Ενδιαφέρουσες πληροφορίες για τους μετασχηματιστές

Κάθε τεχνική συσκευή έχει δύο γενέθλια: την ανακάλυψη της αρχής της λειτουργίας και της εφαρμογής της. Η ιδέα ενός μετασχηματιστή μετά από επτά χρόνια σκληρής δουλειάς στο "μετασχηματισμό του μαγνητισμού στην ηλεκτρική ενέργεια" δόθηκε από τον Michael Faraday.

Στις 29 Αυγούστου 1831, ο Faraday περιγράφει στο ημερολόγιό του ένα πείραμα που αργότερα μεταφέρθηκε σε όλα τα εγχειρίδια της φυσικής. Σε ένα σιδερένιο δαχτυλίδι με διάμετρο 15 cm και πάχος 2 cm, ο πειραματιστής περιτύλιξε χωριστά δύο σύρματα μήκους 15 m και 18 m. Όταν ένα ρεύμα ρέει κατά μήκος μιας από τις περιελίξεις, τα βέλη του γαλβανόμετρου στα τερματικά του άλλου αποκλίνουν!

Ο επιστήμονας αποκαλούσε μια απλή συσκευή "Πηνίο επαγωγής". Όταν η μπαταρία ήταν ενεργοποιημένη, το ρεύμα (περιττό να πούμε, σταθερό) αυξήθηκε σταδιακά στην πρωτεύουσα περιέλιξη. Μια μαγνητική ροή προκλήθηκε στον δακτύλιο σιδήρου, το μέγεθος του οποίου επίσης διέφερε. Στην δευτερεύουσα περιέλιξη εμφανίστηκε τάση. Μόλις η μαγνητική ροή φθάσει την οριακή τιμή, εξαφανίστηκε το "δευτερεύον" ρεύμα.

ΔΠροκειμένου να λειτουργήσει το πηνίο, η πηγή ενέργειας πρέπει να ενεργοποιείται και να απενεργοποιείται συνεχώς (με το χέρι - με διακόπτη μαχαιριού ή μηχανικά - με διακόπτη).

Faraday Experience Εικονογράφηση

Faraday Induction Coil

Pμόνιμο ή μεταβλητή?

Από το δαχτυλίδι Faraday μέχρι τον σημερινό μετασχηματιστή ήταν πολύ μακριά και η επιστήμη συλλέγει ακόμη και τα απαραίτητα δεδομένα για τα ψίχουλα. Ο Αμερικανός Ερρίκος τυλίγει το σύρμα με μεταξωτό νήμα - γεννήθηκε μόνωση.

Ο Γάλλος Foucault προσπάθησε να περιστρέψει τις σιδερένιες ράβδους σε ένα μαγνητικό πεδίο - και έκπληκτος: θερμαίνονται. Ο επιστήμονας κατανόησε το λόγο - τα ρεύματα που δημιουργήθηκαν σε ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο που επηρεάστηκε. Για να περιορίσει τη διαδρομή των φουσκωμένων ρευμάτων του Foucault, ο Upton, υπάλληλος της Edison, πρότεινε να κατασκευαστεί ο πυρήνας σιδήρου προκατασκευασμένος - από ξεχωριστά φύλλα.

Το 1872 ο καθηγητής Stoletov διεξήγαγε μια θεμελιώδη μελέτη σχετικά με τη μαγνητισμό του μαλακού σιδήρου και λίγο αργότερα ο Άγγλος Ewing παρουσίασε μια έκθεση στην Royal Society σχετικά με τις απώλειες ενέργειας κατά την αναστροφή του μαγνητισμού του χάλυβα.

Το μέγεθος αυτών των απωλειών, που ονομάζεται "υστέρηση" (από την ελληνική λέξη "ιστορία"), εξαρτιόταν πραγματικά από το "παρελθόν" δείγμα. Οι κόκκοι των μεταλλικών τομέων, όπως οι ηλιοτρόπιο πίσω από τον ήλιο, περιστρέφονται μετά το μαγνητικό πεδίο και είναι προσανατολισμένοι κατά μήκος των γραμμών δύναμης. Το έργο που δαπανήθηκε σε αυτό μετατρέπεται σε θερμότητα. Εξαρτάται από τον τρόπο - αδύναμα ή έντονα - και από ποια κατεύθυνση κατευθύνθηκαν οι τομείς.

