Transformatori un jauda: efektivitāte atklāta

Vai esat kādreiz pamanījis, ka jūsu klēpjdatora lādētājam ir tik smaga "ķieģeļa" lieta, bet tālruņa lādētājs ir tikai mazs plakans spraudnis? Izrādās, ka aiz tā slēpjas šis ļoti vecais, bet izcilais izgudrojums: transformators. Godīgi sakot, tas ir viens no klusajiem varoņiem, kas liek visai mūsu mūsdienu elektriskajai pasaulei darboties.

Liela problēma ar elektrību ir tā nokļūšana no elektrostacijas, kas atrodas simtiem jūdžu attālumā, pie sienas kontaktligzdas, nezaudējot lielāko daļu. Elektrības vadi ir kā patiešām garas, šauras šļūtenes{1}}pārāk daudz strāvas, un tās uzkarst kā traki, izšķērdējot tonnas enerģijas kā siltumu. Tieši tur transformators izglābj dienu.

Tas būtībā ļauj inženieriem spēlēties ar elektrības "spiedienu" (tas ir spriegums), lai viņi varētu efektīvi nosūtīt enerģiju lielos attālumos un pēc tam droši izsaukt to atpakaļ, pirms tā nonāk jūsu mājā. Bez šī trika mūsu elektrotīkls būtu pārāk izšķērdīgs (un, godīgi sakot, tas būtu neiespējams mērogā).

Attēlojieties, kā mēģināt no tālā ezera novadīt ūdeni uz jūsu pilsētu, izmantojot vienu īpaši-garu, plānu dārza šļūteni. Brīdī, kad tas nonāks pie jums, visas berzes dēļ jūs tik tikko notecētu. Elektroenerģijai ir tieši tāda pati problēma lielos attālumos.

Katram vadam ir pretestība{0}}tā veida "saķer" plūstošos elektronus. Jo vairāk strāvas jūs izvadāt cauri (lielāks ampērs), jo vairāk siltuma jūs iztērējat. Ja mēs mēģinātu sūtīt pilsētas-līmeņa jaudu tieši no rūpnīcas ar normālu spriegumu, lielākā daļa tās tikai sasildītu vadus, nevis sasniegtu mājas. Agrīnie elektriskie cilvēki smagi ietriecās šajā sienā, un tas lika viņiem radoši darboties.

Elektroenerģijai ir divas galvenās lietas: strāva ("plūsma" vai kustība) un spriegums ("spiediens", kas to nospiež). Pati jauda pamatā ir strāva × spriegums-, tāpēc jūs varat nodrošināt tādu pašu enerģijas daudzumu divos ļoti dažādos veidos.

Daudz strāvas + zema sprieguma=tauki, lēna upe (daudz atkritumu attālumā)

Zema strāva + augsta sprieguma=vāja, augsta spiediena{2}}strūkla (daudz mazāk atkritumu)

Elektroenerģijas uzņēmumi izdomāja: palieliniet spriegumu garam braucienam. Tas nozīmē daudz mazāku strāvu, tādējādi mazāk siltuma zudumu līnijās. Izcili, vai ne? Bet tad laukos kliedz ļoti-augstsprieguma-elektrība,-noteikti tas nav kaut kas tāds, ko vēlaties pievienot tosterim. Tāpēc mums ir nepieciešams veids, kā to atkal samazināt.

Transformators būtībā ir sprieguma mainītājs. Nav kustīgu detaļu, nav greznas elektronikas pamata daļās,{1}}tikai divas stiepļu spoles, kas aptītas ap kopīgu dzelzs serdi. Spoles pat nepieskaras viena otrai. Tātad, kā jauda pāriet no viena uz otru?

Tas viss pateicoties elektromagnētiskajai indukcijai + maiņstrāvai (AC). Maiņstrāva pastāvīgi maina virzienu ļoti ātri, kas rada pulsējošu magnētisko lauku ap pirmo spoli (“primāro”). Šis mainīgais magnētiskais lauks pārvietojas cauri dzelzs kodolam un "satricina" elektronus otrajā spolē ("sekundārajā"), inducējot tur pilnīgi jaunu strāvu. Elektrība šķērsoja gaisa spraugu bez vadiem, kas tos savienoja-diezgan mežonīgi, ja tā padomā.

Maģiskā attiecība? Cik reizes katra spole ir uztīta. Vairāk pagriezienu sekundārajā pusē=augstāks spriegums (solis-uz augšu). Mazāk apgriezienu=zemāks spriegums (solis-uz leju). Tieši tā tas arī ir. Pielāgojiet pagriezienus, kontrolējiet spiedienu.

Pastipriniet{0}}transformatorusdzīvo elektrostaciju tuvumā. Tie izmanto ģenerēto spriegumu un paaugstina to līdz traki augstam līmenim (dažreiz simtiem tūkstošu voltu), lai tas varētu pārslēgties pāri pārvades līnijām gandrīz bez zudumiem.

Pakāpju{0}}transformatoridarīt pretējo. Tie sāk darboties, kad jauda tuvojas-lielās apakšstacijas samazina to līdz vidējam līmenim, lai nodrošinātu sadali pilsētā, pēc tam mazākās stacijās uz ielas samazina to līdz pazīstamajam 120 V vai 220–240 V, ko izmanto jūsu mājās.

Tas ir kā stafetes sacīkstes ar sprieguma sadalījumu{0}}:

Spēkstacijas ražo elektroenerģiju → milzīgs solis{0}}transformatori kloķa spriegums debesis-augsts.

Augstsprieguma{0}}līnijas (tie milzīgie metāla torņi visur) nes to simtiem jūdžu.

Sasniedz jūsu apgabalu → apakšstacija ar lieliem{0}}pakāpju transformatoriem pazemina to vietējai sadalei.

Pēdējais solis uz jūsu bloka → uz staba{0}}uzstādīta kanna vai zaļā paliktņa-uzmontēta kaste nolaiž to drošas mājsaimniecības līmenī.

Jūs noteikti esat gājis garām apakšstacijām (lieliem iežogotiem pagalmiem, zīmēm “Bīstami: augstspriegums”), neapzinoties, ka tās būtībā ir milzīgas sprieguma{0}}pakāpju centrmezgli.

Paskatieties uz komunālo pakalpojumu stabiem-vai redzat tās pelēkās cilindriskās kannas augšpusē? Tie ir sadales transformatori, kas apkalpo dažas mājas. Vietās ar apraktām rindām tās ir lielas zaļas metāla kastes, kas atrodas kāda pagalmā uz betona paliktņa. Tas pats darbs, cits izskats.

Viņi parasti dungojas klusi,{0}}tas ir normāli. Tomēr, ja kāds sāk skaļi, dusmīgi zumēt, tas var būt pēdējās kājas.

Šis lielais klēpjdatora "ķieģelis" ir tikai neliels{0}}pakāpju transformators (kā arī moderna elektronika). Tas aizņem sienas spriegumu un samazina to līdz tādam, kādu vēlas jūsu klēpjdators. Tālruņu lādētāji tagad dara to pašu, taču tie ir ārkārtīgi mazi un efektīvi, pateicoties labākai tehnoloģijai-vairs nav nepieciešams liels smags dzelzs kodols.

Tāpēc nākamreiz, kad kaut ko pievienosit, piešķiriet transformatoram nedaudz garīgi{0}}pieci. Tas ir neapdziedātais starpnieks, kas jau vairāk nekā gadsimtu ir klusi padarījis iespējamu mūsu elektrificēto dzīvi. Diezgan glīti, kad apstājies un padomā.

Sazinieties tagad