojenie i 1 , co spowoduje powstanie zmiennego strumienia magnetycznego w obwodzie magnetycznym F . Strumień magnetyczny, przenikając przez zwoje uzwojenia wtórnego, indukuje się w nim mi 2 , które można wykorzystać do zasilania obciążenia. Zamykając się w obwodzie magnetycznym, strumień ten sprzęga się z obydwoma uzwojeniami (pierwotnym i wtórnym) i indukuje w nich pole elektromagnetyczne:

W pierwotnym polu elektromagnetycznym samoindukcji:

We wtórnym polu elektromagnetycznym wzajemnej indukcji:

Podczas podłączania obciążenia Zn do zacisków uzwojenia wtórnego transformatora pod działaniem pola elektromagnetycznego mi 2 w obwodzie tego uzwojenia powstaje prąd i 2 , a napięcie U2 jest ustawione na zaciskach uzwojenia wtórnego.

Czy transformator może pracować na prąd stały?

Transformator jest urządzeniem prądu przemiennego. Jeśli jego uzwojenie pierwotne jest podłączone do źródła prądu stałego, wówczas strumień magnetyczny w obwodzie magnetycznym transformatora będzie stały zarówno pod względem wielkości, jak i kierunku (dФ / dt \u003d 0), dlatego EMF indukcji elektromagnetycznej nie będzie indukowane w uzwojeniach transformatora, w związku z czym energia elektryczna z obwodu pierwotnego nie zostanie przekazana do obwodu wtórnego.

Jak rozwiązany jest problem zmiany napięcia, np. jego podwyższenia, na uzwojeniu wtórnym transformatora?

Problem zwiększenia napięcia rozwiązuje się w następujący sposób. Każdy zwój uzwojenia transformatora ma takie samo napięcie, jeśli liczba zwojów na uzwojeniu wtórnym jest zwiększona w porównaniu z uzwojeniem pierwotnym, to zwoje są połączone szeregowo, napięcie otrzymane na każdym ze zwojów zostanie zsumowane. Dlatego zwiększając lub zmniejszając liczbę zwojów, można zwiększyć lub zmniejszyć napięcie na wyjściu transformatora.

Ponieważ uzwojenia pierwotne i wtórne transformatora są przebijane przez ten sam strumień magnetyczny F , wyrażenia efektywne wartości EMF można zapisać jako

gdzie f - częstotliwość AC; w 1 oraz w 2 - liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego.

Dzieląc jedną równość przez drugą, otrzymujemy ważny parametr transformatora - współczynnik transformacji:

gdzie k - współczynnik transformacji.

Jeżeli obwód uzwojenia wtórnego transformatora jest otwarty (bezczynny), wówczas napięcie na zaciskach uzwojenia jest równe jego polu elektromagnetycznemu: u 2 = mi 2 , a napięcie zasilania jest prawie całkowicie zrównoważone przez pole elektromagnetyczne uzwojenia pierwotnego u 1 ≈ mi 1 . Dlatego można tak napisać

Biorąc pod uwagę wysoką sprawność transformatora, można założyć, że S 1 ≈ S 2 , gdzie S 1 = u 1 I 1 - moc pobierana z sieci; S 2 = u 2 I 2 - moc dostarczana do obciążenia.

W ten sposób, u 1 I 1 ≈ u 2 I 2 , gdzie

Stosunek prądów uzwojenia wtórnego i pierwotnego jest w przybliżeniu równy współczynnikowi transformacji, a więc prądowi I 2 ile razy wzrasta (spada), ile razy maleje (rośnie) u 2 .

w transformatorach podwyższających napięcie u 2 > u 1 , w malejącym u 2 < u 1 . Transformatory mają właściwość odwracalności, ten sam transformator może być używany jako podwyższający i obniżający napięcie. Ale zwykle transformator ma określony cel: albo jest podwyższający, albo obniżający. Uzwojenie transformatora podłączonego do sieci o wyższym napięciu nazywane jest uzwojeniem wysokiego napięcia (HV); uzwojenie podłączone do sieci niskiego napięcia - uzwojenie niskiego napięcia (NN).

Dlaczego wysokie napięcie jest wykorzystywane do przesyłu energii?