Πληροφορίες σχετικά με τις μαγνητικές και αγώγιμες ιδιότητες συσσωρεύονται σταδιακά έως ότου η ποσότητα μετατραπεί σε ποιότητα. Οι ηλεκτρολόγοι από καιρό σε καιρό παρουσιάζουν εκπλήξεις στον κόσμο, αλλά το κύριο γεγονός στην ιστορία των μετασχηματιστών θα πρέπει να θεωρείται γεγονός το οποίο έκανε τον κόσμο το 1876 να μείνει έκπληκτος προς τη Ρωσία.

Ο λόγος ήταν το κερί Yablochkova. Στους "λαμπτήρες", ένα τόξο καίει μεταξύ δύο παράλληλων ηλεκτροδίων. Σε σταθερό ρεύμα, ένα ηλεκτρόδιο καίγεται γρηγορότερα και ο επιστήμονας επιζητούσε επίμονα μια διέξοδο.

Τελικά, αποφάσισε, έχοντας δοκιμάσει πολλούς τρόπους, να χρησιμοποιήσει εναλλασσόμενο ρεύμα, και βέβαια! - η φθορά των ηλεκτροδίων έχει γίνει ομοιόμορφη. Η πράξη του Γιάμλοτσκοφ ήταν πραγματικά ηρωική, διότι εκείνη την περίοδο υπήρξε έντονος αγώνας μεταξύ των ενθουσιωδών ηλεκτρικών φωτιστικών και των ιδιοκτητών εταιρειών φυσικού αερίου. Αλλά όχι μόνο αυτό: οι υποστηρικτές της ίδιας της ηλεκτρικής ενέργειας, με τη σειρά της, ομόφωνα αντιτάχθηκε AC.

Έλαβαν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα, αλλά λίγοι κατάλαβαν τι ήταν. Μακροπρόθεσμα άρθρα δημοσιεύθηκαν σε εφημερίδες και περιοδικά που απειλούσαν τους κινδύνους εναλλασσόμενου ρεύματος: «δεν είναι η ποσότητα που σκοτώνει αλλά η αλλαγή της». Ο γνωστός ηλεκτρολόγος Chikolev δήλωσε: "Όλες οι μηχανές με εναλλασσόμενο ρεύμα πρέπει να αντικαθίστανται από μηχανές με συνεχές ρεύμα."

Όχι λιγότερο εξέχουσα ειδικός Lachinov κατηγορούσε δημοσίως Yablochkova, επειδή "το συνεχές ρεύμα είναι καλό σε όλα, και το εναλλασσόμενο ρεύμα μπορεί να λάμψει μόνο.""Γιατί οι βασιλιάδες - οι υποστηρικτές των κεριών (τα κεριά του τόξου του Yablochkov) δεν προσπαθούν να εφαρμόσουν σοβαρά σε αυτά ένα συνεχές ρεύμα. γιατί με αυτό και μόνο αυτό θα μπορούσαν να παρέχουν το μέλλον του φωτός των κεριών », έγραψε.

Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι κάτω από αυτή την πίεση, ο Yablochkov πέταξε τελικά τα κεριά του, αλλά, εκτός από τη μερική "αποκατάσταση" εναλλασσόμενου ρεύματος, κατάφερε να ανοίξει το πραγματικό "πρόσωπο" των επαγωγικών πηνίων. Τα κεριά του, που συνδέονταν σε σειρά, ήταν εξαιρετικά κουρασμένα. Μόλις ένας λαμπτήρας-είτε ο λόγος βγήκε, όλοι οι άλλοι έφυγαν αμέσως.

Yablochkov συνδέονται σε σειρά αντί των "λαμπτήρων" τα πρωτογενή τυλίγματα των πηνίων. Στο δευτερεύον, "φυτεύτηκε" τα κεριά. Η συμπεριφορά κάθε "λαμπτήρα" δεν επηρέασε καθόλου το έργο άλλων.

Είναι αλήθεια ότι οι επαγωγικοί πηνία του σχεδιασμού του Yablochkov διέφεραν (και όχι για το καλύτερο) από τους Faraday - οι πυρήνες τους δεν είχαν κλείσει σε ένα δαχτυλίδι. Αλλά το γεγονός ότι οι πηνία εναλλασσόμενου ρεύματος λειτουργούσαν συνεχώς, και όχι περιοδικά (όταν το κύκλωμα ήταν ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο), έφερε τη φήμη του Ρώσου εφευρέτη παγκοσμίως.

Έξι χρόνια αργότερα, ο Usagin, ερευνητής της MSU, ανέπτυξε (ή μάλλον συνόψισε) την ιδέα του Yablochkov. Ο Usagin συνέδεσε διάφορες ηλεκτρικές συσκευές (όχι μόνο κεριά) με τις περιελίξεις εξόδου των πηνίων, τις οποίες ονόμασε "δευτερεύουσες γεννήτριες".

Οι σπείρες του Yablochkov και Usagin ήταν κάπως διαφορετικές μεταξύ τους. Μιλώντας στη σύγχρονη γλώσσα, ο μετασχηματιστής Yablochkova αύξησε την τάση: στη δευτερεύουσα περιέλιξη υπήρχαν πολύ περισσότερες στροφές λεπτού σύρματος από ό, τι στο πρωτεύον.

Ο μετασχηματιστής Usagin απομονώνεται: ο αριθμός των στροφών και στις δύο περιελίξεις ήταν ο ίδιος (3000), καθώς και οι τάσεις εισόδου και εξόδου (500 V).

ΗΜΕΡΟΛΟΓΙΟ ΣΗΜΑΝΤΙΚΩΝ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΩΝ

Οι επαγωγικοί πηνία του Yablochkov και οι "δευτερογενείς γεννήτριες" του Usagin άρχισαν να αποκτούν χαρακτηριστικά γνωρίσματα που γνωρίζουμε σήμερα με εκπληκτική ταχύτητα μετασχηματιστές.

1884 - οι αδελφοί Hopkinson έκλεισαν τον πυρήνα.

Προηγουμένως, η μαγνητική ροή πέρασε από μια χαλύβδινη ράβδο και εν μέρει από τον βόρειο πόλο προς τα νότια - μέσω του αέρα. Η αντίσταση του αέρα είναι 8 χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από εκείνη του σιδήρου. Για να επιτευχθεί μια αξιοσημείωτη τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη ήταν δυνατή μόνο για μεγάλα ρεύματα που διέρχονται από πολλές στροφές. Αν ο πυρήνας γίνει σε δακτύλιο ή πλαίσιο, τότε η αντίσταση μειώνεται στο ελάχιστο.

Μετασχηματιστής του 1880 Βουρτσίστε την εταιρεία ηλεκτρικού φωτισμού

1885 - Η ουγγρική Dery πήρε την ιδέα να ενεργοποιήσει τους μετασχηματιστές παράλληλα. Πριν από αυτό, όλοι χρησιμοποίησαν μια σειριακή σύνδεση.

1886 - και πάλι ο Χόπκινσον. Έμαθαν πώς να υπολογίζουν τα μαγνητικά κυκλώματα σύμφωνα με το νόμο του Ohm. Αρχικά, έπρεπε να αποδείξουν ότι οι διαδικασίες σε ηλεκτρικά και μαγνητικά κυκλώματα μπορούν να περιγραφούν με παρόμοιους τύπους.

1889 - Ο Σουηδός Swinburne πρότεινε την ψύξη των περιελίξεων πυρήνα και μετασχηματιστών με ορυκτέλαιο, το οποίο παίζει ταυτόχρονα το ρόλο της μόνωσης. Σήμερα αναπτύχθηκε η ιδέα του Swinburne: ένας χαλύβδινος μαγνητικός πυρήνας με περιελίξεις χαμηλώνει σε μια μεγάλη δεξαμενή, η δεξαμενή κλείνει με ένα καπάκι και μετά από ξήρανση, θέρμανση, εκκένωση, πλήρωση με αδρανές άζωτο και άλλες λειτουργίες, χύνεται λάδι σε αυτό.

Μετασχηματιστής - τέλη 19ου - αρχές 20ου αιώνα (Αγγλία)

Μετασχηματιστής 4000 kVA (Αγγλία) - αρχές 20ου αι.

Τόκι. Έως 150 χιλιάδες α. Αυτά είναι τα ρεύματα που τροφοδοτούν καμίνους για την τήξη μη σιδηρούχων μετάλλων. Σε ατυχήματα, οι τρέχουσες τάσεις φτάνουν τις 300-500 χιλιάδες α. (Η χωρητικότητα του μετασχηματιστή σε μεγάλους κλιβάνους φτάνει τα 180 MW, η κύρια τάση είναι 6-35 kV, σε φούρνους υψηλής ισχύος έως 110 kV, δευτερογενή 50-300 V και σε σύγχρονους κλιβάνους μέχρι 1200 V.)

Απώλειες. Μέρος της ενέργειας χάνεται στις περιελίξεις, μέρος - για τη θέρμανση του πυρήνα (δινορευτικά ρεύματα στη σιδήρου και απώλειες υστέρησης). Γρήγορη αλλαγή ηλεκτρικών και μαγνητικών nole στον χρόνο (50 Hz - 50 φορές το δευτερόλεπτο) αναγκάζει μόρια ή φορτία μεμονωμένα να προσανατολιστούν διαφορετικά: η ενέργεια απορροφάται από το πετρέλαιο, τους κυλίνδρους βακελίτη, το χαρτί, το χαρτόνι κ.λπ. δ.

Οι αντλίες για την άντληση καυσαελαίου μετασχηματιστή μέσω των θερμαντικών σωμάτων λαμβάνουν κάποια ισχύ.

Και όμως, σε γενικές γραμμές, οι απώλειες είναι αμελητέες: σε ένα από τα μεγαλύτερα σχέδια μετασχηματιστών για 630 χιλιάδες kW, μόνο το 0,35% της ισχύος κολλάει. Λίγες συσκευές μπορούν να καυχηθούν. n. δ. περισσότερο από 99,65%.

Πλήρης ισχύς. Οι μεγαλύτεροι μετασχηματιστές "συνδέονται" με τις πιο ισχυρές γεννήτριες, έτσι οι δυνάμεις τους συμπίπτουν. Σήμερα υπάρχουν μονάδες ισχύος 300, 500, 800 χιλιάδων kW, αύριο τα στοιχεία αυτά θα αυξηθούν σε 1-1,5 εκατομμύρια, ή ακόμα περισσότερο.

Ο ισχυρότερος μετασχηματιστής. Ο ισχυρότερος μετασχηματιστής που κατασκευάζεται από την αυστριακή εταιρεία "Elin" και έχει σχεδιαστεί για θερμοηλεκτρικό σταθμό στο Οχάιο. Η ισχύς της είναι 975 megavolt-amperes, πρέπει να αυξήσει την τάση που παράγεται από τις γεννήτριες - 25 χιλιάδες βολτ σε 345 χιλιάδες βολτ (Science and Life, 1989, Νο. 1, σελ. 5).

Οι οκτώ μεγαλύτεροι μονοφασικοί μετασχηματιστές στον κόσμο έχουν χωρητικότητα 1,5 εκατομμυρίων kVA. Οι μετασχηματιστές ανήκουν στην αμερικανική εταιρεία Power Power Service. 5 από αυτές μειώνουν την τάση από 765 σε 345 kV. ("Επιστήμη και Τεχνολογία")

Το 2007, η εταιρία Holding Company Elektrozavod (Μόσχα) κατασκευάζει το ισχυρότερο μετασχηματιστή που παρήχθη προηγουμένως στη Ρωσία - TC-630000/330 με χωρητικότητα 630 MVA για τάση 330 kV, με βάρος περίπου 400 τόνους. Ο μετασχηματιστής νέας γενιάς αναπτύχθηκε για τις εγκαταστάσεις της ανησυχίας Rosenergoatom.

Οικιακός μετασχηματιστής ORTs-417000/750 με χωρητικότητα 417 MVA για τάση 750 kV

Κατασκευή. Οποιοσδήποτε μετασχηματιστής για οποιοδήποτε σκοπό αποτελείται από πέντε συνιστώσες: μαγνητικό κύκλωμα, περιελίξεις, δεξαμενή, κάλυμμα και δακτυλίους.

Η πιο σημαντική λεπτομέρεια - το μαγνητικό κύκλωμα - αποτελείται από φύλλα χάλυβα, καθένα από τα οποία είναι επικαλυμμένο και στις δύο πλευρές με μόνωση - ένα στρώμα βερνικιού πάχους 0.005 mm.

Οι διαστάσεις, για παράδειγμα, των μετασχηματιστών του καναδικού σταθμού ηλεκτροπαραγωγής Busheville (που κατασκευάζεται από τη γερμανική εταιρεία Siemens) είναι οι εξής: ύψος 10,5 m, διάμετρο διατομής 30 - 40 μ.

Το βάρος αυτών των μετασχηματιστών είναι 188 τόνοι, από τους οποίους μεταφέρονται ακτινοβολητές, διογκωτικά και πετρέλαιο, ενώ οι σιδηροδρομικοί εργάτες πρέπει να λύσουν ένα δύσκολο πρόβλημα: 135 τόνοι δεν είναι αστείο! Αλλά ένα τέτοιο φορτίο δεν εκπλήσσει κανέναν: στον πυρηνικό σταθμό του Obrichheim υπάρχει μια ομάδα μετασχηματιστών με χωρητικότητα 300 χιλιάδων kW. Ο κύριος "μετατροπέας" ζυγίζει 208 τόνους, η προσαρμογή ενός - 101 τόνων.

Για να παραδοθεί αυτή η ομάδα στον τόπο, απαιτήθηκε σιδηροδρομική πλατφόρμα 40 μέτρων! Δεν είναι πιο εύκολο για τους μηχανικούς της εξουσίας μας: μετά από όλα, τα σχέδια που δημιουργούν είναι από τα μεγαλύτερα στον κόσμο.

388 τόνοι μετασχηματιστή! (ΗΠΑ)

Εργασία. Ένας μεγάλος μετασχηματιστής διαρκεί 94 ημέρες από τα 100. Το μέσο φορτίο είναι περίπου 55-65% του υπολογιζόμενου. Αυτό είναι πολύ σπάταλο, αλλά τίποτα δεν μπορεί να γίνει: μια συσκευή θα αποτύχει, η understudy της αρκετά γρήγορα κυριολεκτικά "καίγεται στη δουλειά". Εάν, για παράδειγμα, η δομή υπερφορτωθεί κατά 40%, τότε σε δύο εβδομάδες η μόνωση θα φθαρεί, όπως σε ένα έτος κανονικής υπηρεσίας.

Μεταξύ των φοιτητών, υπήρξε εδώ και καιρό ένας μύθος για έναν εκκεντρικό που απαντά στην ερώτηση "Πώς λειτουργεί ένας μετασχηματιστής;" "" Πλούσια "απάντησε:" Oooo ... "Αλλά μόνο σήμερα ο λόγος για αυτόν τον θόρυβο γίνεται σαφής.

