6-7
變壓器與電力輸送
為何發電廠電力輸送使用高電壓傳送
變壓器原理
6 - 7 變壓器與電力輸送
為何發電廠電力輸送使用高電壓傳送:
發電廠產生的電如何經由電線輸送到各地呢?由於電線有電阻,電流的熱效應會使電線本身發熱,造成部分電能的損失。通過的電流愈大,損失的能量就愈多。
為了減少在線路上電能的損失,在電力輸送過程中盡可能降低流經導線的電流。如果電功率維持定值,則提升電壓可使傳送的電流減小,故電力輸送一般都使用高電壓來傳送,通常提高到幾十萬伏特。
變壓器原理:
變壓器利用電磁感應的原理,可以提高或降低電壓,其構造如圖所示。
在一封閉的矩形軟鐵芯的左右兩邊,各纏繞著不同匝數的線圈,其中連接交流電源的線圈,稱為原線圈,在另一邊的線圈為輸出部分,稱為副線圈。
原線圈中的交流電會在軟鐵芯中產生隨時間變化的磁場,即磁力線數亦隨時間改變(電流磁效應)。由於磁力線被拘束在軟鐵芯內,故副線圈內的磁力線數也隨時間作同量的變化,因此副線圈的導線會產生感應電流(電磁感應)。
要用交流電或直流電:
假定原線圈所連接的是直流電源而非交流電源,則因直流電壓穩定不變,原線圈內的磁場不會改變,磁力線數沒有變化,因此副線圈不會產生感應電流。
升壓與降壓:
若副線圈的匝數較原線圈多,則副線圈輸出的電壓較高,此為升壓變壓器;反之,如果副線圈的匝數較少,則為降壓變壓器。
問題:
一變壓器的原線圈有100匝,副線圈有200匝。輸入電壓為110伏特的交流電,輸出的電壓為多少?若改為輸入12伏特的直流電,輸出的電壓為多少?
ANS:220伏特。若改為直流電,無法得到改變電壓的效果,故無輸出。
電力的輸送過程如圖所示:
1.
發電廠的發電機產生電壓僅有11,000到22,000伏特,須利用變壓器把電壓升高至154,000到345,000伏特的超高壓,
2.
然後經由超高電壓輸送電線分送至各都市、工業區等附近的變電所,經兩次降壓後,使電壓降至11,000或22,000伏特,
3.
最後傳送到市內的亭置式、地面式變壓器或電線桿上的變壓器,再將電壓降至110或220伏特後,接至家庭內使用。