როგორ ხდება ძაბვის ტრანსფორმაცია ელექტრო სისტემებში ძაბვის ტრანსფორმატორის საშუალებით

რა როლს ითამაშებენ ძალადობის ტრანსფორმატორები ელექტროსისტემებში ვოლტაჟის ტრანსფორმაციაში?

ძალადობის ტრანსფორმატორები არიან კლუჩნი აღჭურვილები, რომლებიც გამოიყენება ელექტროსისტემებში ალტერნატიული დენის (AC) ვოლტაჟის ზრდასა და შემცირებას. ისინი ტრანსფორმირებენ ელექტროენერგიას ერთი ვოლტაჟის დონიდან მეორეზე სიხშირის შეცვლის გარეშე, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის პრინციპზე დაფუძნებული. ტრანსფორმატორები თამამი როლი ითამაშებენ ძალადობის ტრანსპორტირებასა და დისტრიბუციაში, გაძლიერებენ ტრანსპორტირების ეფექტურობას, შემცირებენ წაგებებს და უზრუნველყოფენ ელექტროსისტემების უსაფრთხო და სტაბილურ მუშაობას.

1. ტრანსფორმატორების ძირითადი მუშაობის პრინციპი

ტრანსფორმატორები მუშაობენ ფარადეის ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონზე. მათი ძირითადი კონსტრუქცია შედგება ორი გასართველისგან: პირველი გასართველი და მეორე გასართველი, რომლებიც დარტყმულია ერთ რკინის ბუშტზე. რკინის ბუშტი საშუალებას აძლევს დააკონცენტრიროს და დააძლიეროს მაგნიტური ველი, შემცირებული ენერგიის ტრანსფერის ეფექტურობა.

• პირველი გასართველი: დაკავშირებული ძალადობის წყაროსთან, მიიღებს შესატანი ვოლტაჟის.

• მეორე გასართველი: დაკავშირებული ტვირთთან, აღწერს შემავალი ვოლტაჟს.

როდესაც ალტერნატიული დენი მიდის პირველ გასართველში, იქიდან წარმოდგენილი ვარიაციული მაგნიტური ველი ინდუცირებს ელექტრომოტიურ ძალას (EMF) მეორე გასართველში, რაც თავის მხრივ გამოიწვევს დენს. პირველი და მეორე გასართველის მრავალობის რაციის რეგულირებით შეიძლება ვოლტაჟის ტრანსფორმაცია განხორციელდეს.

2. ვოლტაჟის ტრანსფორმაციის პრინციპი

ტრანსფორმატორის ვოლტაჟის ტრანსფორმაციის შესაძლებლობა დამოკიდებულია პირველ და მეორე გასართველის მრავალობის რაციაზე. ეს ურთიერთდამოკიდებულება აღწერილია ვოლტაჟის რაციის ფორმულით:

სადაც:

• V1 არის პირველი გასართველის შესატანი ვოლტაჟი.

• V2 არის მეორე გასართველის შემავალი ვოლტაჟი.

• N1 არის პირველ გასართველში მრავალობა.

• N2 არის მეორე გასართველში მრავალობა.

მრავალობის რაციის ცვლილებით შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა ვოლტაჟის ტრანსფორმაცია:

• Step-up Transformer: როდესაც მეორე გასართველის N2 მრავალობა აღემატება პირველი გასართველის N1 მრავალობას, შემავალი ვოლტაჟი V2 აღემატება შესატანი ვოლტაჟის V1-ს, ანუ V2 >V1. Step-up ტრანსფორმატორები გამოიყენება დაბალი ვოლტაჟის ზრდაში სამართლებრივ ვოლტაჟში, საკუთარებად ძალადობის ტრანსპორტირების სისტემებში დაშორებული მანძილების წაგებების შემცირებისთვის.

• Step-down Transformer: როდესაც მეორე გასართველის N2 მრავალობა ნაკლებია პირველი გასართველის N1 მრავალობაზე, შემავალი ვოლტაჟი V2 ნაკლებია შესატანი ვოლტაჟის V1-ზე, ანუ V2 <V1. Step-down ტრანსფორმატორები გამოიყენება სამართლებრივი ვოლტაჟის შემცირებაში დაბალ ვოლტაჟში, საკუთარებად დისტრიბუციის სისტემებში სამართლებრივ ვოლტაჟის ტრანსმისიის ხაზების შეცვლაში სახლებისა და სამრევლო გამოყენებებისთვის საშუალებად.

3. ტრანსფორმატორების ძალადობის ურთიერთდამოკიდებულება

ენერგიის შენახვის კანონის თანახმად, ტრანსფორმატორის შესატანი და შემავალი ძალადობა შეიძლება თავსებადი იყოს (მცირე ენერგიის წაგებების გარეშე). ტრანსფორმატორის ძალადობის ურთიერთდამოკიდებულება შეიძლება გამოისახოს შემდეგი ფორმულით:

სადაც:

• I1 არის პირველ გასართველში შესატანი დენი.

• I2 არის მეორე გასართველში შემავალი დენი.

რადგან ვოლტაჟი და დენი პროპორციულია, როდესაც ვოლტაჟი ზრდის, დენი შემცირდება და პირიქით. ეს და่วยს შემცირებას ტრანსმისიის ხაზების წაგებებს, რადგან წაგებები პროპორციულია დენის კვადრატს (Ploss = I2 × R). ვოლტაჟის ზრდით დენი შემცირდება, რაც წაგებების შემცირებას დაეხმარება.

