Trafod ja võimsus: tõhususe suurendamine

Siin on asi: elekter kaotab tegelikult energiat juhtmete kaudu liikudes. Metallkaablid võitlevad vastu takistusega -, nagu hõõrdumine. Kujutage ette, et libisete sokkides üle vaiba; see takistus muudab kasuliku energia raisatud soojuseks. Kui prooviksite tavalist majapidamiselektrit pikkade vahemaade taha lükata, kaotaksite suurema osa sellest soojusena ja juhtmed läheksid ohtlikult kuumaks.

Niisiis, kuidas kommunaalteenused selle lahendavad? Nad tõstavad "rõhku" -, mida me nimetame pingeks. Mõelge sellele nagu vesi torus: kõrgem rõhk võimaldab suruda sama koguse vett väiksema vaevaga palju kaugemale. Sellepärast kannavad elektriliinid pikka aega naeruväärselt kõrge pingega elektrit. Seejärel vähendavad trafod vahetult enne teie koju jõudmist selle rõhu ohutule tasemele, et teie röster ei plahvataks.

Elektrienergia saatmine kaugel asuvast elektrijaamast oma naabruskonda ei ole lihtne. Liikudes muudab takistus suure osa sellest energiast soojuseks. Kui saadaksime selle tavalise majapidamispingega (umbes 120 volti), läheks üle 90% võimsusest soojusena kaotsi, enne kui see teie linna lähedale jõuaks.

Kaval lahendus? Tõstke pinget - mõnikord 115 000 voltini või rohkem -, samal ajal voolu langetades. Kuna võimsus on põhimõtteliselt pinge korda vool, saate sama energiat tarnida palju väiksema "vooluga". Väiksem vool tähendab vähem hõõrdumist juhtmete vastu, seega kulub vähem soojust. Need suured "Kõrgepinge" hoiatussildid ülekandetornidel ei ole ainult ohutuse tagamiseks -, vaid on tegelikult nutikas viis energiat säästa.

Muidugi ei saa te lihtsalt 115 000 volti otse oma majja puhuda. Siin tulevadki sisse trafod. Need toimivad nagu jalgratta elektrivarustus, vahetades sõiduks kõrgepinge/madala voolu ja tegeliku kasutuse korral madalpinge/kõrgema voolu vahel - ning teevad seda ilma liikuvate osadeta.

Pilt rattaga ülesmäge sõitmas. Suurema tõukejõu saamiseks vahetate käike, et vahetada kiirust. Trafod töötavad sarnase idee järgi, kuid kiiruse ja pöördemomendi asemel vahetavad nad elektrivoolu (amprid) rõhu (voltide) vastu.

See kõik taandub kahes sees olevas mähises olevate traadisilmuste arvule. Rohkem silmuseid väljundi poolel tähendab kõrgemat pinget (samm{1}}üles). Vähem silmuseid tähendab madalamat pinget (samm-alla). See lihtne "ülekandearv" võimaldab neil pinget tõhusalt muuta ilma mehaaniliste osadeta.

Umbes nii, kuidas reis töötab:

Elektrijaamas: astme{0}}kõrgendatud trafod suurendavad pinget pika-vahemaasõidu jaoks.

Suurtes alajaamades: suured trafod vähendavad selle kohaliku piirkonna jaoks keskmise tasemeni.

Naabruses asuvatel postidel või rohelistes kastides: väiksemad trafod langetavad selle veel viimast korda turvalisele 120 või 240 voltile, mida teie kodu vajab.

Hämmastav, et kogu see protsess raiskab väga vähe energiat. Jaotustrafod on ehitatud kõrge efektiivsusega.

Niisiis, kuidas hüppab toide ühelt mähiselt teisele, kui juhtmed ei puutu kunagi kokku? See kõik on tänu Faraday induktsiooniseadusele.

Kui elekter voolab läbi esimese mähise, tekitab see tugeva magnetvälja. See nähtamatu magnetväli ulatub üle pilu ja indutseerib teises mähises uue voolu. Tagamaks, et peaaegu ükski energia kaotsi ei läheks, on mõlemad mähised mähitud ümber raske raudsüdamiku, mis toimib magnetismi kiirteena, suunates selle otse ühelt küljelt teisele.

See füüsiline eraldatus on ka tohutu turvaboonus. Kui välk tabab elektriliine, aitab vahe peatada seda tohutut voolu, mis teie majas kõike praadib.

Kas olete kunagi märganud seda rasket väikest plokki oma sülearvuti juhtmel? See on minitrafo. Kodumajapidamiste elekter 120-voldise pingega on tundliku elektroonika jaoks endiselt liiga palju, nii et need "jõuklotsid" vähendavad seda veelgi:

Seinakontakt: 120 volti

Sülearvuti: umbes 19 volti

Nutitelefon: tavaliselt 5 volti

Erinevalt suurtest postidel olevatest laadijatest (mis on sageli jahutamiseks{0}}täidetud õliga), on need väikesed -tüüpi - kuivad laadijad, mis kasutavad jaheduse hoidmiseks lihtsalt õhku ja ribisid. Seetõttu lähevad nad mõnda aega laadides soojaks. Kui kuulate tähelepanelikult, võite isegi kuulda nõrka suminat. Need on sisemised metallosad, mis vibreerivad muutuvatest magnetväljadest.

Need postidel olevad hiiglaslikud trafod peavad taluma palju rohkem soojust. Need on täidetud spetsiaalse õliga ja neil on metallist ribid nagu autoradiaator, mis aitavad soojust hajutada. Insenerid arvutavad hoolikalt, kui palju koormust igaüks talub, et nad üle ei kuumeneks, eriti kuumadel suvepäevadel, kui kõik töötavad oma vahelduvvooluga.

Tänu kogu sellele nutikale inseneritööle võivad kaasaegsed trafod jõuda 98% või kõrgema kasutegurini. See tähendab, et peaaegu kogu sissetulev vool jõuab teie pistikupesadesse.

Lõppkokkuvõttes on trafod põhjuseks, miks saame elektrit tõhusalt pikkade vahemaade taha liigutada, ilma tohutult energiat raiskamata. Kui Nikola Tesla nõudis kuulsas "Vooluste sõjas" vahelduvvoolu tagasi, oli sellel tehnoloogial suur osa tema võidus.

Tänapäeval on need vaiksed seadmed veelgi olulisemad. Vähendades energiakadu, aitavad need vähendada meie süsiniku jalajälge ja muuta taastuvad energiaallikad praktilisemaks.

Järgmine kord, kui lähete välja jalutama, proovige väikest "transformaatorite jälgimist". Otsige puidust postidel olevaid halle silindreid, maas olevaid rohelisi kaste või suuri aiaga piiratud alajaamu. Nad kõik teevad vaikselt sama tööd - tasakaalustavad pinget ja voolu, et saaksite oma telefoni kaks korda mõtlemata laadida.

See on päris -juutav, kui sellele mõelda: geniaalne 19.-sajandi leiutis on endiselt meie 21.-sajandi elektrivõrgu tuksuv süda.

Võtke kohe ühendust