Αποδεικνύεται ότι δεν είναι η δόνηση χαλύβδινων πλακών που είναι ελαφρώς συνδεδεμένες μεταξύ τους, το βρασμό του ελαίου και η ελαστική παραμόρφωση των περιελίξεων που φταίει. Η αιτία μπορεί να θεωρηθεί μαγνητοσυστολία, δηλαδή, μια μεταβολή στο μέγεθος του υλικού κατά τη μαγνήτιση. Ο τρόπος αντιμετώπισης αυτού του φυσικού φαινομένου είναι ακόμα άγνωστος, οπότε η δεξαμενή του μετασχηματιστή είναι επενδεδυμένη με ηχομονωτικές ασπίδες.

Οι κανόνες για τις "φωνές" των μετασχηματιστών είναι αρκετά αυστηροί: σε απόσταση 5 μ. - όχι πάνω από 70 ντεσιμπέλ (επίπεδο δυνατού λόγου, θόρυβος αυτοκινήτου), και σε απόσταση 500 μ., Όπου συνήθως βρίσκονται κτίρια κατοικιών, περίπου 35 ντεσιμπέλ (βήματα, ήσυχη μουσική).

Ακόμη και μια τέτοια σύντομη επισκόπηση μας επιτρέπει να συναγάγουμε δύο σημαντικά συμπεράσματα. Το κύριο πλεονέκτημα του μετασχηματιστή είναι η απουσία κινητών εξαρτημάτων. Λόγω αυτού, επιτυγχάνεται ένα υψηλό k. n. δ., εξαιρετική αξιοπιστία, εύκολη συντήρηση. Το μεγαλύτερο μειονέκτημα είναι το τεράστιο βάρος και οι διαστάσεις.

Και πρέπει ακόμα να αυξήσετε το μέγεθος: μετά από όλα, η δύναμη των μετασχηματιστών θα πρέπει να αυξηθεί αρκετές φορές τις επόμενες δεκαετίες.

Μετασχηματιστής Mitsubishi Electric - 760 MVA - 345 kV

HYMN

Οι μετασχηματιστές είναι τα πιο ακίνητα μηχανήματα της τεχνολογίας. "Αυτός ο αξιόπιστος κάδος σιδήρου. .. "Έτσι, υπογραμμίζοντας την απλότητα του σχεδιασμού και το μεγάλο βάρος, ο Γάλλος ονόμασε τον Janvier αποκαλούμενο μετασχηματιστή.

Αλλά αυτή η ακινησία είναι προφανής: οι περιελίξεις περιβάλλονται από ρεύματα και οι μαγνητικές ροές κινούνται κατά μήκος του πυρήνα του χάλυβα. Ωστόσο, μιλώντας σοβαρά για την κίνηση των ηλεκτρονίων είναι κάπως αμήχανη. Τα φορτισμένα σωματίδια μετακινούνται μόλις κατά μήκος των αγωγών, κινούνται σε μια ώρα μόλις μισό μέτρο. Μεταξύ των στιγμών εισόδου και εξόδου της "επισημασμένης" ομάδας ηλεκτρονίων περνά περίπου ένα χρόνο.

Γιατί λοιπόν, η τάση στη δευτερεύουσα περιέλιξη συμβαίνει σχεδόν ταυτόχρονα με την ένταξη; Δεν είναι δύσκολο να απαντήσουμε: η ταχύτητα της διάδοσης της ηλεκτρικής ενέργειας δεν καθορίζεται από την ταχύτητα κίνησης των ηλεκτρονίων αλλά από τα σχετικά ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Οι παλμοί ενέργειας αναπτύσσουν 100-200 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Ο μετασχηματιστής "δεν αναστέλλει", αλλά σε καμία περίπτωση δεν μιλάει για την "εσωτερική" τάση του να ξεκουραστεί. Η αλληλεπίδραση των ρευμάτων στους αγωγούς οδηγεί στην εμφάνιση δυνάμεων που τείνουν να συμπιέζουν τις περιελίξεις σε ύψος, να τις μετατοπίζουν σε σχέση μεταξύ τους, για να αυξήσουν τη διάμετρο των στροφών. Είναι απαραίτητο να περιστρέψετε τις περιελίξεις με επιδέσμους, αγκώνες, σφήνες.

