Что такое трансформатор?

Как работает трансформатор?
Почему электростанции передают электричество при таких высоких напряжениях?

Что вы считаете величайшим научным открытием или изобретением всех времен? Для некоторых именно открытие электричества Бенджамином Франклином, находится в верхней части списка. В конце концов, без электричества, наша жизнь была бы кардинально другой.


Вы когда-нибудь задумывались о том, как электричество передаётся от электростанции до Вашего дома? Простое подключение электронных приборов в ближайшую розетку — это удобно и мы часто воспринимаем такое положение вещей как должное. Однако, путь электричества в эти маленькие дырочки в стене — большое и увлекательное путешествие.

Если вы когда-либо видели объекты, расположенные в верхней части столбов или большие коробки, размещённые возле зданий, то вы знакомы с некоторыми из самых важных частей машин в системе, которая обеспечивает энергию для вашего дома. Эти машины называются трансформаторы. Нет, они не превращаются в супергероев время от времени, но именно они производят необходимые манипуляции с энергией!

Трансформаторы — это электрические машины, которые изменяют напряжение электроэнергии из одного в другое. Напряжение является мерой электрической силы, которая толкает электроны по цепи. В некоторых случаях трансформаторы могут использовать электроэнергию на более низком напряжении, чтобы изменить напряжение на более высокое. Такие трансформаторы называют повышающими.

Большинство трансформаторов, тем не менее, являются понижающими. На них поступает электроэнергия с высоким напряжении и преобразуется в более низкое напряжение. Это очень важный шаг в процессе поставки энергии к конечному потребителю, так как электричество, которое поступает от электростанции имеет крайне высокое напряжение, которое не подходит для использования в обычном доме рядового потребителя.

Например, линия электропередачи от электростанции может направлять электроэнергию при 400 000 или даже 750 000 вольт. Электричество отправляется при таких высоких напряжениях не спроста. Всё дело в том, что часто необходима доставка энергии на большие расстояния. Использование более высокого напряжения позволяет свести к минимуму потери энергии при доставке.

В определенных местах, которые называют электрические подстанции, мощные трансформаторы понижают высокие напряжения, адаптируя параметры тока для конечных потребителей. Вы когда-нибудь видели электроподстанции возле своего дома? Обычно их можно определить по наличию множества электрических линий и оборудования, в том числе и трансформаторов.

Понижающие трансформаторы на подстанциях понизят высокое напряжение в диапазоне от 7,200 вольт. Когда электричество доходит до Вашего района, трансформаторы на верхней части опор ЛЭП или расположенные на земле, уменьшают напряжение электроэнергии до 220-240 вольт, чтобы можно было использовать в обычном доме. Некоторые мощные электрические приборы, такие как водонагреватели, печи и кондиционеры, будут использовать 220-240 вольт, в то время как большинство других небольших потребителей энергии трансформируют напряжение в более низкое, 110-120 вольт.

Но как в трансформаторе происходит вся эта электрическая магия? Всё это напрямую связано с простыми законами физики. Преобразователи работают на основе колебаний электрического тока, который протекая через первичную катушку трансформатора (первичный ток) создаёт магнитное поле. Колебания магнитного поля создают ток (вторичный ток) в катушке на выходе, благодаря процессу, называемому электромагнитной индукции.

Чтобы сделать этот процесс более эффективным, провода на входе и выходе трансформатора намотаны в петли или обёрнуты вокруг специальных железных основ. Если первичные и вторичные катушки имеют одинаковое количество петель или витков, напряжение будет одинаковым в каждой из них. Однако, если вторичная катушка содержит меньшее или большее количество петель или витков, то вторичное напряжение будет больше или меньше первичного.

Например, если первичная катушка имеет 10 витков, а вторичная обмотка только один виток, то трансформатор снизит напряжение первичной обмотки с коэффициентом 10. Так электроэнергия, поступающая в трансформатор при 1000 вольт покинет устройство с показателем напряжения в 100 вольт.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .