ทำไมแรงดันสูง "ก้าวลง" เพื่อไปถึงบ้านของเรา? ความมหัศจรรย์ของ Transformers
พลิกสวิตช์ไฟและคุณกำลังแตะในละครวิศวกรรมที่ซ่อนอยู่ กระแสไฟฟ้าที่มาถึงทางออกของคุณไม่ได้เริ่มต้นการเดินทางด้วยวิธีนี้ - มันคำรามข้ามสายไฟที่แรงดันไฟฟ้าตายเพียงพอที่จะระเหยเป็นโลหะ ฮีโร่ที่ไม่ได้ร้องทำให้ปลอดภัยหรือไม่? อุปกรณ์ที่ไม่มีการถ่อมตัวที่เรียกว่าหม้อแปลง มาแกะกันเถอะว่าวิธีการที่เงียบสงบนี้โค้งคำนับกระแสไฟฟ้าตามความประสงค์ของเรา
1. ทางหลวงแรงดันสูง
ลองนึกภาพการพยายามสูบน้ำให้กับน้ำของ Firehose ผ่านฟางดื่ม นั่นคือสิ่งที่การส่งกำลังทางไกลทางไกลที่มีแรงดันต่ำจะมีลักษณะเป็นอย่างไร สายไฟต้านทานไฟฟ้าและความต้านทานเสียพลังงานเป็นความร้อน นี่คือเคล็ดลับ: ผลักอิเล็กตรอนที่แรงดันไฟฟ้าสูงเป็นพิเศษและคุณลดกระแสไฟฟ้า-อัตราการไหลของกระแสไฟฟ้าที่แท้จริง กระแสที่น้อยลงหมายถึงแรงเสียดทานน้อยลงความร้อนที่สูญเปล่าน้อยลง
Grids Modern Grids Power ที่ 500, 000 โวลต์ขึ้นไป สำหรับมุมมองนั่นคือ 2, 000 สูงกว่าซ็อกเก็ตผนังของคุณ เฉพาะเมื่อสึนามิไฟฟ้านี้ใกล้เคียงกับย่านที่อยู่อาศัยจะเริ่มตัดมันลงไปในระดับที่ปลอดภัยทีละขั้นตอน
2. แทงโก้ทองแดงและเหล็กกล้า
หม้อแปลงดึงการแลกเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของพวกเขาโดยใช้การเต้นรำระหว่างแม่เหล็กและการเคลื่อนไหว หัวใจของพวกเขา:
- แผ่นเหล็กซิลิคอนสแต็ก (แกนกลาง), ช่องสัญญาณแม่เหล็กเช่นรางรถไฟไกด์รถไฟ
- คอยล์ลวดสองเส้นแยกกัน - หนึ่งผอมที่มีห่วงนับพัน (หลัก), อีกหนาหนึ่งที่มีการเลี้ยวน้อยลง (รอง)
เสียบอุปกรณ์ชาร์จโทรศัพท์ของคุณและนี่คือสิ่งที่เกิดขึ้น:
1. พลังงาน AC พุ่งผ่านขดลวดหลักสร้างสนามแม่เหล็กที่เต้นในแกนกลาง
2. กำลังที่มองไม่เห็นนี้กวาดผ่านขดลวดทุติยภูมิ
3. อิเล็กตรอนในการ "เตะ" เป็นครั้งที่สอง - แต่มีแรงดันไฟฟ้ากำหนดโดยอัตราส่วนการหมุนคอยล์
มันเหมือนกับเกียร์: หมุนเกียร์ขนาดเล็ก (ไม่กี่รอบการหมุน) อย่างรวดเร็วเพื่อให้เกียร์ขนาดใหญ่ (หลายรอบ) เคลื่อนที่ช้าลง แต่มีแรงบิดมากขึ้น ยกเว้นที่นี่เรากำลังซื้อขายแรงดันไฟฟ้าสำหรับปัจจุบัน
3. AC/DC: การต่อสู้ที่หล่อเลี้ยงทางออกของคุณ
Transformers มี Dealbreaker - ใช้งานกับ AC เท่านั้น (กระแสสลับกัน) ทำไม DC ไหลเหมือนแม่น้ำนิ่งสร้างสนามแม่เหล็กแบบคงที่ ค่าคงที่ของ AC กลับไปกลับมาของสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในขดลวดทุติยภูมิ
การเล่นโวหารนี้ตัดสินว่า "สงครามปัจจุบัน" ที่น่าอับอายของประวัติศาสตร์ เอดิสันผลักดัน DC แต่ AC ของ Tesla ชนะเพราะ Transformers ทำให้กริดข้ามประเทศเป็นไปได้ บ้านของคุณทำงานบน AC วันนี้ด้วยการประลองเทคโนโลยีในศตวรรษที่ 19
4. หม้อแปลงในการปลอมตัว
อุปกรณ์เหล่านี้สวมหมวกหลายใบ:
-ไจแอนต์สถานีย่อย: behemoths ระบายความร้อนด้วยน้ำมันที่จัดการอำนาจระดับเมือง
- Wall Wart Minis: บล็อกเครื่องชาร์จแบบ clunky เหล่านั้น? หม้อแปลงไฟฟ้าความถี่สูงขนาดเล็ก
- ผู้สร้างนวัตกรรมกรีนกริด: เวอร์ชัน "สมาร์ท" ใหม่ในขณะนี้สร้างความสมดุลให้กับอินพุตแสงอาทิตย์/ลมที่ไม่แน่นอน
แม้แต่รถยนต์ไฟฟ้าก็ใช้มันสองครั้ง: เพิ่มแรงดันแบตเตอรี่สำหรับมอเตอร์จากนั้นลงมาสำหรับไฟหน้าและพอร์ต USB
5. ภารกิจสำหรับหม้อแปลงที่สมบูรณ์แบบ
ไม่มีระบบไร้ที่ติ หม้อแปลงแบบดั้งเดิมมีเลือดออกพลังงานประมาณ 5% เป็นความร้อนของเสีย - ทั่วโลกซึ่งเหมือนกับการทิ้งผลผลิตโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 50 แห่ง ความก้าวหน้าล่าสุดมีจุดมุ่งหมายเพื่อแก้ไขปัญหานี้:
- Metglas Cores: การตัดโลหะผสมโลหะคล้ายแก้ว 70% สูญเสีย 70%
- สายไฟ superconduction: วัสดุที่ (เมื่อแช่เย็น) เคลื่อนย้ายไฟฟ้าปราศจากแรงเสียดทานไฟฟ้า
- การออกแบบการรักษาด้วยตนเอง: หม้อแปลงที่ตรวจจับความผิดพลาดภายในและกำลังเปลี่ยนเส้นทาง
หม้อแปลงรุ่นต่อไปอาจจะเล็กกว่าเงียบและฝังอยู่ใต้ดิน-มองไม่เห็น แต่ขาดไม่ได้
ประกายไฟสุดท้าย
Transformers รวบรวมความขัดแย้งที่สวยงาม: พวกมันอยู่เฉยๆ (ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้!) แต่ยังช่วยให้โลกที่เชื่อมต่อกันมากเกินไปของเรา จากต้นแบบแรกของเทสลาไปจนถึงกล่องฮัมเพลงบนถนนของคุณพวกเขาได้เขียนใหม่อย่างเงียบ ๆ ว่ามนุษยชาติจัดการพลังงานได้อย่างไร ครั้งต่อไปที่คุณชาร์จอุปกรณ์ให้ทิปหมวกจิตของคุณไปยังตัวบ่งชี้แม่เหล็กไฟฟ้านี้ - นักการทูตแรงดันไฟฟ้าสูงสุด