Πυρκαγιάζοντας με τις εσωτερικές δυνάμεις, ο μετασχηματιστής μοιάζει με έναν τεράστιο γίγαντα που προσπαθεί να σπάσει τις αλυσίδες. Σε αυτόν τον αγώνα ένας άνθρωπος κερδίζει πάντα. Αλλά πίσω από εξημερωμένα αυτοκίνητα χρειάζεστε ένα μάτι και ένα μάτι. Περίπου δέκα ηλεκτρονικές ασπίδες, αναμετάδοση και θωράκιση αερίου εγκαθίστανται σε κάθε δομή, η οποία παρακολουθεί τις θερμοκρασίες, τα ρεύματα, τις τάσεις, την πίεση αερίου και, στην παραμικρή δυσλειτουργία, σβήνει την ισχύ, αποτρέποντας ένα ατύχημα.

Γνωρίζουμε ήδη: το κύριο μειονέκτημα των σημερινών μετασχηματιστών είναι ο γιγαντισμός τους. Ο λόγος για αυτό είναι επίσης σαφής: όλα εξαρτώνται από τις ιδιότητες των χρησιμοποιούμενων υλικών. Έτσι, ίσως, αν ψάξετε καλά, θα υπάρχουν και άλλες ιδέες για τη μετατροπή του ηλεκτρικού ρεύματος, εκτός από εκείνη που πρότεινε κάποτε ο Faraday;

Δυστυχώς (και ίσως, ευτυχώς, ποιος ξέρει), δεν υπάρχουν τέτοιες ιδέες ακόμη και η εμφάνισή τους είναι απίθανη. Εφόσον υπάρχει εναλλασσόμενο ρεύμα στον ενεργειακό τομέα και παραμένει ανάγκη να αλλάξει η τάση του, η ιδέα του Faraday είναι πέρα ​​από τον ανταγωνισμό.

Δεδομένου ότι οι μετασχηματιστές δεν μπορούν να εγκαταλειφθούν, ίσως θα είναι δυνατό να μειωθεί ο αριθμός τους;

Μπορείτε να "αποθηκεύσετε" τους μετασχηματιστές, εάν βελτιώσετε το τρέχον σύστημα τροφοδοσίας. Το σύγχρονο αστικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας μοιάζει με το ανθρώπινο κυκλοφορικό σύστημα. Από το κύριο καλώδιο, κλαδιά "μέσω αλυσιδωτής αντίδρασης" υποκατάστημα στους τοπικούς καταναλωτές. Η τάση μειώνεται σταδιακά κατά στάδια στα 380 V, και σε όλα τα επίπεδα είναι απαραίτητη η εγκατάσταση μετασχηματιστών.

Οι ειδικοί της Αγγλίας έχουν αναπτύξει λεπτομερώς μια άλλη, πιο κερδοφόρα επιλογή. Προσφέρουν στην εξουσία το Λονδίνο σύμφωνα με αυτό το σχέδιο: ένα καλώδιο 275 χιλ., Εισέρχεται στο κέντρο της πόλης. Εδώ, το ρεύμα διορθώνεται και η τάση "αυτόματα" πέφτει στα 11 χιλιάδες βολτ, το συνεχόμενο ρεύμα τροφοδοτείται σε εργοστάσια και οικιστικές περιοχές, μετατρέπεται και πάλι σε εναλλασσόμενη τάση και μειώνεται η τάση. Αρκετά επίπεδα τάσης εξαφανίζονται, λιγότεροι μετασχηματιστές, καλώδια και συναφείς συσκευές.

Η συχνότητα των σημερινών διακυμάνσεων στη χώρα μας είναι 50 Hz. Αποδεικνύεται ότι αν πάτε στα 200 Hz, το βάρος του μετασχηματιστή θα μειωθεί κατά το ήμισυ! Εδώ, φαίνεται, ένας πραγματικός τρόπος βελτίωσης του σχεδιασμού. Ωστόσο, με την αύξηση της συχνότητας του ρεύματος κατά συντελεστή 4, οι αντιστάσεις όλων των στοιχείων του συστήματος ισχύος και η συνολική απώλεια ισχύος και τάσης θα αυξηθούν ταυτόχρονα. Ο τρόπος λειτουργίας της γραμμής θα αλλάξει και η αναδιάρθρωσή της δεν θα εξοφλήσει με εξοικονόμηση.

