Трансформаторы. Передача электрической энергии

Среди приборов переменного тока, нашедших широкое применение в технике, значительное место занимают трансформаторы. Трансформатор - устройство, увеличивающее или уменьшающее напряжение в несколько раз практически без потерь энергии.

Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из стального сердечника, собранного из отдельных пластин, на котором крепятся две катушки с проволочными обмотками. Первичная обмотка подключается к источнику переменного напряжения, а к вторичной обмотке присоединяют устройства, потребляющие электроэнергию (см. рис. 26).

Рисунок 26 - Простейший трансформатор и его условное изображение в схемах.   n1 и n2 – числа витков в обмотках.

, где

K – коэффициент трансформации,

U₁ – действующее напряжение на первичной обмотке,

U₂ - действующее напряжение на вторичной обмотке,

ε_1, ε₂ – действующие ЭДС,

n₁ – число витков в первичной обмотке,

n₂ - число витков во вторичной обмотке.

При K > 0 трансформатор называется повышающим, при K < 0 – понижающим.

Передача электрической энергии от электростанций до больших городов или промышленных центров на расстояния тысяч километров является сложной научно-технической проблемой.

Для уменьшения потерь на нагревание проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи, и, следовательно, увеличить напряжение. Обычно линии электропередачи строятся в расчете на напряжение 400–500 кВ, при этом в линиях используется трехфазный ток частотой 50 Гц. На рис. 27 представлена схема линии передачи электроэнергии от электростанции до потребителя. Схема дает представление об использовании трансформаторов при передаче электроэнергии.

Следует отметить, что при повышении напряжения в линиях передачи увеличиваются утечки энергии через воздух. В сырую погоду вблизи проводов линии может возникнуть так называемый коронный разряд, который можно обнаружить по характерному потрескиванию. Коэффициент полезного действия линии передач не превышает 90 %.

Рисунок 27 - Условная схема высоковольтной линии передачи. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках линии. На схеме изображен только один из трех проводов высоковольтной линии.

ЗАДАЧА 4.8

Повышающий трансформатор работает от сети с напряжением U₁=120В. Число витков в первичной обмотке n₁=90. Определить коэффициент трансформации k и число витков n₂ во вторичной обмотке, если при холостом ходе трансформатора напряжение на ее зажимах U₂=3000В.

Дано:	Решение
U1=120В n1=90 U2=3000В	Для трансформатора справедлива формула: Подставим значения напряжений и получим: Выразим n2 и подставим значения:
k -? n2 -?
Ответ: k = 0,04; n2 = 2250.

Дата добавления: 2014-11-07