Генерирование электрической энергии. Трансформатор

Преимущества электроэнергии перед всеми другими видами энергии
Ее можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями
Удобно распределять между потребителями
С помощью достаточно простых устройств легко превратить в любые другие формы: механическую, внутреннюю (нагревание тел), энергию света и т. д.

Электрический ток
Переменным называется ток, периодически изменяющийся со временем.
Переменный
Постоянный

Генераторы — это электрические машины,
преобразующие механическую энергию в электрическую.
Гальванические
элементы
электростатические
машины
термобатареи
солнечные
батареи

Область применения различных генераторов различна и определяется их характеристиками:
электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но они не способны создать в цепи сколько-нибудь значимую силу тока.
Гальванические же элементы наоборот могут дать большой ток, но продолжительность их невелика.

В современной энергетике применяют индукционные генераторы переменного тока, в которых используется явление электромагнитной индукции. Такие генераторы позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.

Статор промышленного генератора представляет собой стальную станину цилиндрической формы (станина — это основная несущая часть машины, на которой монтируются различные рабочие узлы, механизмы и прочее). Во внутренней его части прорезаются пазы, в которые укладывается толстый медный провод. Именно в них и индуцируется переменный электрический ток при изменении пронизывающего их магнитного потока. Магнитное поле создается ротором.

На тепловых электростанциях ротор генератора вращается с помощью паровой турбины, на гидроэлектростанциях — с помощью водяной турбины.

Ротор гидрогенератора имеет не одну, а несколько пар магнитных полюсов.
Чем больше пар полюсов, тем больше частота переменного электрического тока, вырабатываемого генератором при данной скорости вращения ротора.

Электрическую энергию производят на электростанциях

Но ее каким-то образом надо передать потребителям, часто находящимся очень далеко от станции. Для этого между станцией и потребителем строят линии электропередач.

Чем дальше от электростанции находится потребитель тока, тем больше энергии тратится на нагревание проводов и тем меньше доходит до потребителя.

Уменьшение потерь
Уменьшение
сопротивления проводов
Уменьшения силы тока
в проводах
Уменьшение
удельного
сопротивления
Увеличение
площади
сечения
Увеличение напряжение

Волжская ГЭС
Саяно-Шушенская ГЭС
13,8 кВ
15,75 кВ
Москва
500 кВ
750 кВ

Трансформатор — устройство, служащее для преобразования силы и напряжения переменного тока при неизменной частоте.
П. Н. Яблочков
26. 09. 1847 — 31. 03. 1894

Устройство трансформатора

Трансформатор сам, автоматически регулирует потребление энергии в зависимости от нагрузки во вторичной цепи.
При рабочем ходе трансформатора происходит непрерывная передача энергии из первичной цепи во вторичную.

Применение трансформатора

Меры, принимаемые для уменьшения
потерь энергии в трансформаторе
Сердечник делают замкнутым
Обмотка низкого напряжения делается большего сечения
Сердечник делают из изолированных пластин
Коэффициент полезного действия современных трансформаторов достигает 95 — 99%, а сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения близки к нулю.