輸電線路中的功率損耗

在電力系統(tǒng)中使用電力變壓器的原因有很多。但是使用電力變壓器最重要和最簡(jiǎn)單的原因之一是減少電力傳輸過(guò)程中的電力損耗。

現(xiàn)在讓我們看看使用電源變壓器如何顯著減少功率損失：

首先，功率損耗方程 P = I*I*R。

這里 I = 通過(guò)導(dǎo)體的電流，R = 導(dǎo)體的電阻。

因此，功率損耗與流過(guò)導(dǎo)體或傳輸線的電流的平方成正比。因此，通過(guò)導(dǎo)體的電流幅度越小，功率損耗就越小。

我們將如何利用這一理論解釋如下：

假設(shè)初始電壓 = 100V，負(fù)載消耗 = 5A，輸出功率 = 500 瓦。然后這里的傳輸線必須從源到負(fù)載承載 5A 的電流。但是如果我們?cè)诔跏茧A段將電壓提升到 1000V，那么傳輸線只需承載 0.5A 即可提供相同的 500Watt 功率。

因此，我們將使用電力變壓器在傳輸線的起點(diǎn)升壓，并使用另一個(gè)電力變壓器在傳輸線的末端降壓。

通過(guò)這種設(shè)置，通過(guò) 100+Kilometer 傳輸線的電流幅度大大降低，從而減少了傳輸過(guò)程中的功率損耗。

電力變壓器和配電變壓器的區(qū)別

電源變壓器通常在滿負(fù)載下運(yùn)行，因?yàn)樗辉O(shè)計(jì)為在 100% 負(fù)載下具有高效率。另一方面，當(dāng)負(fù)載保持在 50% 和 70% 之間時(shí)，配電變壓器具有很高的效率。因此，配電變壓器不適合在 100% 負(fù)載下連續(xù)運(yùn)行。

由于電力變壓器在升壓和降壓過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高電壓，因此與配電變壓器和互感器相比，繞組具有較高的絕緣性。

因?yàn)樗鼈兪褂酶呒?jí)絕緣材料，所以它們的體積很大，也很重。

由于電力變壓器通常不直接連接到家庭，因此它們的負(fù)載波動(dòng)較小，而配電變壓器的負(fù)載波動(dòng)較大。

這些設(shè)備每天 24 小時(shí)都滿載，因此銅和鐵的損耗全天都在發(fā)生，而且它們?cè)谡麄€(gè)過(guò)程中幾乎保持不變。

電力變壓器中的磁通密度高于配電變壓器。

電力變壓器工作原理

電力變壓器的工作原理是“法拉第電磁感應(yīng)定律”。它是電磁學(xué)的基本定律，它解釋了電感器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電力變壓器的工作原理。

該定律規(guī)定“當(dāng)閉合回路或短路的導(dǎo)體靠近變化的磁場(chǎng)時(shí)，就會(huì)在該閉合回路中產(chǎn)生電流”。

為了更好地理解法律，讓我們更詳細(xì)地討論它。首先，讓我們考慮下面的一個(gè)場(chǎng)景。

考慮一個(gè)永磁體和一個(gè)導(dǎo)體首先彼此靠近。

然后使用如圖所示的導(dǎo)線將導(dǎo)體的兩端短路。

在這種情況下，導(dǎo)體或回路中不會(huì)有電流流動(dòng)，因?yàn)榍懈罨芈返拇艌?chǎng)是靜止的，并且如法律所述，只有變化或變化的磁場(chǎng)才能在回路中產(chǎn)生電流。

因此，在靜止磁場(chǎng)的第一種情況下，導(dǎo)體回路中的流量為零。

現(xiàn)在考慮如果磁鐵像鐘擺一樣來(lái)回移動(dòng)，那么切割環(huán)路的磁場(chǎng)會(huì)不斷變化。由于在這種情況下存在變化的磁場(chǎng)，法拉第定律將發(fā)揮作用，因此我們可以看到導(dǎo)體回路中的電流流動(dòng)。

如圖所示，在磁鐵來(lái)回移動(dòng)后，我們可以看到電流“I”流過(guò)導(dǎo)體和閉環(huán)。

現(xiàn)在讓我們卸下永久電池，用其他不同的磁場(chǎng)源替換它，如下所示。

現(xiàn)在使用交流電壓源和導(dǎo)體來(lái)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。

