Трансформатор. Производство, передача и потребление электроэнергии

Трансформатором называют прибор, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Принцип действия трансформатора основан на использовании явления электромагнитной индукции.

Трансформатор состоит из замкнутого ферромагнитного сердечника (магнитопровода), на который надеты две катушки с обмотками из медной изолированной проволоки, содержащие различное число витков. Ту обмотку, которую подключают к источнику переменного тока, называют первичной, а ту, к которой подключаются потребители электроэнергии называют вторичной. Формула для определения коэффициента трансформации выводится при разомкнутой вторичной обмотке:

,

где N₁ и N₂ – соответственно число витков первичной и вторичной обмоток.

При замыкании вторичной обмотки трансформатора на потребителя энергии увеличение силы тока в цепи первичной обмотки происходит в соответствии с законом сохранения энергии: отдача электроэнергии в цепь, присоединяемую ко вторичной обмотке трансформатора, сопровождается потреблением от сети такой же энергии первичной обмоткой.

В современных мощных трансформаторах суммарные потери непревышают 2–3 %.

Проблема обеспечения энергией уже в самое ближайшее время станет одной из наиболее острых среди глобальных проблем человечества. Более 60% энергии вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС) на органическом топливе (уголь, нефтепродукты, газ, торф), примерно 18% - на атомных (АЭС) и гидроэлектростанциях (ГЭС), а остальные 2% - на солнечных, ветровых, геотермальных и прочих электростанциях.

Производство электрической энергии в России концентрируется преимущественно на крупных электростанциях. Потребители электрической энергии – промышленность, строительство, электрифицированный транспорт, сельское хозяйство, сфера бытового обслуживания расположены в городах и сельской местности. Центры потребления электроэнергии, как правило, удалены от ее источников зачастую на расстояния в сотни и даже тысячи километров и распределены на значительной территории. В связи с этим возникает задача транспортирования электроэнергии от станций к потребителям. Эту задачу выполняют электрические сети, состоящие из линий электропередачи (ЛЭП) и подстанций.

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

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

Поиск по сайту: