Strāvas transformatori 101: droša elektrība jūsu mājām

Jūs droši vien simts reizes esat gājis garām tām lielajām zaļajām metāla kastēm kāda pagalmā un tik tikko tās pamanījis. Viņi vienkārši sēž tur, varbūt šad un tad izdvesa klusu dūkoņu, izskatoties kā daļa no ainavas. Bet, godīgi sakot, bez šīm vienkāršajām lietām elektrība, kas nāk no elektrostacijas jūdžu (vai simtiem jūdžu) attālumā, nonāktu bezjēdzīgi vāja vai pārāk bīstama, lai to pievienotu.

Padomājiet par to, kā elektrība faktiski nonāk jūsu mājā. Spēkstacijas parasti neatrodas nekur tuvu pilsētām-padomājiet par attālām vietām ar hidrodambjiem, vēja parkiem, oglēm, gāzi un citiem. Jaudas nosūtīšana tik tālu ir sarežģīta, jo elektrība zaudē spēku lielos attālumos, piemēram, ūdens spiediena pazemināšanās patiešām garā šļūtenē.

Spriegums būtībā ir "spiediens", kas spiež līdzi elektrību. Lai tas nobrauktu simtiem jūdžu, neizbalējot gandrīz neko, komunālie pakalpojumi to paaugstina-bieži līdz simtiem tūkstošu voltu. Augstspriegums=mazāks zudums, tas ir vienkārši.

Bet tad tas parādās netālu no jūsu apkārtnes... un pēkšņi šis ārprātīgais spiediens ir pēdējā lieta, ko vēlaties sasniegt jūsu virtuves kontaktligzdās. Jūsu tosteris, tālruņa lādētājs, ledusskapis,{2}}tie uzreiz apceptos vai vēl ļaunāk.

Tieši tur transformators ienāk un izglābj situāciju. Tas samazina spriegumu līdz kaut kam drošam un lietojamam,-piemēram, 120 V vai 240 V atkarībā no jūsu dzīvesvietas. Tas ir tīkla spiediena regulators, kas nodrošina, ka jauda ir pietiekami spēcīga, lai darbinātu jūsu žāvētāju, bet pietiekami pieradināta, lai neuzspridzinātu jūsu klēpjdatoru.

Ja komunālie uzņēmumi mēģinātu no attālas elektrostacijas nospiest 120 voltus līdz jūsu pilsētai, lielākā daļa no tā tiktu apēsta. Vadi paši rada pretestību (domājiet par berzi caurulē), pārvēršot enerģiju bezjēdzīgā siltumā. Turklāt spriegums tik ļoti nokristos jau pēc dažām jūdzēm, ka beigās jūs tikko nemirgojat.

Tāpēc tieši spēkstacijā viņi izmanto "pakāpju{0}}paaugstināšanas" transformatorus, lai paaugstinātu spriegumu debesīs-augstu-dažreiz līdz 300 kV, 500 kV vai vairāk. Tas ir tāpat kā jaudas pārslēgts, lai tas varētu veikt lielus attālumus ar minimāliem zaudējumiem. Inženieri šo tālsatiksmes daļu-sauc par "transmisiju". Tie milzīgie metāla torņi, kas šķērso laukus? Tā ir starpvalstu elektroenerģijas maģistrāle.

Tuvāk mājām tas ir cits stāsts-, tas ir “izplatīšanas” posms. Spēkam atkal ir jāpieradinās, pirms tas sasniedz jūsu ielu.

Pielieciet ausi pie transformatora, un jūs dzirdēsiet vienmērīgu dūkoņu, bet iekšā nekas negriežas un nepumpējas. Nav pārnesumu, nav virzuļu. Tomēr tas pārvieto milzīgus enerģijas daudzumus pa niecīgu spraugu, izmantojot... būtībā magnētismu.

Tāda pati ideja ir par bezvadu tālruņu lādētājiem. Iekšpusē ir primārā spole, kas saņem ienākošo augstsprieguma{1}}elektrību. Šī strāva rada mainīgu magnētisko lauku,{3}}kas izplešas un sabrūk 60 reizes sekundē (vai 50 reizes — atkarībā no jūsu valsts). Šis pulsējošais lauks sniedzas pāri blakus esošajai sekundārajai spolei (tās nekad nepieskaras), un sāk kustēties arī otrās spoles elektroni. Elektrība pārspēj atstarpi bez jebkādiem vadiem, kas tos savieno.

Šis triks ir pateicoties Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumam, kas tika atklāts 1830. gados. Viena spole "runā" ar otru tikai caur magnētismu. Diezgan forši, ja par to padomā.

Protams, tas nav 100% ideāls,{1}}kāds magnētiskais lauks izplūst, pārvēršoties nelietderīgā siltumā. Tāpēc inženieri ir apsēsti ar "plūsmas noplūdes" samazināšanu.