Στην Ιαπωνία, για παράδειγμα, μέρος του συστήματος ισχύος λειτουργεί στα 50 Hz, ενώ κάποια σε 60 Hz. Τι είναι ευκολότερο να φέρει το σύστημα σε έναν "παρονομαστή"; Αλλά όχι: αυτό όχι μόνο εμποδίζεται από την ιδιωτική ιδιοκτησία των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και των γραμμών υψηλής τάσης, αλλά και από το υψηλό κόστος των επερχόμενων αλλαγών.

Μετασχηματιστής ΑΒΒ

Το μέγεθος των μετασχηματιστών μπορεί να μειωθεί αντικαθιστώντας τα σημερινά μαγνητικά και αγώγιμα υλικά με νέες, πολύ καλύτερες ιδιότητες. Έχει ήδη γίνει κάτι: για παράδειγμα, χτισμένο και δοκιμασμένο υπεραγωγούς μετασχηματιστές.

Φυσικά, η ψύξη περιπλέκει τον σχεδιασμό, αλλά το κέρδος είναι προφανές: οι πυκνότητες ρεύματος αυξάνονται σε 10 χιλιάδες και έναντι του πρώτου (1 α) για κάθε τετραγωνικό χιλιοστό της διατομής σύρματος. Ωστόσο, πολύ λίγοι λάτρεις κινδυνεύουν να στοιχηματίζουν σε μετασχηματιστές χαμηλής θερμοκρασίας, επειδή το όφελος από την περιέλιξη εξουδετερώνεται εξ ολοκλήρου από τις περιορισμένες δυνατότητες του χαλύβδινου μαγνητικού κυκλώματος.

Αλλά εδώ τα τελευταία χρόνια υπήρξε μια διέξοδος: είτε να δεσμευτούν τα πρωτογενή και δευτερεύοντα τυλίγματα χωρίς έναν ενδιάμεσο - χάλυβα, είτε να βρεθούν υλικά που είναι καλύτερα από το σίδηρο σε μαγνητικές ιδιότητες. Ο πρώτος τρόπος είναι πολύ ελπιδοφόρος και οι μετασχηματιστές "αέρα" έχουν ήδη δοκιμαστεί. Οι περιελίξεις περικλείονται σε ένα κουτί κατασκευασμένο από υπεραγωγό - έναν ιδανικό "καθρέφτη" για ένα μαγνητικό πεδίο.

Το κουτί δεν αφήνει το πεδίο έξω και δεν του επιτρέπει να διασκορπιστεί στο διάστημα. Αλλά έχουμε ήδη πει: η μαγνητική αντίσταση του αέρα είναι πολύ μεγάλη. Θα χρειαστεί να ανεβείτε πάρα πολλές "κύριες" στροφές και να εφαρμόσετε υπερβολικά υψηλά ρεύματα σε αυτά για να πάρετε ένα αξιοσημείωτο "δευτερεύον".

Ένας άλλος τρόπος - νέοι μαγνήτες - επίσης υπόσχεται πολλά. Αποδείχθηκε ότι σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες το ολικό, το έρβιο, το δυσπρόσιο γίνονται μαγνητικά και τα πεδία κορεσμού τους είναι αρκετές φορές μεγαλύτερα από αυτά του σιδήρου (!). Αλλά, πρώτον, τα μέταλλα αυτά ανήκουν στην ομάδα των σπάνιων γαιών και ως εκ τούτου είναι σπάνια και δαπανηρά και, δεύτερον, οι απώλειες υστέρησης σε αυτές, κατά πάσα πιθανότητα, θα είναι πολύ υψηλότερες από ό, τι στον χάλυβα.

V. Stepanov

Σύμφωνα με τα υλικά του περιοδικού "Technology of Youth"