Презентация на тему "Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Презентация на тему

  Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние.

• 
  Слайд 2

  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.

• 
  Слайд 3

  Устройство трансформатора

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

• 
  Слайд 4
  

  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

• 
  Слайд 5

  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.

• 
  Слайд 6
  

  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.

• 
  Слайд 7
  

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

• 
  Слайд 8
  

  В первичной обмотке, имеющей N1витков, полная ЭДС индукции e1 равна N1e. Во вторичной обмотке полная ЭДС индукции e2равна N2e (N2 – число витков этой обмотки). Отсюда следует, что e1N1 e2N2 – = – .

• 
  Слайд 9
  

  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|.

• 
  Слайд 10
  

  Мгновенные значения ЭДС e1и e2изменяются синфазно, поэтому их отношение можно заменить отношением действующих знаний E1и E2этих ЭДС или, учитывая равенства |u1| ≈ |e1| и |u2| = |e2|, отношением действующих значений напряжений U1и U2: U1E1 N1 U2E2 N2 – ≈ – = – = K.

• 
  Слайд 11
  

  Величина Kназывается коэффициентом трансформации. При K > 1 трансформатор является понижающим, а при K

• 
  Слайд 12

  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.

• 
  Слайд 13
  

  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.

• 
  Слайд 14
  

  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, U1I2 U2I1 – ≈ – .

• 
  Слайд 15
  

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

• 
  Слайд 16

  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.

• 
  Слайд 17
  

  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.

• 
  Слайд 18
  

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

• 
  Слайд 19
  

  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.

• 
  Слайд 20
  

  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.

• 
  Слайд 21
  

  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

• 
  Слайд 22
  

  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.

• 
  Слайд 23

  Thanks for Attention 