Самостійна робота № 5 Тема: Передача електричної енергії на відстань.

План

1. Типи трансформаторів і їх застосування.

2. Роль трансформатора при передачі електричної енергії на відстань.

1

В залежності від того, для якої мережі змінного струму призначені трансформатори, вони поділяються на однофазні і трифазні.

Однофазні трансформатори бувають двох типів:

• стержневі;

• броньові.

У броньового трансформатора котушки обмоток облягають осердя (наче броня).

Обмотки потужних силових трансформаторів для кращого охолодження встановлюють у спеціальні баки, які заповнені трансформаторним маслом.

У стержневого трансформатора обмотки низької напруги розміщені ближче до осердя, а обмотка високої напруги для кращої ізоляції від осердя розміщена зсередини, тобто обмотки розміщені концентрично одна від одної. Такі обмотки називають циліндричними.

Для кращого охолодження обмотки часто виготовляють із окремих пластин котушок. Такі обмотки називають дисковими.

Низькочастотні трансформатори, що застосовуються у випрямлених пристроях, називають силовими трансформаторами.

В усіх трансформаторах із сталевим осердям створюються додаткові втрати енергії. Одна із причин цих втрат – вихрові струми. Для зменшення вихрових струмів осердя виготовляють не суцільним, а збирають із окремих пластин, ізольованих одна від одної. Друга причина появи втрат в трансформаторі полягає в неперервному перенамагніченні його осердя. Встановлено, що якщо сталь намагнітити, а потім розмагнітити, то частина енергії виявиться загубленою і піде на нагрівання осердя. Чим частіше відбувається намагнічення і розмагнічення, тобто чим більша частота зміни змінного струму, тим більша величина втрат. Цей вид втрат в трансформаторі називають втратами на гістеризис.

Щоб запобігти втрати в сталі, трансформатори високої частоти виготовляють двох типів:

• без сталевого осердя;

• з осердям із спеціальних магнітодіелектриків.

Трансформатори високої частоти складаються із двох обмоток, що мають витки ізольованого проводу з невеликим опором. Каркасом для них служать керамічна трубка або трубка з електрокартону.

Для запуску електродвигунів змінного струму, для зв’язку двох електричних систем з різною напругою, а також в розподільчих мережах застосовують автотрансформатори. Найчастіше автотрансформатори застосовують для невеликої зміни напруги (коефіцієнт трансформації 1,5 – 2).

Автотрансформатори поділяються на:

• низькочастотні;

• високочастотні.

Низькочастотні виготовляються із сталевим осердям, а високочастотні – без осердя.

За допомогою вимірювальних трансформаторів напруги і струму виконують одночасно два завдання:

• відокремлюють від мережі високої напруги коло вимірювальних приладів, чим забезпечують безпечність їх обслуговування і спрощують їх електроізоляцію;

• розширюють межі вимірювання приладів, що дає можливість застосувати для вимірювання високих напруги і струмів стандартні прилади (вольтметри до 100В і амперметри до 5А).

2

Збільшуючи напругу лінії за допомогою підсилюючого трансформатора, ми зменшуємо струм в проводах лінії, і переріз проводів можна вибрати меншим. Чим довша лінія передачі і чим більша передаюча електрична потужність, тим вище повинна бути напруга між проводами лінії.

Але неможливо підключити споживачів до лінії високої напруги. Тому на кінці лінії ставлять другий – знижувальний трансформатор, який перетворює енергію струму низької напруги, доступну для використання її споживачами.

Отже, споживачі одержують струм напругою нижчою 230В, якщо врахувати падіння напруги в лінії і трансформаторах (падінням напруги в лінії електропередачі для зручності нехтуємо).

Збільшення напруги на лінії супроводжується збільшенням числа ізоляторів, на яких підвішуються проводи, та збільшення розмірів опору, збільшенням вартості підвищувальних і понижувальних трансформаторів і підстанцій.

Передача потужності до 1млн КВт на відстань 1 – 2 тис км вимагає напруги 500 – 600 кВ.

Економічно вигідно передавати електричну енергію постійним струмом дуже високої напруги (до 1млВ).

Передача постійним струмом на далекі відстані буде йти за такою схемою: генератори електричної станції виробляють трифазний змінний струм напругою до 15кВ. Підвищувальний трансформатор підвищує напругу, яка одержується від генератора, до декількох сот Вольт. Тут же, на станції, за допомогою спеціальних випрямлювачів змінний струм перетворюється в постійний струм високої напруги, який і поступає на один кінець лінії передачі. На другому кінці лінії встановлений апарат – інвертор, призначення якого полягає в тому, щоб перетворити постійний струм знову в змінний, напруга якого потім за допомогою потужного трансформатора знижується до

напруги ,необхідної споживачам. Чим більшу довжину має лінія передачі між генератором струму і його споживачами, тим вищу напругу доводиться використовувати: 127. 220, 380, 660 кВ і т.д. Більші напруги неможливі через пробої повітря біля поверхні дротів у погану погоду (коронний розряд) і через збільшення ризику пробою на землю. Спроби створити високовольтні лінії постійного струму досі не дали істотних результатів.

Вчені розробляють принципово нові види ліній електропередачі надпровідні з високочастотними струмами в трубчастих хвилеводах з потужним потоком електронів по тисячометровій вакуумній трубі.