87. Трансформатор Преобразует переменный ток: изменяются напряжение и сила тока, не изменяются мощность и частота I2. Изобрел в1878 г.—П. Н. Яблочков. В 1882 г.—И. Ф. Усагин усовершенствовал. Первые высокочастотные трансформаторы - Н. Тесла в 1891 г. Устройство 1. Замкнутый сердечник (магнитопровод): набор пластин из трансформаторной стали. 2. Две обмотки: первичная (к генератору) и вторичная (к нагрузке). Принцип действия основан на законе электромагнитной индукции. 1.Работа в режиме холостого хода, т. е. без нагрузки. В этом выводе: е - мгновенное значение ЭДС; - Ф и e сдвинуты по фазе на Е - амплитудное , . значение ЭДС; , k - коэффициент трансформации. Эффект трансформации возникает из-за неодинакового количества витков в первичной и вторичной обмотках! При холостом ходе трансформатор потребляет из сети небольшую энергию, которая затрачивается на перемагничивание его сердечника. 2. Работа под нагрузкой. k>1 - понижающий k<1 - повышающий При включении во вторичную цепь нагрузки R в ней возникает ток I2 той же частоты, что и ток I1. Напряжение во вторичной цепи . Т.к. участки нагрузки присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора параллельно, то при увеличении нагрузки сопротивление уменьшается, а сила тока согласно закону Ома увеличивается. Значит, напряжение на нагрузке уменьшается. Магнитное поле тока I2 приводит к размагничиванию катушки, ее индуктивное сопротивление уменьшается, следовательно, при неизменном напряжении в первичной обмотке сила тока в ней увеличивается. Потери энергии в трансформаторе. Потери энергии в трансформаторе складываются из: - потерь на нагревание обмоток; Поэтому обмотки делаются из меди. - потерь на нагревание сердечника; Поэтому сердечник делается наборным, все пластины изолированы. - потери на перемагничивание сердечника; Сердечник выполняется из мягкой трансформаторной стали. При правильной конструкции КПД трансформатора 97—99%. Чем больше мощность, тем больше КПД. КПД η 97—99%. Производство электроэнергии. Осуществляется производство в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов. Электростанции: тепловые (ТЭЦ) и гидроэлектрические (ГЭС), атомные (АЭС). Существуют также приливные, ветровые. Источники энергии ТЭЦ: уголь, газ, мазут, сланцы, торф. ГЭС используют потенциальную энергию воды. Атомные электростанции – тепловые станции, но использующие вместо энергии сгорающего органического топлива энергию распада атомов. 1- генератор переменного тока; 2- повышающие трансформаторы; 3-линия электропередачи (ЛЭП); 4, 5, 6, 7—понижающие трансформаторы Потери энергии в линии Теплота, выделяемая током на ЛЭП, .Сопротивление ЛЭП . Мощность в цепи переменного тока Следовательно: . и Из этой формулы видно, что для уменьшения Q нужно либо увеличить S, что экономически невыгодно, либо увеличить напряжение. Используются повышающие трансформаторы. Использование электроэнергии Промышленность, транспорт, сельское хозяйство, бытовое потребление (освещение, холодильники, телевизоры). Большая часть электроэнергии превращается в механическую (электродвигатели), 1/3 используется на технические цели (электросварка, плавление, электролиз и т. п.).