変圧器と電力: 効率の解明 - 知識

ラップトップの充電器には重い「レンガ」が付いているのに、携帯電話の充電器は単なる小さな平らなプラグであることに気づいたことがありますか?その背後には、超古くても素晴らしい発明、変圧器があることが判明しました。正直なところ、これは現代の電気の世界全体を実際に機能させる静かなヒーローの 1 つです。

電気に関する大きな問題は、何百マイルも離れた発電所から、そのほとんどを途中で失うことなく壁のコンセントまで届けることです。送電線は非常に長くて細いホースのようなものです。-電流が流れすぎると異常に発熱し、大量のエネルギーを熱として浪費します。そこで変圧器が窮地を救ってくれます。

これは基本的に、エンジニアが電気の「圧力」（つまり電圧）をいじって、電力を長距離に効率的に送り、家に届く前に安全に電力を下げることができるようにするものだ。このトリックがなければ、私たちの送電網はあまりにも無駄が多すぎるでしょう (そして正直に言って、規模的にはちょっと不可能です)。

非常に長くて細い庭用ホースを 1 本使って、遠くの湖から自分の町に水を押し出そうとしているところを想像してみてください。{0}}それがあなたの手元に届く頃には、摩擦のせいでかろうじて液だれが出る程度です。電気も長距離では全く同じ問題を抱えています。

すべてのワイヤには抵抗があり、-流れる電子を「つかむ」ようなものです。より多くの電流を流すほど（より高いアンペア）、より多くの熱が浪費されます。都市レベルの電力を発電所から通常の電圧で直接送ろうとした場合、そのほとんどは家庭に届くのではなく、電線を暖めるだけです。初期の電気関係者はこの壁に激しくぶつかり、創造性を発揮することを余儀なくされました。

電気には、電流 (「流れ」または移動量) と電圧 (電気を押す「圧力」) という 2 つの主なことが起こっています。電力自体は基本的に電流 × 電圧です-ので、同じ量の電力を 2 つの異なる方法で供給できます。

大量の電流 + 低電圧=太い、遅い川 (距離を越えると大量の廃棄物が発生)

低電流 + 高電圧=細い高圧ジェット - (無駄が大幅に少ない)

電力会社は、長距離旅行のために電圧を大幅に上げることを考え出しました。つまり、電流がはるかに低くなり、ラインでの熱損失が大幅に減少します。すばらしいですよね？しかし、田舎では超高圧の電気が轟いています。--トースターに接続するのは間違いありません。-したがって、それを元に戻す方法が必要です。

変圧器は基本的には電圧変換器です。基本的なものには可動部品も豪華な電子機器もありません。-共有の鉄心に巻かれた 2 つのワイヤコイルだけです。コイル同士も接触しません。では、電力はどのようにしてあるものから別のものへと変化するのでしょうか?

それはすべて電磁誘導 + 交流 (AC) のおかげです。 AC は常に超高速で方向を反転し、最初のコイル (「一次」) の周囲にパルス磁場を生成します。その変化する磁場は鉄心を通って伝わり、2番目のコイル（「2次」）内の電子を「揺さぶり」、そこにまったく新しい電流を誘導します。電線が接続されていない状態で、電気が空隙を通過しました。-考えてみると、かなりワイルドです。

魔法の比率？各コイルが何回巻かれるか。二次側のターン数が増えると、= 高い電圧が出力されます (ステップアップ)。-。ターン数が少ないほど電圧が=低くなります (ステップダウン)。文字通りそれです。回転を調整し、圧力を制御します。

昇圧変圧器-発電所の近くに住んでいます。生成された電圧を取得して、それを非常に高いレベル (時には数十万ボルト) に昇圧し、ほとんど損失なく伝送線を通過できるようにします。

降圧変圧器-逆のことをしてください。電力が近づくと機能し始めます。-変電所にある大きな変電所では、都市配電用の中レベルに電力を下げます。その後、街路にある小さな変電所では、家庭で使用している使い慣れた 120 V または 220 ～ 240 V に電力を下げます。

A simple illustration of two transformers.

これは電圧の受け渡しを伴うリレーレースのようなものです。-

発電所は電気を生成し、巨大な昇圧変圧器によって電圧が非常に高くなります。-

高圧線（いたるところにある巨大な金属製の塔）は、何百マイルもそれを運びます。

お住まいの地域に到着し、大きな降圧変圧器を備えた変電所に到達すると、地域に配送できるように降圧されます。-

ブロックの最後のステップ → ポール{0}}に取り付けられた缶または緑色のパッド-に取り付けられたボックスを使用して、家庭用の安全なレベルまでブロックを落とします。

変電所（大きな柵で囲まれたヤード、「危険: 高電圧」の標識）の前を、基本的には巨大な降圧ハブであることに気づかずに通り過ぎたことがあるはずです。-

電柱を見上げて-上部近くに灰色の円筒形の缶があるのが見えますか?これらはそれぞれ数軒の住宅に電力を供給する配電変圧器です。埋設配線のある場所では、コンクリートパッドの上に誰かの家の庭に置かれている大きな緑色の金属製の箱です。同じ仕事でも、見た目が違う。

通常、彼らは静かに鼻歌を歌っています-それが正常です。しかし、もし誰かが怒って大声で鳴き始めたら、それはもう瀕死の状態にある可能性があります。

この分厚いノートパソコンの「ブロック」は、単なる小型の降圧変圧器（および最新の電子機器）にすぎません。-壁電圧が必要となり、ラップトップが必要とする電圧まで下がります。現在、携帯電話の充電器も同じ機能を備えていますが、技術の向上により非常に小さく効率的になっています。-大きくて重い鉄の芯はもう必要ありません。

次回何かを接続するときは、変圧器にちょっとしたメンタルハイタッチをしてください。{0}} 1世紀以上にわたり、私たちの電化された生活をひそかに可能にしてきた、影の仲介業者です。立ち止まって考えるととても素敵です。

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