輸電線路中的功率損耗

在電力系統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單的原因之一是減少電力傳輸過程中的電力損耗。

現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 = 通過導體的電流，R = 導體的電阻。

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

我們將如何利用這一理論解釋如下：

假設初始電壓 = 100V，負載消耗 = 5A，輸出功率 = 500 瓦。然后這里的傳輸線必須從源到負載承載 5A 的電流。但是如果我們在初始階段將電壓提升到 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升壓，并使用另一個電力變壓器在傳輸線的末端降壓。

通過這種設置，通過 100+Kilometer 傳輸線的電流幅度大大降低，從而減少了傳輸過程中的功率損耗。

電力變壓器和配電變壓器的區別

電源變壓器通常在滿負載下運行，因為它被設計為在 100% 負載下具有高效率。另一方面，當負載保持在 50% 和 70% 之間時，配電變壓器具有很高的效率。因此，配電變壓器不適合在 100% 負載下連續運行。

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

因為它們使用高級絕緣材料，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，因此它們的負載波動較小，而配電變壓器的負載波動較大。

這些設備每天 24 小時都滿載，因此銅和鐵的損耗全天都在發生，而且它們在整個過程中幾乎保持不變。

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“法拉第電磁感應定律”。它是電磁學的基本定律，它解釋了電感器、電動機、發電機和電力變壓器的工作原理。

該定律規定“當閉合回路或短路的導體靠近變化的磁場時，就會在該閉合回路中產生電流”。

為了更好地理解法律，讓我們更詳細地討論它。首先，讓我們考慮下面的一個場景。

考慮一個永磁體和一個導體首先彼此靠近。

然后使用如圖所示的導線將導體的兩端短路。

在這種情況下，導體或回路中不會有電流流動，因為切割回路的磁場是靜止的，并且如法律所述，只有變化或變化的磁場才能在回路中產生電流。

因此，在靜止磁場的第一種情況下，導體回路中的流量為零。

現在考慮如果磁鐵像鐘擺一樣來回移動，那么切割環路的磁場會不斷變化。由于在這種情況下存在變化的磁場，法拉第定律將發揮作用，因此我們可以看到導體回路中的電流流動。

如圖所示，在磁鐵來回移動后，我們可以看到電流“I”流過導體和閉環。

現在讓我們卸下永久電池，用其他不同的磁場源替換它，如下所示。

現在使用交流電壓源和導體來產生變化的磁場。

在導體回路接近磁場范圍后，我們可以看到在導體上產生的 EMF。由于這種感應電動勢，我們將有一個電流“I”。

感應電壓的大小與第二個回路所經歷的場強成正比，因此磁場強度越高，閉環中的電流就越大。

盡管可以使用單個導體設置來理解法拉第定律。但為了獲得更好的實際性能，最好在兩側使用線圈。

在這里，交流電流流過初級線圈 1，初級線圈 1 會在導體線圈周圍產生變化的磁場。當線圈 2 進入線圈 1 產生的磁場范圍內時，由于法拉第電磁感應定律，線圈2 上會產生 EMF 電壓。由于線圈 2 中的電壓，電流“I”流過次級閉合電路。

現在您必須記住，兩個線圈都懸浮在空氣中，因此磁場使用的傳導介質是空氣。并且空氣在磁場傳導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的介質，那么我們可以更徹底地體驗電磁感應。

所以現在讓我們把空氣介質換成鐵介質來進一步了解。

如圖所示，我們可以使用鐵芯或鐵氧體磁芯來減少從一個線圈到另一個線圈的電力傳輸過程中的磁通量損失。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作為磁芯是磁場非常好的導體的時間。

一旦線圈 1 產生磁場，它將流過鐵芯到達線圈 2，并且由于法拉第定律，線圈 2 會產生一個 EMF，該 EMF 將由連接在線圈 2 上的檢流計讀取。

現在，如果您仔細觀察，您會發現這種設置類似于單相變壓器。是的，今天的每臺變壓器都按照相同的原理工作。

現在讓我們看看三相變壓器的簡化結構。

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。請記住，兩個繞組都由絕緣層隔開。

這里每一列代表一相，所以對于三列，我們有三相繞組。

骨架和繞組的整個設置浸入一個充滿工業油的密封罐中，以實現更好的導熱性和絕緣性。

繞制后，所有六個線圈的末端端子都通過高壓絕緣子從密封罐中引出。

端子固定在彼此相距相當遠的地方，以避免火花跳躍。

電力變壓器的特點

電力傳輸的應用

電力變壓器主要用于發電和配電站。

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、太陽能光伏電站變壓器、風電場變壓器和 Kornd?rfer 自耦變壓器啟動器。

它用于減少電力傳輸過程中的功率損失。

用于高壓升壓和高壓降壓。

在長途消費案件中是首選。

在負載以 24x7 全天候滿負荷運行的情況下是首選。