Як працює трансформатор?

Використовувана людиною електрична енергія в основному виробляється на великих електростанціях. Ці підприємства передають електрику на районні підстанції, які потім розподіляють його по споживачам.

Так як лінії електропередач мають електричним опором, частина енергії електричного струму втрачається, перетворюючись на теплоту. Постійний струм (DC) тече в одному напрямку; змінний струм (АС) періодично змінює свій напрямок. Спочатку для електропостачання застосовувався тільки постійний струм. По ряду причин передача й перетворення постійного струму пов’язані зі значними труднощами, тому з міркувань безпеки електростанції передавали його під низькою напругою. Однак до того часу, коли постійний струм досягав споживачів, опір з’їдала 45 відсотків його енергії.

Вихід був знайдений у передачі змінного струму високої напруги, яке може бути легко змінено за допомогою трансформатора (малюнок внизу). Так як високовольтних лініях потрібно менший струм для передачі одного і того ж кількості енергії, її втрати на подолання опору стали набагато меншими. Коли змінний струм покидає електростанцію, підвищують трансформатори збільшують його напругу з 22000 до 765000 вольт, а перед вступом до будинку інші трансформатори, понижувальні, зменшують його до ПЗ або 220 вольт.

Принцип дії трансформатора

Трансформатори збільшують або зменшують напруга змінного струму. Преутворений змінний струм проходить по первинній обмотці, що охоплює сталевий сердечник (малюнок зверху). Періодично змінюється струм створює в осерді змінне магнітне поле. При переміщенні у вторинну обмотку це магнітне поле генерує в ній змінний струм. Якщо вторинна обмотка має більше витків, ніж первинна, вихідна напруга буде вище, ніж вхідний.

Втрати енергії при протіканні постійного струму

Електрична потужність (Р) обчислюється шляхом множення сили струму (I) на напругу (V), тобто Р = I х V. Якщо напруга зростає, сила струму, необхідна для забезпечення заданої потужності, зменшується. Низьковольтна потужність постійного струму вимагає більшої сили струму, ніж високовольтна потужність змінного, щоб передати одне і те ж кількість електроенергії.

Змінний струм легко трансформується

На відміну від постійного, змінний струм періодично змінює свій напрямок. Якщо змінний струм проходить по первинній обмотці трансформатора (малюнок ліворуч), що утворюється змінне магнітне поле індукує струм у вторинній обмотці. При протіканні по первинній обмотці постійного струму (рисунок праворуч), у вторинній обмотці струм не виникає.

Посилання на основну публікацію