От электростанции до розетки
Электростанция может находиться за сотни километров от города. Генераторы на электростанциях вырабатывают электрическую энергию, но ЭДС генераторов электростанций невелика — порядка 10–20 кВ. Большее напряжение опасно для пробоя обмоток генератора. Однако при передаче энергии на большие расстояния по линиям электропередачи (ЛЭП) при низком напряжении возникают огромные тепловые потери: согласно закону Джоуля–Ленца, количество теплоты, выделяющееся в проводах, пропорционально квадрату силы тока. Значит, чтобы уменьшить потери, нужно уменьшить силу тока в линии. А поскольку передаваемая мощность равна произведению напряжения на силу тока, при той же мощности достаточно повысить напряжение — и ток упадёт во столько же раз.
Именно поэтому на пути от электростанции к потребителю напряжение сначала повышают (до сотен киловольт), а перед подачей в дома понижают до 220 или 380 В. Устройство, которое выполняет эту работу, — трансформатор.
Устройство трансформатора
Трансформатор — устройство для преобразования переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности.
Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, собранного из отдельных пластин, и двух или более обмоток. Первичная обмотка — обмотка трансформатора, подключаемая к источнику переменного напряжения. Вторичная обмотка — обмотка трансформатора, к которой присоединяют нагрузку — приборы и устройства, потребляющие электроэнергию.
Почему сердечник набирают из отдельных изолированных пластин, а не делают цельным? В сплошном стальном сердечнике переменный магнитный поток наводил бы вихревые токи, которые сильно нагревали бы металл. Сердечник делают из отдельных пластин, чтобы увеличить его сопротивление и уменьшить вихревые токи, вызывающие нагрев.