Презентация на тему Трансформатор.Передача электрической энергии на расстояние.

• 1 слайд

  Презентация на тему
  Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние.
  

• 2 слайд

  Назначение трансформаторов
  Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется с помощью трансформаторов.
  Впервые трансформаторы были использованы в 1878 г. русским ученым П. Н. Яблочковым для питания изобретенных им электрических свечей – нового в то время источника света.
  
  

• 3 слайд

  Устройство трансформатора
  Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками.
  
  

• 4 слайд

  Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Другая обмотка, к которой присоединяют нагрузку, т.е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной.
  Условное обозначение трансформатора
  

• 5 слайд

  Трансформатор на холостом ходу
  Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке.
  

• 6 слайд

  Мгновенное значение ЭДС индукции e в любом витке первичной или вторичной обмотки одинаково. Согласно закону Фарадея оно определяется формулой
  e = -Ф’,
  где Ф’ – производная потока магнитной индукции по времени.
  

• 7 слайд

  Если Ф = Фm cos ωt, то
  Ф’ = -ωФm sin ωt.
  Следовательно,
  e = ωФm sin ωt,
  или
  e = Εm sin ωt,
  где Εm = ωФm – амплитуда ЭДС в одном витке.
  

• 8 слайд

  В первичной обмотке, имеющей N1 витков, полная ЭДС индукции e1 равна N1e. Во вторичной обмотке полная ЭДС индукции e2 равна N2e (N2 – число витков этой обмотки). Отсюда следует, что
  e1 N1
  e2 N2
  – = – .
  

• 9 слайд

  Обычно активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен модулю ЭДС индукции.
  |u1| ≈ |e1|.
  При разомкнутой вторичной обмотке трансформатора ток в ней не течет и имеет место соотношение
  |u2| = |e2|.
  

• 10 слайд

  Мгновенные значения ЭДС e1 и e2 изменяются синфазно, поэтому их отношение можно заменить отношением действующих знаний E1 и E2 этих ЭДС или, учитывая равенства |u1| ≈ |e1| и |u2| = |e2|, отношением действующих значений напряжений U1 и U2:
  U1 E1 N1
  U2 E2 N2
  – ≈ – = – = K.
  

• 11 слайд

  Величина K называется коэффициентом трансформации. При K > 1 трансформатор является понижающим, а при K < 1 – повышающим.
  

• 12 слайд

  Работа нагруженного трансформатора
  Если к концам вторичной обмотки присоединить цепь, потребляющую электроэнергию, или, как говорят, нагрузить трансформатор, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю. Появившийся ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который уменьшает изменения магнитного потока в сердечнике.
  

• 13 слайд

  Но уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока должно, в свою очередь, уменьшить ЭДС индукции в первичной обмотке. Однако это невозможно, так как |u1| ≈ |e1|. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. Его амплитуда возрастает таким образом, чтобы восстановить прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока.
  

• 14 слайд

  Увеличение силы тока в цепи первичной обмотки происходит в соответствии с законом сохранения энергии: отдача электроэнергии в цепь, присоединенную ко вторичной обмотке трансформатора, сопровождается потреблением от сети такой же энергии первичной обмоткой. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, приблизительно равна мощности во вторичной цепи:
  U1I1 ≈ U2I2,
  U1 I2
  U2 I1
  – ≈ – .
  

• 15 слайд

  Это означает, что, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).
  

• 16 слайд

  Передача электроэнергии
  Потребители электроэнергии имеются повсюду. Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топливо- и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.
  

• 17 слайд

  Передача энергии связана с заметными потерями. Дело в том, что электрический ток нагревает провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля-Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой
  Q = I2Rt,
  где R – сопротивление линии.
  

• 18 слайд

  При очень большой длине линии передача энергии может стать экономически невыгодной. Значительно снизить сопротивление линии практически весьма трудно. Поэтому приходится уменьшать силу тока.
  

• 19 слайд

  Так как мощность тока пропорциональна произведению силы тока на напряжение, то для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Так, в высоковольтной линии передачи Волжская ГЭС – Москва и некоторых других используют напряжение 500 кВ. Между тем генераторы переменного тока строят на напряжения, не превышающие 16-20 кВ.
  

• 20 слайд

  Более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генераторов. Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы.
  Для непосредственного использования электроэнергии в двигателях электропривода станков, в осветительной сети и для других целей напряжение на концах линии нужно понизить. Это достигается с помощью понижающих трансформаторов.
  

• 21 слайд

  Обычно понижение напряжения и соответственно увеличение силы тока происходят в несколько этапов. На каждом этапе напряжение становится все меньше, а территория, охватываемая электрической сетью, - все шире.
  Повышающий
  трансформатор
  
  
  Понижающий
  трансформатор
  
  Понижающий
  трансформатор
  
  
  Понижающий
  трансформатор
  
  
  
  
  11 кВ
  110 кВ
  35 кВ
  6 кВ
  Генератор
  Линия
  передачи
  Линия
  передачи
  Линия
  передачи
  К потребителю
  6 кВ
  6 кВ
  35 кВ
  35 кВ
  220 В
  220 В
  220 В
  220 В
  Схема передачи и распределения электроэнергии
  

• 22 слайд

  При очень высоком напряжении между проводами начинается разряд, приводящий к потерям энергии. Допустимая амплитуда переменного напряжения должна быть такой, чтобы при заданной площади поперечного сечения провода потери энергии вследствие разряда были незначительными.
  

• 23 слайд

  Thanks for Attention 