Transformátory a výkon: Odhalená účinnosť

Všimli ste si niekedy, že vaša nabíjačka notebooku má tú ťažkú ​​„tehlu“, ale vaša nabíjačka telefónu je len malá plochá zástrčka? Ukázalo sa, že za tým je tento super starý, ale skvelý vynález: transformátor. Je to úprimne jeden z tichých hrdinov, vďaka ktorým skutočne funguje celý náš moderný elektrický svet.

Veľkým problémom elektriny je dostať ju z elektrárne vzdialenej stovky kilometrov do vašej zásuvky bez toho, aby ste cestou stratili väčšinu. Elektrické vedenia sú ako naozaj dlhé tenké hadice-pretláčajú cez ne príliš veľa prúdu a zohrievajú sa ako šialené, čím sa míňajú tony energie ako teplo. To je miesto, kde transformátor zachraňuje situáciu.

V podstate umožňuje inžinierom hrať sa s „tlakom“ elektriny (to je napätie), aby mohli efektívne posielať energiu na veľké vzdialenosti a potom ju bezpečne vytočiť späť skôr, ako zasiahne váš dom. Bez tohto triku by bola naša elektrická sieť príliš nehospodárna (a úprimne povedané, v meradle je to trochu nemožné).

Predstavte si, ako sa snažíte vytlačiť vodu zo vzdialeného jazera do vášho mesta pomocou jednej super{0}}dlhej, tenkej záhradnej hadice. Kým sa k vám dostane, kvôli všetkému treniu by ste sotva dostali kvapku. Elektrina má presne rovnaký problém na veľké vzdialenosti.

Každý drôt má odpor,{0}}akoby „chytí“ prúdiace elektróny. Čím viac prúdu prechádzate (vyššie ampéry), tým viac tepla stratíte. Ak by sme sa pokúsili poslať mestskú-elektrinu priamo z elektrárne pri normálnom napätí, väčšina z nich by namiesto toho, aby sa dostala do domácností, len zahriala káble. Prví elektrikári tvrdo narazili na túto stenu a to ich prinútilo byť kreatívny.

Elektrina má dve hlavné veci: prúd ("tok" alebo množstvo pohybu) a napätie ("tlak", ktorý ju tlačí). Samotné napájanie je v podstate prúd × napätie-, takže rovnaké množstvo energie môžete dodať dvoma veľmi odlišnými spôsobmi.

Veľa prúdu + nízkeho napätia=tuku, pomalá rieka (veľa odpadu na vzdialenosť)

Nízkoprúdový + vysokonapäťový=tenký, vysokotlakový-prúd (oveľa menej odpadu)

Energetické spoločnosti prišli na to: zvýšiť napätie na dlhú cestu. To znamená oveľa nižší prúd, teda oveľa menšie tepelné straty vo vedení. Geniálne, však? Ale potom máte super{2}}vysoké{3}}elektrické napätie, ktoré kričí po celej krajine-rozhodne nie niečo, čo by ste chceli zapojiť do hriankovača. Takže potrebujeme spôsob, ako to vrátiť späť.

Transformátor je v podstate menič napätia. Žiadne pohyblivé časti, žiadna luxusná elektronika v základoch-len dve cievky drôtu omotané okolo spoločného železného jadra. Cievky sa navzájom ani nedotýkajú. Ako teda skáče sila z jedného na druhého?

To všetko vďaka elektromagnetickej indukcii + striedavý prúd (AC). AC neustále super rýchlo mení smer, čo vytvára pulzujúce magnetické pole okolo prvej cievky ("primárnej"). Toto meniace sa magnetické pole prechádza cez železné jadro a "trasie" elektrónmi v druhej cievke ("sekundárnej"), čím tam indukuje úplne nový prúd. Elektrina prešla vzduchovou medzerou bez toho, aby ich spájali-dosť divoké, keď sa nad tým zamyslíte.

Magický pomer? Koľkokrát je každá cievka navinutá. Viac otočí na sekundárnej strane=vyššie napätie na výstupe (krok-nahor). Menej otáčok=nižšie napätie (krok-nadol). To je doslova všetko. Nastavte otáčky, ovládajte tlak.

Zvýšte{0}}transformátorybývať v blízkosti elektrární. Zoberú generované napätie a zvýšia ho na šialene vysoké úrovne (niekedy až stovky tisíc voltov), ​​takže môže prechádzať cez prenosové vedenia takmer bez straty.

Zníženie-transformátorovurobiť opak. Začínajú fungovať, keď sa prúd približuje-veľké v rozvodniach ho znížia na strednú úroveň pre distribúciu v meste, potom menšie na vašej ulici znížia napätie na 120 V alebo 220 – 240 V, ktoré máte doma.

Je to ako štafetový beh s-vypnutým napätím:

Elektráreň generuje elektrinu → obrie{0}}transformátory zvyšujúce napätie-nahor.

Vedenia vysokého{0}}napätia (tie obrovské kovové veže všade) ho prenášajú stovky kilometrov.

Dosahuje vašu oblasť → rozvodňa s veľkými-transformátormi nadol ju znižuje pre miestnu distribúciu.

Posledný krok na vašom bloku → na tyči-namontovanú plechovku alebo zelenú podložku-pripevnenú krabicu na bezpečnú úroveň domácnosti.

Určite ste prešli popri rozvodniach (veľké oplotené dvory, nápisy „Nebezpečenstvo: Vysoké napätie“) bez toho, aby ste si uvedomili, že ide v podstate o gigantické uzly so znižovaním napätia-.

Pozrite sa na stĺpy,{0}}vidíte tie sivé valcové plechovky pri vrchu? Sú to distribučné transformátory, ktoré obsluhujú niekoľko domov. Na miestach so zakopanými líniami sú to veľké zelené kovové škatule, ktoré stoja niekomu na dvore na betónovej podložke. Rovnaká práca, iný vzhľad.

Zvyčajne potichu bzučia,-to je normálne. Ak však niekto začne vydávať hlasné, nahnevané bzučanie, môže byť na posledných nohách.

Táto mohutná „tehla“ notebooku je len mini transformátor{0}}nadol (plus nejaká moderná elektronika). Vezme napätie v stene a zníži ho na to, čo váš laptop chce. Nabíjačky telefónov teraz robia to isté, ale sú šialene malé a efektívne vďaka lepšej technológii-už nepotrebujete veľké ťažké železné jadro.

Keď teda nabudúce niečo zapojíte, dajte transformátoru trochu mentálnej{0}}päťky. Je to nespevný prostredník, ktorý po viac ako storočie potichu umožňuje náš elektrifikovaný život. Celkom pekné, keď sa zastavíte a premýšľate o tom.

Kontaktujte teraz