ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В НАШЕЙ ЖИЗНИ

НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ

Ри передаче тока по проводам в них выделяется теп­ло — тем больше, чем больше сопротивление прово­дов. Эти вредные тепловые потери быстро возрастают с увеличением силы передаваемого тока. Необходимо све­сти их до минимума — иначе слишком много энергии по­теряется «при транспортировке». К снижению потерь в проводах ведут два пути: 1) уменьшение сопротивления проводов; 2) уменьшение силы передаваемого тока.

Уменьшение сопротивления проводов возможно лишь в ограниченных пределах. Если итти только этим путём, то достаточно экономическая передача электроэнергии из Шатуры в Москву потребовала бы очень толстых «прово­дов» — сечением в несколько десятков квадратных мет­ров, что совершенно неприемлемо.

Остаётся второй путь — снижение силы тока.

Выдающиеся русские электротехники П. Н. Яблочков, а затем И. Ф. Усагин ещё в последней четверти прошлого столетия создали один из важнейших в электротехнике аппаратов — трансформатор (что значит преобра­зователь). Благодаря трансформатору стало возможным, как мы сейчас увидим, передавать электрическую энергию на очень большое расстояние.

Трансформатор преобразует величину тока и его на­пряжение без изменения мощности.

Для того чтобы понять, как работает трансформатор, выясним прежде, что такое мощность электрического тока.

Мы уже говорили, что величина напряжения изме­ряется вольтами, а сила тока — амперами. Если помно­жить число вольт на число ампер, получится работа, про­изведённая электрическим током за одну секунду. А ра­бота тока в секунду и есть его мощность. Единица электрической мощности — ватт. Чтобы узнать расход электрической энергии, нужно величину мощности в ват­тах помножить на время в часах, в течение которого рас­ходовалась эта мощность.

Для удобства счёта ваттчасы превращают в гектоватт - часы (гекто означает 100) и киловаттчасы («кило» — 1000).

Итак, мощность любой электрической установки опре­деляется произведением силы тока на напряжение. Пред­положим, мощность нашей установки 20 ватт. Эту вели­чину можно представить так:

1 вольт X 20 ампер = 20 ватт;

2 вольта X 10 ампер = 20 ватт;

4 вольта X 5 ампер = 20 ватт;

5 вольт X 4 ампера = 20 ватт;

200 вольт X 0,1 ампера = 20 ватт и т. д.

Мы видим, что величина мощности остаётся неизмен­ной, хотя величины силы тока и напряжения изменяются. Остаётся найти, каким техническим способом можно из­менять ток и напряжение при неизменной мощности. Эта задача и была решена с изобретением трансформатора.

Трансформатор представляет собой железную раму, на которой закреплены две проводниковые катушки (рис. 8).

Если через одну катушку пропускать переменный ток, то рама намагничивается, причём создаваемое в ней маг­нитное поле — тоже переменное. Это переменное магнит­ное поле будет по зако­нам электромагнитной ин­дукции наводить перемен­ный ток во второй ка­тушке.

Когда число витков в обеих катушках одина­ково, то токи в них бу­дут одной силы и одною напряжения. Но если ко­личество витков вторич­ной обмотки будет боль­ше, то, как показывает опыт, в ней будет наводиться ток более высокого напря­жения. При этом, поскольку подводимая мощность не изменяется, уменьшится сила тока.

При уменьшении числа витков во вторичной обмотке в ней будет наводиться ток более низкого напряжения, но зато возрастёт сила тока.

В первом случае мы имеем повышающий транс­форматор. Такой трансформатор необходим для передачи энергии на большое расстояние, так как чем меньше ток, отдаваемый трансформатором в линию электропередачи, тем меньше будут потери мощности на бесцельный нагрев проводов. Во втором случае получится понижающий трансформатор. С помощью такого трансформатора ток высокого напряжения преобразуется в ток низкого напря­жения, безопасный для использования в электромоторах, осветительных устройствах и других приборах.

В трансформаторах нет никаких движущих частей. Они строятся как для преобразования тока мощностью

В несколько ватт (для электрозвонков), так и для пере­дачи тока огромной мощности в несколько десятков тысяч киловатт от больших электростанций по линиям электро-

Передач на расстояние до 1000 километров (Куйбышев — Москва, Сталинград — Москва). Крупный трансформатор изображён на рисунке 9.