Máy biến áp là gì?

Một máy biến áp gồm hai cuộn dây đặt cạnh nhau, quấn trên cùng một lõi sắt. Trong máy biến áp một bước, số vòng của cuộn thứ hai trong số các cuộn dây này nhiều hơn cuộn thứ nhất, chẳng hạn n lần. Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn thứ nhất tạo ra từ thông biến thiên theo thời gian trong cuộn này. Từ thông này ở cuộn thứ hai tạo ra từ thông lớn hơn n lần khi nó đi qua nhiều vòng của cuộn dây hơn. Như vậy, tốc độ biến thiên của tổng từ thông ở cuộn thứ hai theo thời gian lớn hơn cuộn thứ nhất n lần. Theo định luật Faraday, điều này có nghĩa là điện áp ở cuộn thứ hai lớn hơn ở cuộn thứ nhất n lần (ε = N.dΦ / dt).

Máy biến áp là gì?

Ngược lại, cường độ dòng điện trong cuộn thứ hai giảm n lần dòng thứ nhất. Nó phải là sức mạnh đó. P = VI, có tính đến tổn thất máy biến áp. được bảo tồn. Máy biến áp được đặt trong hộp chứa đầy dầu. Mục đích của dầu là vừa để giữ ẩm, có thể gây ra sự cố trong quá trình truyền lực, vừa để cách điện các cuộn dây với thành hộp khỏi bị bắn tung tóe. Yếu tố chính quyết định giá thành và các mức điện áp có thể đạt được trong máy biến áp là vấn đề cách điện này. Ngược lại, ở máy biến áp bậc hai, số vòng dây ở cuộn thứ hai ít hơn cuộn thứ nhất.

Do đó, họ hạ thấp điện áp thay vì tăng nó lên. Chức năng này của máy biến áp, thoạt nghe có vẻ hơi bí ẩn, nhưng lại có phần giống với chức năng của bánh răng. Cũng giống như mômen truyền từ bánh xe nhỏ sang bánh xe lớn hơn, bán kính và do đó số răng, giả sử n lần, tăng lên n lần, nhưng trong khi đó vận tốc góc giảm theo cùng một tỷ lệ, trong khi công suất, nhân với mômen và vận tốc góc, không đổi: tương tự ở đây. Hoặc, bằng một phép tương tự thủy lực, giống như máy bơm thủy lực và thang máy Một bình kín chứa đầy chất lỏng không nén được chỉ có hai cửa ra piston, một cái có diện tích bề mặt gấp n lần cái kia; Khi chúng ta tác dụng một lực F lên pittông nhỏ thì lực F gấp n lần tác dụng lên bề mặt của pittông lớn, do sự phân bố chính xác của áp suất trong chất lỏng (Định luật Pascal).

Nhưng mặt khác, để lực lớn truyền đi d, ta cần dời điểm tác dụng lực nhỏ n lần d. Vì vậy công suất và năng lượng được bảo toàn. Do cấu trúc đơn giản và tiết kiệm chi phí này của máy biến áp, tương tự như bánh răng hoặc máy bơm thủy lực, việc tăng hoặc giảm điện áp xoay chiều dễ dàng hơn nhiều so với việc làm điều này với điện áp một chiều. Tuy nhiên, hiện nay có các thiết bị ‘trạng thái rắn’ chuyển đổi điện áp DC với hiệu suất cao, giống như máy biến áp làm với AC. Nhưng vào đầu thế kỷ trước công nghệ này không tồn tại. Trong khi công ty của Edison đang bắt đầu phân phối điện DC. Đây là lý do chính tại sao các cuộc chiến hiện tại giữa hai công ty dẫn đến chiến thắng của AC sau khi điện áp AC do Tesla phát triển được công ty đối thủ Westinghouse áp dụng. Đây là cách điện đến ổ cắm của chúng tôi.

Trung tâm máy biến áp

Một máy phát điện điển hình hoạt động trong các nhà máy điện lớn. Giả sử rằng với hiệu điện thế 33,3 kV, nó cung cấp dòng điện 15 kA cho một nhóm tải gồm toàn điện trở. Máy phát điện ở trạng thái này. Nó tạo ra công suất P = 500Mw = 5×10 8 J / s. Để cơ năng trong tuabin biến đổi thành cơ năng điện năng với hiệu suất 100%. Giá trị thực gần 99%. Mô-men xoắn mà tuabin phải cung cấp; Vì tốc độ quay là 3000 vòng / phút = 50 vòng / s = 100Π rad / s; Từ quan hệ P = ωT, T = (5×10 8 J / s) / (100Π rad / s) = 159 kN.m (kilo Newton-mét). Nếu chiều dài trung bình của các cánh là L = 30 cm thì tác dụng lên chúng một lực F = T / L = 159 / 0,3 = 530 kN; nghĩa là, trọng lượng của khối lượng 54 tấn…

Với 500 MW đang sử dụng; Trong khi mức tiêu thụ năng lượng điện hàng ngày của một ngôi nhà là 2,5-3,5 kWh, vì yêu cầu điện năng tối đa là 2,5-3,0 kW, giả sử ngôi nhà có thể được cung cấp điện từ 2 kWh đến 250.000 ngôi nhà. Tuy nhiên, vì lý do an toàn và môi trường, các nhà máy điện được thiết lập xa khu dân cư hoặc gần các nguồn năng lượng khó vận chuyển. Ngoài ra, vì người tiêu dùng tiềm năng sống ở các khu định cư khác nhau, nên sức mạnh phải được truyền đến chân của mỗi người. Mặt khác, tổn thất gặp phải trên đường trong quá trình truyền tải một công suất nhất định sẽ giảm theo tỷ lệ nghịch của điện áp. Do đó, để giữ cho tổn thất truyền tải ở mức tối thiểu, trước tiên, điện áp 33,3 kV ở đầu ra máy phát được tăng lên mức rất cao: 380 hoặc 765 kV, thậm chí 1 triệu vôn. Quá trình này được thực hiện tại trạm biến áp chính ở đầu ra của nhà máy.