Odpowiedź jest prosta - aby zmniejszyć straty cieplne przewodów podczas transmisji na duże odległości. Straty zależą od wielkości przepływającego prądu i średnicy przewodnika, a nie od przyłożonego napięcia.

Załóżmy, że z elektrowni do oddalonego o 100 km miasta trzeba jedną linią przesłać prąd o mocy 30 MW. Ze względu na to, że przewody linii mają opór elektryczny, prąd je nagrzewa. Ciepło to jest rozpraszane i nie może być wykorzystane. Energia wydatkowana na ogrzewanie to strata.

Nie da się zredukować strat do zera. Ale trzeba je ograniczać. W związku z tym dopuszczalne straty są znormalizowane, tj. przy obliczaniu przekrojów przewodów linii i doborze jej napięcia przyjmuje się, że straty nie przekraczają np. 10% mocy użytecznej przesyłanej linią.

W naszym przykładzie jest to 0,1x30 MW = 3 MW.

Jeżeli nie stosuje się transformacji, tzn. prąd przesyłany jest napięciem 220 V, to w celu zmniejszenia strat do zadanej wartości należałoby zwiększyć przekrój przewodów do około 10 m 2 . Średnica takiego „drutu” przekracza 3 m, a masa w przęśle to setki ton.

Stosując transformację, czyli podwyższając napięcie w linii, a następnie zmniejszając je w pobliżu lokalizacji odbiorników, stosują inny sposób zmniejszenia strat: zmniejszają prąd w linii.

Jaki jest związek między mocą czynną a prądem?

Straty w przesyłaniu energii elektrycznej są proporcjonalne do kwadratu natężenia prądu.

Rzeczywiście, gdy napięcie jest podwojone, prąd zmniejsza się o połowę, a straty zmniejszają się 4-krotnie. Jeśli napięcie wzrośnie 100 razy, straty zmniejszą się o 100 2, tj. 10 000 razy.

Zilustrujemy to wyrażenie następującym przykładem. Rysunek przedstawia schemat przenoszenia energii (ryc. 3). Generator o napięciu na zaciskach 6,3 kV jest podłączony do uzwojenia pierwotnego transformatora podwyższającego napięcie. Napięcie na końcach uzwojenia wtórnego wynosi 110 kV.

Ryż. 3. Schemat przenoszenia mocy:

1 - generator; 2 - transformator podwyższający; 3 - linia energetyczna;

4 - transformator obniżający napięcie; 5 - konsument

Przy tym napięciu energia jest przesyłana wzdłuż linii przesyłowej. Niech przesyłana moc wyniesie 10 000 kW, nie ma przesunięcia fazowego między prądem a napięciem.

Ponieważ moce w obu uzwojeniach są takie same, prąd w uzwojeniu pierwotnym jest równy I \u003d P / U \u003d 10000 / 6,3 \u003d 1590 A, aw uzwojeniu wtórnym 10000/110 \u003d 91 A. prąd w przewodach linii będzie miał tę samą wartość transmisji.

Zasadę działania transformatora można zademonstrować na poniższym filmie edukacyjnym: „Zasada działania transformatora obniżającego napięcie”, „Podgrzewanie wody za pomocą transformatora”.

Ujednolicmy omawiany materiał, odpowiadając na następujące pytania.

Zasada działania transformatora opiera się na ...

Prawo Ampere'a

Prawa Ohma

Prawa Kirchhoffa

prawo indukcji elektromagnetycznej

Jeżeli liczba zwojów uzwojenia pierwotnego transformatora wynosi w1=100, a liczba zwojów uzwojenia wtórnego wynosi w2=20, wyznacz przekładnię.

Za mało danych, aby odpowiedzieć.

Wartość skuteczną pola elektromagnetycznego indukowanego w uzwojeniach transformatora określają wzory

Wniosek dotyczący pierwszego pytania: Zasada działania transformatora opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej, dlatego transformator jest urządzeniem prądu przemiennego. Przemiana napięcia w transformatorze odbywa się poprzez zmianę liczby zwojów w uzwojeniu wtórnym. Głównym celem transformatora jest zamiana energii elektrycznej o jednym napięciu na energię elektryczną o innym napięciu w celu zmniejszenia inwestycji kapitałowych w budowę i eksploatację linii elektroenergetycznych.