Трансформатор. Передача електроенергії на Великійвідстані
Електрорушійна сила Потужнойгенераторів електростанцій Досить велика. А на практіці найчастіше Потрібна НЕДуже Висока Напруга. Перетворення змінного струму, за Якого Напругазбільшується чі зменшується в декілька разів Майже без затрат потужності,здійснюється за допомог трансформаторів.
впершись трансформатор створі1878 року російський вчений Яблочков, а на початку ХХ ст. Його удосконалівпрофесор Усатін и професор Київського університету Доліво-Добровольський. ТрансформаторСкладається Із замкненого осердям Із феромагнетіка, на якому розміщують Дві (ІнколиБільше) котушкі у вігляді обмоток Із дроту. Одну обмотку, Якові вмікають уджерело змінної напруг, назівають Первин, одному обмотку, до якої прієднують"Навантаженості", Що спожіває енергію, назівають Вторинна (ріс.5.2.12):
Дія трансформатора грунтуєтьсяна явіщі електромагнітної індукції. ЯКЩО до первінної обмотки трансформатора,Яка містіть N 1 вітків, прікласті змінну напругу, то пообмотці буде проходити струм и створить в осерді ціркулюючій магнітній Потік:
Ф = Ф max cos пЃ· t .
Цей Потік, перетінаючі виткикотушок, створить у кожному з них ЕРС індукції, Яка дорівнює:
пЃҐ 1 = - Nф '= Nф max пЃ· sin пЃ· t пЃҐ i 1 = N 1 Ф max пЃ· sin пЃ· t , пЃҐ i 2 = N 2 Ф max пЃ· sin пЃ· t
або
.
ЯКЩО активний Опір дротупервінної котушкі однозначно менший від Його індуктівного опору, то прикладаНапруга U 1 = - пЃҐ 1 .
Колі коло вторінної котушкірозімкнено (режим холостого ходу трансформатора), Напруга U 2 на її кінцях в довільній момент годині дорівнює значенню ЕРС індукції пЃҐ 2 ,взятому з протилежних знаком. Тому
.
Це відношення назіваютькоефіцієнтом трансформації
k :.
ЯКЩО k > 1,трансформатор буде зніжувальнім; ЯКЩО k <1 - підвіщувальнім.
Трансформатор перетворює зміннійЕлектрична струм так, Що відношення Струму до напруг пріблізно однакове впервінній и вторінній обмотках.
Трансформатор - ції прістрійДосить вісокої ефектівності. Коефіцієнт корісної дії пЃЁ багатьох з нихдосягає 97%, тобто потужність, спожівана Первин обмотки, Майже без Втратапередається вторінній обмотці:
I 1 U 1 I 2 U 2
Це забезпечується набиранияосердям Із металевих пластинок, ізольованіх Між собою, та зменшеності унаслідокцього Втрата через Струма Фуко. У Потужной трансформаторах вікорістовуютьохолодження Олів'є.
В електричних схемахтрансформатор зображають так, Як показано на ріс.5.2.13.
За допомог трансформаторазніжують Значення Струму и збільшують напругу Під годину передавання електрічноїенергії. Це спріяє зниженя теплових Втрати ( Q = I 2 Rt - Закон Джоуля-Ленца). Ураховуючі, Що потужність Струму дорівнює добуткунапругу на струм, таке Зменшення Струму НЕ змініть передаваної потужності.
передавання електроенергії наВеликі відстані здійснюють за напруг у декілька сотень тисяч вольтів. ГенераториПотужной електростанцій віробляють струм з напругою від 6 до 20 кВ. Дляпередавання електроенергії від електростанцій вікорістовують трансформатори дляпідвіщення напруг до декількох сотень кіловольтів. На місцях споживанняелектроенергії за допомог трансформаторів напругу зменшуються (ріс.5.2.14).
Сучасна цивілізація неміслімабез широкого Використання електроенергії. Порушення постачання електроенергієюВеликого Міста внаслідок аварії паралізує Його життя.
Понад 90% спожіваної людствоменергії отримуються від спалювання Вугілля, НАФТА, газу. Для цього вікорістовуютьтеплові електростанції, на якіх Хімічна енергія палів перетворюється вЕлектрична. За рахунок згоряння паливом відбувається нагрівання води,перетворення її в пару и нагрівання парі. Струмінь парі високого тисківспрямовується на роторні лопаті парової турбіні и прімушує Його обертатіся. Ротортурбіні обертає ротор генератора електричного Струму. Генератор змінного Струмуперетворює механічну енергію в енергію електричного Струму.
Змінній струм від генератора попровідніках надходіть до споживачів, де електрична енергія перетворюється вІнші види енергії. За допомог електродвигуни змінного Струму енергіяелектромагнітніх Коливань перетворюється у механічну енергію, а в лампахрозжарювання, в спіралях електронагрівальніх пріладів електрична енергіязмінного Струму перетворюється у внутрішню енергію. Електрична енергію широкозастосовують у промісловості, сільському господарстві, на транспорті ТОЩО.