在導(dǎo)體回路接近磁場(chǎng)范圍后，我們可以看到在導(dǎo)體上產(chǎn)生的 EMF。由于這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，我們將有一個(gè)電流“I”。

感應(yīng)電壓的大小與第二個(gè)回路所經(jīng)歷的場(chǎng)強(qiáng)成正比，因此磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，閉環(huán)中的電流就越大。

盡管可以使用單個(gè)導(dǎo)體設(shè)置來(lái)理解法拉第定律。但為了獲得更好的實(shí)際性能，最好在兩側(cè)使用線圈。

在這里，交流電流流過(guò)初級(jí)線圈 1，初級(jí)線圈 1 會(huì)在導(dǎo)體線圈周圍產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。當(dāng)線圈 2 進(jìn)入線圈 1 產(chǎn)生的磁場(chǎng)范圍內(nèi)時(shí)，由于法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈2 上會(huì)產(chǎn)生 EMF 電壓。由于線圈 2 中的電壓，電流“I”流過(guò)次級(jí)閉合電路。

現(xiàn)在您必須記住，兩個(gè)線圈都懸浮在空氣中，因此磁場(chǎng)使用的傳導(dǎo)介質(zhì)是空氣。并且空氣在磁場(chǎng)傳導(dǎo)的情況下比金屬具有更高的電阻，所以如果我們使用金屬或鐵氧體磁芯作為電磁場(chǎng)的介質(zhì)，那么我們可以更徹底地體驗(yàn)電磁感應(yīng)。

所以現(xiàn)在讓我們把空氣介質(zhì)換成鐵介質(zhì)來(lái)進(jìn)一步了解。

如圖所示，我們可以使用鐵芯或鐵氧體磁芯來(lái)減少?gòu)囊粋€(gè)線圈到另一個(gè)線圈的電力傳輸過(guò)程中的磁通量損失。在此期間泄漏到大氣中的磁通量將大大少于我們使用空氣介質(zhì)作為磁芯是磁場(chǎng)非常好的導(dǎo)體的時(shí)間。

一旦線圈 1 產(chǎn)生磁場(chǎng)，它將流過(guò)鐵芯到達(dá)線圈 2，并且由于法拉第定律，線圈 2 會(huì)產(chǎn)生一個(gè) EMF，該 EMF 將由連接在線圈 2 上的檢流計(jì)讀取。

現(xiàn)在，如果您仔細(xì)觀察，您會(huì)發(fā)現(xiàn)這種設(shè)置類似于單相變壓器。是的，今天的每臺(tái)變壓器都按照相同的原理工作。

現(xiàn)在讓我們看看三相變壓器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。

三相變壓器

變壓器的骨架是由用于承載磁通量的疊層金屬片疊合而成的。在圖中，您可以看到骨架被涂成灰色。骨架具有三根柱，三相繞組纏繞在其上。

低壓繞組首先繞制并繞得更靠近鐵芯，而高壓繞組繞在低壓繞組的頂部。請(qǐng)記住，兩個(gè)繞組都由絕緣層隔開。

這里每一列代表一相，所以對(duì)于三列，我們有三相繞組。

骨架和繞組的整個(gè)設(shè)置浸入一個(gè)充滿工業(yè)油的密封罐中，以實(shí)現(xiàn)更好的導(dǎo)熱性和絕緣性。

繞制后，所有六個(gè)線圈的末端端子都通過(guò)高壓絕緣子從密封罐中引出。

端子固定在彼此相距相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，以避免火花跳躍。

電力變壓器的特點(diǎn)

電力傳輸?shù)膽?yīng)用

電力變壓器主要用于發(fā)電和配電站。

它還用于隔離變壓器、接地變壓器、六脈沖和十二脈沖整流變壓器、太陽(yáng)能光伏電站變壓器、風(fēng)電場(chǎng)變壓器和 Kornd?rfer 自耦變壓器啟動(dòng)器。

它用于減少電力傳輸過(guò)程中的功率損失。

用于高壓升壓和高壓降壓。

在長(zhǎng)途消費(fèi)案件中是首選。

在負(fù)載以 24x7 全天候滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下是首選。