Презентация на тему Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние

напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без

потери мощности, осуществляется с помощью трансформаторов.

Впервые трансформаторы были использованы в 1878 г. русским ученым П. Н. Яблочковым для питания изобретенных им электрических свечей – нового в то время источника света.

сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда

и более) катушки с проволочными обмотками.

к источнику переменного напряжения. Другая обмотка, к которой присоединяют

нагрузку, т.е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной.

Условное обозначение трансформатора

на холостом ходу

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке.

любом витке первичной или вторичной обмотки одинаково. Согласно закону

Фарадея оно определяется формулой

e = -Ф’,

где Ф’ – производная потока магнитной индукции по времени.

то
Ф’ = -ωФm sin ωt.
Следовательно,
e = ωФm sin ωt,
или
e

= Εm sin ωt,

где Εm = ωФm – амплитуда ЭДС в одном витке.

полная ЭДС индукции e1 равна N1e. Во вторичной обмотке

полная ЭДС индукции e2 равна N2e (N2 – число витков этой обмотки). Отсюда следует, что

e1 N1

e2 N2

– = – .

и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения

на зажимах катушки приблизительно равен модулю ЭДС индукции.

|u1| ≈ |e1|.

При разомкнутой вторичной обмотке трансформатора ток в ней не течет и имеет место соотношение

|u2| = |e2|.

изменяются синфазно, поэтому их отношение можно заменить отношением действующих

знаний E1 и E2 этих ЭДС или, учитывая равенства |u1| ≈ |e1| и |u2| = |e2|, отношением действующих значений напряжений U1 и U2:

U1 E1 N1

U2 E2 N2

– ≈ – = – = K.

При K > 1 трансформатор является понижающим, а при

K < 1 – повышающим.

обмотки присоединить цепь, потребляющую электроэнергию, или, как говорят, нагрузить

трансформатор, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю. Появившийся ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который уменьшает изменения магнитного потока в сердечнике.

потока должно, в свою очередь, уменьшить ЭДС индукции в

первичной обмотке. Однако это невозможно, так как |u1| ≈ |e1|. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. Его амплитуда возрастает таким образом, чтобы восстановить прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока.

обмотки происходит в соответствии с законом сохранения энергии: отдача

электроэнергии в цепь, присоединенную ко вторичной обмотке трансформатора, сопровождается потреблением от сети такой же энергии первичной обмоткой. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, приблизительно равна мощности во вторичной цепи:

U1I1 ≈ U2I2,

U1 I2

U2 I1

– ≈ – .

трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же

раз уменьшаем силу тока (и наоборот).

же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам

топливо- и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

Дело в том, что электрический ток нагревает провода линий

электропередачи. В соответствии с законом Джоуля-Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой

Q = I2Rt,

где R – сопротивление линии.

энергии может стать экономически невыгодной. Значительно снизить сопротивление линии

практически весьма трудно. Поэтому приходится уменьшать силу тока.

силы тока на напряжение, то для сохранения передаваемой мощности

нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Так, в высоковольтной линии передачи Волжская ГЭС – Москва и некоторых других используют напряжение 500 кВ. Между тем генераторы переменного тока строят на напряжения, не превышающие 16-20 кВ.

сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей

генераторов. Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы.

Для непосредственного использования электроэнергии в двигателях электропривода станков, в осветительной сети и для других целей напряжение на концах линии нужно понизить. Это достигается с помощью понижающих трансформаторов.

силы тока происходят в несколько этапов. На каждом этапе

напряжение становится все меньше, а территория, охватываемая электрической сетью, - все шире.

11 кВ

110 кВ

35 кВ

6 кВ

Генератор

Линия
передачи

Линия
передачи

Линия
передачи

К потребителю

6 кВ

6 кВ

35 кВ

35 кВ

220 В

220 В

220 В

220 В

Схема передачи и распределения электроэнергии

начинается разряд, приводящий к потерям энергии. Допустимая амплитуда переменного

напряжения должна быть такой, чтобы при заданной площади поперечного сечения провода потери энергии вследствие разряда были незначительными.