Transformers And Power: Auka skilvirkni

Hér er málið: rafmagn tapar í raun orku þegar það ferðast í gegnum vír. Málmsnúrurnar berjast á móti með einhverju sem kallast viðnám - eins og núning. Ímyndaðu þér að renna yfir teppi í sokkunum þínum; þessi dráttur breytir gagnlegri orku í sóun á hita. Ef þú reyndir að ýta venjulegu heimilisrafmagni yfir langar vegalengdir myndirðu missa mest af því sem hita og vírarnir yrðu hættulega heitir.

Svo, hvernig leysa veitur þetta? Þeir hækka „þrýstinginn“ - það sem við köllum spennu. Hugsaðu um það eins og vatn í pípu: hærri þrýstingur gerir þér kleift að ýta sama magni af vatni miklu lengra með minni fyrirhöfn. Þess vegna flytja raflínur rafmagn á fáránlega háum spennum til langs tíma. Síðan, rétt áður en það kemur að heimili þínu, lækka spennir þann þrýsting aftur niður í öruggt stig svo brauðristin þín springi ekki.

Það er ekki einfalt að senda rafmagn frá fjarlægri orkuver til hverfis þíns. Þegar það ferðast breytir viðnám mikið af þeirri orku í hita. Ef við sendum það á venjulegri heimilisspennu (um 120 volt) myndi yfir 90% af aflinu tapast sem hiti áður en það kæmist nálægt bænum þínum.

Snjalla leiðréttingin? Auktu spennuna upp - stundum í 115.000 volt eða meira - á meðan straumurinn fellur niður. Þar sem afl er í grundvallaratriðum spennu sinnum straumur, getur þú skilað sömu orku með mun minna "flæði." Minni straumur þýðir minni núning gegn vírunum, þannig að minni hiti fer til spillis. Þessi stóru „háspennu“ viðvörunarskilti á senditurnum eru ekki bara til öryggis - heldur eru þau í raun snjöll leið til að spara orku.

Auðvitað geturðu ekki bara sprengt 115.000 volt beint inn í húsið þitt. Það er þar sem spennar koma inn. Þeir virka eins og reiðhjólagír fyrir rafmagn, skipta á milli háspennu/lágstraums fyrir ferðalög og lágspennu/meiri straums fyrir raunverulega notkun - og þeir gera það án hreyfanlegra hluta.

Mynd af því að hjóla upp á við. Þú skiptir um gír til að skiptast á hraða fyrir meiri þrýstikraft. Transformers vinna eftir svipaðri hugmynd, en í stað hraða og togs skipta þeir út rafflæði (ampara) fyrir þrýsting (volt).

Það kemur allt niður á fjölda víralykkja í tveimur spólunum inni. Fleiri lykkjur á úttakshliðinni þýðir hærri spennu (stig-upp). Færri lykkjur þýðir lægri spennu (stig-niður). Þetta einfalda „gírhlutfall“ gerir þeim kleift að breyta spennunni á skilvirkan hátt án vélrænna hluta.

Hér er nokkurn veginn hvernig ferðin virkar:

Í virkjuninni: Stíga-spennir auka spennuna fyrir lengri-ferðina.

Í stórum aðveitustöðvum: Stórir spennar stíga það niður í miðlungs stig fyrir nærumhverfið.

Á hverfisstöngum eða í grænum kössum: Minni spennar sleppa því í síðasta sinn í örugga 120 eða 240 volta spennu sem heimilið þitt þarfnast.

Ótrúlegt, allt þetta ferli sóar mjög lítilli orku. Dreifingarspennar eru smíðaðir til að vera mjög skilvirkir.

Svo hvernig hoppar kraftur frá einni spólu til annarrar þegar vírarnir snerta aldrei? Það er allt að þakka Faraday's Law of Induction.

Þegar rafmagn flæðir í gegnum fyrstu spóluna myndar það sterkt segulsvið. Það ósýnilega segulsvið nær yfir bilið og framkallar nýjan straum í seinni spólunni. Til að tryggja að nánast ekkert af orkunni glatist, eru báðar spólurnar vafðar utan um þungan járnkjarna sem virkar eins og hraðbraut fyrir segulmagnið og leiðir hana beint frá annarri hliðinni til hinnar.

Þessi líkamlegi aðskilnaður er líka mikill öryggisbónus. Ef elding lendir á rafmagnslínunum hjálpar bilið að koma í veg fyrir að þessi mikla bylgja steikir allt í húsinu þínu.

Hefurðu einhvern tíma tekið eftir þessum þunga litla kubb á fartölvu snúrunni þinni? Þetta er lítill spenni. Heimilisrafmagn á 120 volt er enn of mikið fyrir viðkvæma rafeindatækni, svo þessir „kraftmúrsteinar“ draga það frekar niður:

Innstunga í vegg: 120 volt

Fartölva: um 19 volt

Snjallsími: venjulega 5 volt

Ólíkt þeim stóru á stöngum (sem oft eru olíu-fyllt til að kæla), eru þessi litlu hleðslutæki þurr-gerð - þau nota bara loft og ugga til að halda sér köldum. Þess vegna hlýna þeir þegar þú ert að hlaða í smá stund. Ef þú hlustar vel gætirðu jafnvel heyrt dauft suð. Það eru innri málmhlutarnir sem titra frá breyttum segulsviðum.

Þessir risastóru spennar á skautum þurfa að takast á við miklu meiri hita. Þeir eru fylltir með sérstakri olíu og hafa málmugga eins og bílofn til að hjálpa til við að dreifa hitanum. Verkfræðingar reikna vandlega út hversu mikið álag hver og einn þolir svo hann ofhitni ekki, sérstaklega á heitum sumardögum þegar allir eru með AC.

Þökk sé allri þessari snjöllu verkfræði geta nútíma spennar náð skilvirkni upp á 98% eða meira. Það þýðir að næstum allur krafturinn sem fer inn nær í raun innstungunum þínum.

Þegar öllu er á botninn hvolft eru spennir ástæðan fyrir því að við getum flutt rafmagn á skilvirkan hátt yfir langar vegalengdir án þess að sóa miklu magni af orku. Þegar Nikola Tesla beitti sér fyrir riðstraumi aftur í hinu fræga "Stríð straumanna" var þessi tækni stór hluti af því hvers vegna hann vann.

Í dag eru þessi hljóðlátu tæki enn mikilvægari. Með því að draga úr orkutapi hjálpa þeir til við að minnka kolefnisfótspor okkar og gera endurnýjanlega orkugjafa hagnýtari.

Næst þegar þú ert úti að labba, prófaðu smá "transformer spotting". Leitaðu að gráu strokkunum á tréstaurum, grænu kössunum á jörðinni eða stóru afgirtu tengivirkjunum. Þeir eru allir hljóðlega að vinna sama starfið - að jafna spennu og straum svo þú getir hlaðið símann þinn án þess að hugsa þig tvisvar um.

Það er ansi gaman-þegar þú hugsar um það: snilldar uppfinning 19.-aldar er enn hjartað í raforkukerfi 21.-aldar.

Hafðu samband núna