Получение и передача электроэнергии. Трансформаторы

1.

2.

Получение и передача
электроэнергии.
Трансформаторы.
с.р. №8 н.у. (1,2,4,5), с.у., ду. (1,2)
С.р. №9 н.у., с.у (1,2)
Г: § 12 п. 2,3
З: § 12, № 3-6.

3.

Вынужденные электрические колебания
0
i im sin ωt
i, A
im
0
im
T
2T
3T
4T
t, с

4.

Получение переменного тока

5.

Генератор
- устройство, преобразующее механическую энергию в
электрическую.
Электродвигатель
- устройство, преобразующее
электрическую энергию в механическую .
Генератор
переменного тока
Как работает
генератор и
электродвигатель

6.

Генерируемая частота переменного тока
Малая частота оборотов
выкл
Большая частота оборотов
выкл
Статор
Ротор
ν pn
- частота наводимой в
генераторе ЭДС
n – частота вращения
ротора генератора (об/с);
p – число пар полюсов
ротора генератора.
Талица зависимости частоты тока от
количества полюсов
B

7.

Получение переменного тока
ГРЭС
АЭС
ТЭС
альтернативные источники

8.

9.

Видеотека
Как работает
ГРЭС
Как работает
ГЭС
Как работает
ТЭЦ
Принцип действия
гидроагрегата
Силовые агрегаты
Саяно-Шушенской
Как работает
угольная ТЭС
<- Принцип работы
электростанций

10.

Трансформатор
- устройство предназначенное для преобразования значений
переменного напряжения и силы тока.
Устройство
трансформатора
Работа
трансформатора

11.

Устройство трансформатора
Первичной обмоткой
принято считать ту,
которая подключается к
источнику переменного
электрического тока
(подстанция , генератор)
Вторичной обмоткой
считается та, концы
которой идут к
потребителю (завод, дом,
квартира).
Схематичное изображение трансформатора
U1
U2

12.

Режим холостого хода
(трансформатор не нагружен, потребитель не подключен)
i2 0
i1
U2
U1
Переменный ток i1 протекающий в первичной
обмотке, создает в сердечнике переменное
магнитное поле, тем самым в каждом витке
обмоток возникает ЭДС индукции:
E i NФ Nei
U1 E i1 N1ei
U 2 E i 2 N 2 ei
Bi
U1 N1ei
U 2 N 2 ei
k – коэффициент трансформации;
U1 N1
k
U 2 N2
U1 – напряжение на первичной катушке (В);
U2 – напряжение на вторичной катушке (В);
N1– число витков на первичной катушке;
N2– число витков на вторичной катушке.
k > 1 трансформатор понижающий (U1 > U2 ).
k < 1 трансформатор повышающий (U1 < U2 ).

13.

Режим рабочего хода
(трансформатор нагружен, потребитель включил электроприборы)
i01
1
i2
R
Ф1
Ф2
При замыкании вторичной обмотки, возникающий
за счет ЭДС индукции переменный ток i2 ,
создает свой собственный магнитный поток
который, согласно правила Ленца,
противоположен внешнему, тем самым приводя к
уменьшению ЭДС индукции на первичной катушке.
i2
Ф2 Ф1
Ф1 E i1
Но напряжение прикладываемое к первичной катушке постоянно, поэтому в ней
наблюдается рост тока:
E i1 U1 i1
Таким образом, любое включение в сеть прибора, приводит к потреблению
энергии с подстанции, а следовательно и с электростанции, тогда:
P1 P2
i1 U1 i2 U 2
U1 i2
U 2 i1
- Но это если к трансформатору подключена номинальная
нагрузка!!!

14.

КПД трансформатора
Мощность
подаваемая на
трансформатор
источником
переменного тока
P1
P2
Мощность
получаемая
потребителем
Трансформатор не увеличивает энергию передаваемую потребителю, он лишь
меняет величину тока и напряжения в своих «обмотках». Количество же энергии
остается прежним, поэтому при номинальной нагрузке трансформатора
потребителем, КПД трансформатора достигает 99%.
Р
2 100%
Р1
Р
I 2U 22 cos φc 2 100
100%
%
Р2 РобмI от
Р
сердечник
1U1 cos φc1
max
η – коэффициент трансформации;
R, Ом
φс1– сдвиг фаз между током и напряжением на первичной катушке;
0
R
φс2– сдвиг фаз между током и напряжением на вторичной катушке.
номинал

15.

Передача электрической энергии
15 20 кВ
400 500 кВ
Повышающий
трансформатор
4 12 кВ
220В
Понижающий
трансформатор
Согласно закона Джоуля-Ленца, в проводах при протекании тока будет
выделяться тепло. И чем больше сопротивление провода тем больше он
нагревается, а так как передача энергии происходит на большие расстояния, то
потери становятся существенными.

16.

ИТОГ
• Какой ток называется переменным?
• В чем отличие генератора электрического
тока от электродвигателя?
• Что в генераторе называют статором?
Ротором?
• Что такое трансформатор?
• На каком явлении основана работа
трансформатора?