Lahko razložite, kako deluje električni transformator in njegova pomen v elektroenergetske mreži?

Delovanje in pomembnost električnih transformatorjev v električnem omrežju je mogoče razložiti iz več vidikov:

Načelo delovanja

Osnovno načelo delovanja električnega transformatorja temelji na zakonu elektromagnetske indukcije. Predstavlja predvsem dve navoji, eden se imenuje primarni navoj (ali prvi navoj) in drug sekundarni navoj (ali drugi navoj). Ko je primarni navoj povezan z napajalnikom izmeničnega toka, tok ustvari spreminjajoči se magnetni tok, ki nastane v železnem jedru, in ta tok hkrati prehaja skozi oba navoji.

Po zakonu elektromagnetske indukcije, ko se tok spreminja, bo v navojih generiral inducirani elektromotorni napor. Če je sekundarni navoj povezan s polnim bremenom, bo tok v sekundarnem navoji spremenil glede na napetost v primarnem navoji in razmerje števila zavijanj v navojih, tako da se doseže pretvorba napetosti.

Natančneje, ko so napetost in tok v primarnem navoji določeni, se napetost in tok v sekundarnem navoji lahko izračunata z naslednjimi formulami:

Razmerje napetosti: Razmerje med primarno in sekundarno napetostjo (razmerje zavijanj) transformatorja je enako razmerju števila zavijanj v primarnem in sekundarnem navoji, torej,

U2/U1=N2/N1

Razmerje tokov: Razmerje med primarnim in sekundarnim tokom v transformatorju je enako obratni vrednosti razmerja števila zavijanj v primarnem in sekundarnem navoji, torej,

I2/I1=N1/N2

Pomembnost v električnem omrežju

• Regulacija napetosti: Električni transformatorji lahko pretvarjajo visoko napetost v nizko napetost ali obratno, da bi zadovolili potrebe različnih uporabnikov. To je posebej pomembno za dolgokrajšno prenos, saj visoka napetost med prenosom zmanjša izgube energije in izboljša učinkovitost.

• Izolacija in zaščita: Transformatorji fizično ločujejo krinke z različnimi ravniloma napetosti, da preprečijo motnje in napake v krinkah, ki bi vplivale na celoten sistem. Imajo tudi zaščitne funkcije, kot so zaščita pred pretovarnostjo in zaščita pred kratkim krmilom, da zagotovijo varno delovanje električnega omrežja.

• Izboljšanje energetske učinkovitosti: Z regulacijo napetosti transformatorji lahko bolje razporedijo električno energijo, kar zmanjša izgube energije med prenosom in uporabo.

• Prilagodljivost in raznolikost: Različni dizajni transformatorjev (kot so transformatorji za povišanje in znižanje napetosti) omogočajo, da električni sistemi prilagodljivo rešujejo različne situacije, vključno z dolgokrajšnim prenosom, mestnim razdelitvijo in industrijskim uporabo.

• Stabilna oskrba s strmo: Transformatorji lahko prilagajajo svojo izhodno napetost glede na spremembe povpraševanja po energiji, kar zagotavlja stabilnost in zanesljivost električnega omrežja.

Zaključno, električni transformatorji igrajo ključno vlogo v električnem sistemu in so ključna oprema za zagotavljanje učinkovite in varne distribucije električne energije.