Transformers and power transmission · Transformadores y transmisión de energía
| English | Español |
|---|---|
| transformer/trænsˈfɔːmə/ | transformador |
| primary/ˈpraɪməri/ | primario |
| secondary/ˈsekəndəri/ | secundario |
| step-up/step ʌp/ | elevador |
| step-down/step daʊn/ | reductor |
| transmission/trænˈsmɪʃn/ | transmisión |
Sending power across the country
- Power stations are far from cities, yet very little energy is lost on the way.
- The secret is the transformer 变压器, which changes the size of an a.c. voltage.
- It lets us send power at very high voltage — and that is what keeps the loss small.
Transmitiendo energía por todo el país
- Las centrales eléctricas están lejos de las ciudades, sin embargo, se pierde muy poca energía en el trayecto.
- El secreto es el transformador, que cambia la magnitud de un voltaje de c.a. (corriente alterna).
- Esto nos permite transmitir la energía a un voltaje muy alto, y es exactamente eso lo que mantiene las pérdidas pequeñas.
The transformer
- A transformer has two coils on a soft-iron core: a primary 初级 (input) and a secondary 次级 (output).
- The a.c. in the primary makes a changing field in the core, which induces an a.c. e.m.f. in the secondary.
- The voltages and turns are linked by:
- It only works on a.c. — a steady d.c. makes no changing field.
El transformador
- Un transformador tiene dos bobinas sobre un núcleo de hierro blando: una primaria (entrada) y una secundaria (salida).
- La corriente alterna en la primaria produce un campo variable en el núcleo, el cual induce una f.e.m. de c.a. en la secundaria.
- Los voltajes y el número de espiras están relacionados mediante:
- Solo funciona con c.a. (corriente alterna); una corriente continua (c.c.) constante no produce un campo variable.
The transformer equation · La ecuación del transformador
Vs/Vp = Ns/Np
The voltage ratio equals the turns ratio — more turns on the secondary steps the voltage up. · La relación de voltajes es igual a la relación de vueltas: más vueltas en el secundario elevan el voltaje.
A transformer works with a steady direct current (d.c.). · Un transformador funciona con corriente directa (c.c.) constante.
A transformer needs a changing magnetic field, so it works on a.c. only. A steady d.c. makes no change and induces nothing. · Un transformador necesita un campo magnético variable, por lo que solo funciona con c.a. Una c.c. constante no genera cambios ni induce voltaje.
A transformer has $1000$ turns on the primary and $50$ on the secondary. The primary voltage is $240\ \text{V}$. What is the secondary voltage, in V? · Un transformador tiene $1000$ vueltas en el primario y $50$ en el secundario. El voltaje primario es $240\ \text{V}$. ¿Cuál es el voltaje secundario, en V?
$V_s = V_p \times \dfrac{N_s}{N_p} = 240 \times \dfrac{50}{1000} = 12\ \text{V}$ — a step-down transformer. · $V_s = V_p \times \dfrac{N_s}{N_p} = 240 \times \dfrac{50}{1000} = 12\ \text{V}$ — un transformador reductor.
Step-up 升压 and step-down 降压
- More turns on the secondary → a step-up transformer (voltage rises).
- Fewer turns on the secondary → a step-down transformer (voltage falls).
- If 100% efficient, power in = power out:
- So a step-up transformer raises the voltage but lowers the current.
A real transformer changes the voltage of an a.c. supply
Elevadores 升压 y reductores 降压
- Más espiras en la secundaria → un transformador elevador (el voltaje aumenta).
- Menos espiras en la secundaria → un transformador reductor (el voltaje disminuye).
- Si es 100% eficiente, la potencia de entrada es igual a la potencia de salida:
- Por lo tanto, un transformador elevador aumenta el voltaje pero disminuye la corriente.
Un transformador real cambia el voltaje de una fuente de c.a.
Transformer · Transformador
Add turns to the secondary to step the voltage up, fewer to step it down — Vs/Vp = Ns/Np, exactly how the grid moves power efficiently. · Añadir vueltas al secundario para elevar el voltaje, menos para reducirlo — Vs/Vp = Ns/Np, exactamente así la red transporta energía de forma eficiente.
A step-up transformer has: · Un transformador elevador de voltaje tiene:
More secondary turns gives a higher output voltage — a step-up transformer. · Más vueltas en el secundario producen un voltaje de salida mayor — un transformador elevador.
A 100%-efficient step-up transformer raises the voltage and lowers the current. · Un transformador elevador con eficiencia del 100% aumenta el voltaje y reduce la corriente.
Power is conserved ($I_p V_p = I_s V_s$), so if the voltage goes up the current must come down. · La potencia se conserva ($I_p V_p = I_s V_s$), por lo que si el voltaje sube, la corriente debe bajar.
Why high voltage for transmission 输电
- Power wasted as heat in the cables is $P = I^2 R$ ($R$ = cable resistance).
- A step-up transformer raises the voltage and so lowers the current for the same power ($P = IV$).
- A smaller current means much less wasted power in the cables.
- A step-down transformer then lowers the voltage to a safe value before it reaches homes.
A transformer
¿Por qué usar alto voltaje para la transmisión? 输电
- La potencia disipada como calor en los cables es $P = I^2 R$ ($R$ = resistencia del cable).
- Un transformador elevador aumenta el voltaje y, por lo tanto, reduce la corriente para la misma potencia ($P = IV$).
- Una corriente menor significa mucho menos potencia desperdiciada en los cables.
- Luego, un transformador reductor baja el voltaje a un valor seguro antes de que llegue a los hogares.
Un transformador
Why is electricity sent across the country at very high voltage? · ¿Por qué se transmite la electricidad a través del país a muy alto voltaje?
For a given power, raising the voltage lowers the current. Since the heat loss is $I^2R$, a smaller current wastes far less power. · Para una potencia dada, elevar el voltaje reduce la corriente. Dado que la pérdida de calor es $I^2R$, una corriente menor desperdicia mucha menos potencia.
A cable carries a current of $20\ \text{A}$ and has a resistance of $5.0\ \Omega$. How much power is wasted as heat, in W? · Un cable transporta una corriente de $20\ \text{A}$ y tiene una resistencia de $5.0\ \Omega$. ¿Cuánta potencia se pierde como calor, en W?
$P = I^2 R = 20^2 \times 5.0 = 400 \times 5.0 = 2000\ \text{W}$. Lowering the current would cut this sharply. · $P = I^2 R = 20^2 \times 5.0 = 400 \times 5.0 = 2000\ \text{W}$. Reducir la corriente disminuiría drásticamente esta pérdida.
You've got it
- transformer: $\dfrac{V_p}{V_s} = \dfrac{N_p}{N_s}$; works on a.c. only
- more secondary turns = step-up (V↑); fewer = step-down (V↓)
- 100% efficient: $I_p V_p = I_s V_s$ — step-up raises V but lowers I
- transmit at high voltage → low current → less $I^2R$ loss in the cables
Lo has logrado
- transformador: $\dfrac{V_p}{V_s} = \dfrac{N_p}{N_s}$; funciona solo con c.a. (corriente alterna)
- más espiras secundarias = elevador (V↑); menos = reductor (V↓)
- 100% eficiente: $I_p V_p = I_s V_s$ — el elevador sube V pero baja I
- transmitir a alto voltaje → baja corriente → menor pérdida $I^2R$ en los cables