Lai saglabātu šo magnētisko lauku fokusētu un efektīvu, kodols nav ciets tērauda gabals. Tas ir izgatavots no tūkstošiem īpaši-plānu tērauda lokšņu, kas sakrautas kopā-kā grāmatas lapas. Kāpēc? Ciets kodols radītu virpuļojošas virpuļstrāvas, kas izšķiež enerģiju kā siltumu. Laminācijas pārrauj šīs cilpas, tāpēc magnētisms nonāk tur, kur tam vajadzētu, nevis transformatora vārīšanai.

Ap šo serdi ir aptīti stiepļu tinumi{0}}. Parasti varš, jo tas ir labākais vadītājs, saglabā kompaktumu un darbojas vēsāk... bet tas ir dārgs un smags. Lielākiem, uz zemes-montētiem blokiem alumīnijs parasti ir lētāks,

Sprieguma izmaiņas ir saistītas ar apgriezienu skaitu katrā spolē. Vairāk pagriezienu augsta-sprieguma pusē, mazāk zemā-sprieguma pusē=soli-uz leju. Būtībā tā ir vienkārša matemātika: pagriezienu attiecība=sprieguma attiecība.

Vēsuma uzturēšana: eļļa pret gaisu

Visa šī enerģijas pārnešana rada nopietnu siltumu. Lielie transformatori bieži atrodas īpašas minerāleļļas tvertnē, kas uzsūc siltumu no spolēm un serdes, pēc tam nodod to dzesēšanas ribām ārpusē. Eļļa ir paredzēta ne tikai dzesēšanai,{2}}tā ir arī lielisks elektriskais izolators, kas novērš dzirksteles un loku rašanos iekšpusē.

Dažās vietās nevar būt lielas naftas tvertnes (domājiet par iekštelpu vietām,{0}}augstceltnēm, skolām, tirdzniecības centriem vai videi jutīgām zonām). Tajos tiek izmantoti sausie-tipa transformatori-gaisa-dzesēti ar īpašiem sveķiem un ventilācijas atverēm. Tie parasti ir lielāki, darbojas karstāki, taču daudz drošāki, ja ugunsgrēks vai noplūdes rada nopietnas bažas.

Klasiskā dūkoņa — tā nav problēma (parasti)

Zemā skaņa, ko dzirdat, ir magnetostrikcija{0}}tērauda kodols faktiski izplešas un saraujas, magnētiskajam laukam mainoties uz priekšu un atpakaļ. Tas vibrē visu tvertni kā milzīgs skaļruņu konuss. Normāls, vienmērīgs dūkoņa=veselīgs. Pēkšņa skaļa grabēšana, zvanīšana vai neregulāra dūkoņa? Tas var nozīmēt vaļīgas detaļas, izolācijas problēmas vai pārslodzi,{5}}laiku, kad komunālie darbinieki to pārbauda.

Pieskarieties mainītāji: vienmērīga sprieguma uzturēšana

Jaudas pieprasījums mainās visu dienu-rīta kafijas dzeršana, vakara maiņstrāvas sprādziens, rūpnīcas palaišana. Sprieguma pazemināšanās vai tapas var sagraut ierīces. Tik daudziem transformatoriem ir krānu pārslēgi, kas automātiski (vai dažreiz manuāli) pielāgo spoles apgriezienu skaitu, lai izejas spriegums būtu stabils.

Tie rievotie pelēkie izolatori, kas izceļas no augšas? Bukses. Tie ir augstsprieguma-ieejas/izejas punkti un diemžēl viens no visbiežāk sastopamajiem atteices punktiem-, kas plaisā no vecuma, zibens, piesārņojuma palielināšanās utt. Ja tie neizdodas, var rasties loks, eļļas noplūde vai pat pārpūsts transformators.

Ja kādreiz redzat, ka pa sāniem tek eļļa, dūmi, atvērtas durvis vai dīvaini trokšņi, palieciet tālāk-vismaz 30–40 pēdu- un nekavējoties zvaniet komunālajiem dienestiem vai neatliekamās palīdzības dienestiem.

Nākamreiz, kad paiesiet garām kādai no šīm zaļajām kastēm vai dzirdēsiet vāju dūkoņu no staba{0}}uzmontētas ierīces, jūs uzzināsiet, kas patiesībā notiek iekšpusē: divas spoles klusi tirgo enerģiju caur neredzamu magnētisko tiltu, pieradinot mežonīgi augsta-sprieguma strāvu, lai tālrunis uzlādētos, ledusskapis darbotos un apgaismojums paliktu ieslēgts.

Tās ir izturīgas, uzticamas iekārtas, taču tās iztur nopietni bīstamu enerģiju. Izturieties pret viņiem ar cieņu-nekāpiet uz tiem, nerakieties tuvumā, turiet augus brīvā vietā, lai tie varētu piekļūt-un, ja kaut kas izskatās neparasts, ļaujiet profesionāļiem ar to rīkoties.

Tāds ir transformatora stāsts īsumā. Diezgan glīti, kā kaut kas tik parasts nodrošina modernu dzīvi gludu, vai ne?

Sazinieties tagad