4. ტრანსფორმატორების გამოყენება ძალადობის სისტემებში

ტრანსფორმატორები გამოიყენება ძალადობის სისტემებში რამდენიმე საკუთარებად:

• ძალადობის სადგურები:ძალადობის სადგურებში ტურბინების მიერ შექმნილი ვოლტაჟი ჩვეულებრივ დაბალია (მაგალითად, 10 kV). დაშორებული მანძილების ტრანსპორტირებისას წაგებების შემცირებისთვის გამოიყენება step-up ტრანსფორმატორები, რომლებიც ზრდიან ვოლტაჟს ასეთ დონეებამდე, როგორიცაა ასეთი ასას კილოვოლტი (მაგალითად, 500 kV), დაშორებული მანძილების ტრანსპორტირების წინაშე დასატანი ხაზებით.

• ტრანსპორტირების სისტემები:დაშორებული მანძილების ტრანსპორტირების სისტემებში გამოიყენება სამართლებრივ ვოლტაჟის ტრანსმისიის ხაზები. ტრანსპორტირების სისტემებში ფართოდ გამოიყენება step-up ტრანსფორმატორები ვოლტაჟის ზრდისთვის, რაც შემცირებს დენს და შემცირებს ხაზის წაგებებს.

• ქსელები:ქსელები წარმოადგენენ კრიტიკულ კრიტერიუმს ტრანსპორტირებასა და დისტრიბუციას შორის. ქსელებში გამოიყენება step-down ტრანსფორმატორები სამართლებრივ ვოლტაჟის შემცირებისთვის დაშორებული მანძილების ტრანსპორტირების ხაზებიდან დაშორებული დისტრიბუციის დონეებამდე (მაგალითად, 110 kV, 35 kV ან 10 kV).

• დისტრიბუციის სისტემები:დისტრიბუციის სისტემებში გამოიყენება step-down ტრანსფორმატორები ვოლტაჟის შემცირებისთვის სახლებისა და სამრევლო გამოყენებებისთვის საშუალებად (მაგალითად, 380 V ან 220 V). ეს ტრანსფორმატორები ჩვეულებრივ დადგენილია სახლების ან სამრევლო ფაქტორიების ახლოს, რათა უზრუნველყოს უსაფრთხო და ეფექტური ძალადობის დასატანი.

• სპეციალური გამოყენებები:სპეციალურ გამოყენებებში, როგორიცაა რკინის ტრაქციის სისტემები, სამედიცინო აღჭურვილება და კომუნიკაციის აღჭურვილება, ტრანსფორმატორები გამოიყენება კონკრეტული ვოლტაჟისა და დენის მოთხოვნების შესაძლებლობისთვის, რათა უზრუნველყონ ამ აღჭურვილების სწორი მუშაობა.

5. ტრანსფორმატორების ტიპები

სხვადასხვა გამოყენების სცენარისა და დიზაინის თვისებების შესაბამისად, ტრანსფორმატორები შეიძლება განვიყოთ რამდენიმე ტიპად:

• ერთფაზიანი ტრანსფორმატორები:გამოიყენება ერთფაზიანი AC სისტემებში, ჩვეულებრივ გვხვდება სახლების და პატარა კომერციული ძალადობის სადგურებში.

• სამფაზიანი ტრანსფორმატორები:გამოიყენება სამფაზიანი AC სისტემებში, ფართოდ გამოიყენება სამრევლო, კომერციული და დიდმასშტაბიანი ძალადობის ტრანსპორტირების სისტემებში. სამფაზიანი ტრანსფორმატორები შეიძლება გადაიტანონ უფრო დიდი ძალადობა და არიან უფრო ეფექტური.

• ოლის ტრანსფორმატორები:გამოიყენებენ იზოლირების საშუალებას როგორც დაშორებული საშუალების და იზოლირების მასალას, საკუთარებად დიდი დაშორებული და სამართლებრივი ვოლტაჟის გამოყენებებისთვის. ისინი შეიძლებენ საშუალებას საშუალების კარგ დაშორებას და უზრუნველყოფენ მაღალ იზოლაციის ძალას, რაც ხდის ისინი საკუთარებად ქსელებისა და ტრანსპორტირების სისტემებისთვის.

• გარეშე ტრანსფორმატორები:არ გამოიყენებენ სახლის დაშორების საშუალებას, მაგრამ დამოკიდებულია ბუნებრივ ან გარეშე დაშორებაზე. გარეშე ტრანსფორმატორები არიან ნაკლები ზომის, მცირე დაშორებას მოითხოვენ და საკუთარებად შიდა დასაშენებებისა და სტრიქტური გარემოს მოთხოვნების გარეშე, როგორიცაა კომერციული დაშენებები და საავადმყოფოები.

• Auto-Transformers:პირველი და მეორე გასართველი განათავსებულია ერთ და იმავე გასართველის ნაწილებზე, საკუთარებად გამოყენებისთვის, როდესაც ვოლტაჟის ცვლილება შეიძლება იყოს მცირე. Auto-Transformers-ები არიან უფრო მარტივი და უფრო ეფექტური, მაგრამ უფრო დაბალი უსაფრთხოებას იძლევა ტრადიციულ ტრანსფორმატორებთან შედარებით, ხშირად გამოიყენება კონკრეტულ ვოლტაჟის რეგულირებ