Transformers and power transmission · Transformadores e transmissão de energia
| English | Português |
|---|---|
| transformer/trænsˈfɔːmə/ | transformador |
| primary/ˈpraɪməri/ | primário |
| secondary/ˈsekəndəri/ | secundário |
| step-up/step ʌp/ | elevador de tensão |
| step-down/step daʊn/ | abaixador de tensão |
| transmission/trænˈsmɪʃn/ | transmissão |
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.
Enviando energia pelo país
- As centrais elétricas estão longe das cidades, contudo muito pouca energia é perdida no caminho.
- O segredo é o transformador 变压器, que altera a magnitude de uma tensão c.a.
- Permite-nos enviar energia a uma tensão muito alta — e isso é o que mantém as perdas pequenas.
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.
O transformador
- Um transformador tem duas bobinas num núcleo de ferro mole: uma primária 初级 (entrada) e uma secundária 次级 (saída).
- O c.a. na primária cria um campo variável no núcleo, que induz um f.e.m. c.a. na secundária.
- As tensões e espiras estão ligadas por:
- Só funciona com c.a. — um c.c. constante não cria um campo variável.
The transformer equation · A equação do transformador
Vs/Vp = Ns/Np
The voltage ratio equals the turns ratio — more turns on the secondary steps the voltage up. · A razão de tensão é igual à razão de voltas — mais voltas no secundário elevam a tensão.
A transformer works with a steady direct current (d.c.). · Um transformador funciona com uma corrente contínua (CC) 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. · Um transformador precisa de um campo magnético variável, então funciona apenas em CA. Uma CC constante não causa mudança e nada induz.
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? · Um transformador tem $1000$ voltas no primário e $50$ no secundário. A tensão primária é $240\ \text{V}$. Qual é a tensão secundária, em V?
$V_s = V_p \times \dfrac{N_s}{N_p} = 240 \times \dfrac{50}{1000} = 12\ \text{V}$ — a step-down transformer. · $V_s = V_p \times \dfrac{N_s}{N_p} = 240 \times \dfrac{50}{1000} = 12\ \text{V}$ — um transformador redutor de tensão.
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
Elevador de tensão 升压 e redutor de tensão 降压
- Mais espiras na secundária → um transformador elevador (tensão aumenta).
- Menos espiras na secundária → um transformador redutor (tensão diminui).
- Se 100% eficiente, potência de entrada = potência de saída:
- Assim um transformador elevador aumenta a tensão mas reduz a corrente.
Um transformador real altera a tensão de uma alimentação 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. · Adicione voltas ao secundário para elevar a tensão, menos para reduzi-la — Vs/Vp = Ns/Np, exatamente como a rede transfere energia eficientemente.
A step-up transformer has: · Um transformador elevador tem:
More secondary turns gives a higher output voltage — a step-up transformer. · Mais voltas no secundário fornecem uma tensão de saída maior — um transformador elevador.
A 100%-efficient step-up transformer raises the voltage and lowers the current. · Um transformador elevador de 100% de eficiência aumenta a tensão e reduz a corrente.
Power is conserved ($I_p V_p = I_s V_s$), so if the voltage goes up the current must come down. · A potência é conservada ($I_p V_p = I_s V_s$), então se a tensão aumenta, a corrente deve diminuir.
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 que alta tensão para transmissão 输电
- Potência dissipada como calor nos cabos é $P = I^2 R$ ($R$ = resistência do cabo).
- Um transformador elevador aumenta a tensão e assim reduz a corrente para a mesma potência ($P = IV$).
- Uma corrente menor significa muito menos potência desperdiçada nos cabos.
- Um transformador redutor depois reduz a tensão para um valor seguro antes de chegar às casas.
Um transformador
Why is electricity sent across the country at very high voltage? · Por que a eletricidade é enviada pelo país em alta tensão?
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 uma dada potência, aumentar a tensão reduz a corrente. Como a perda de calor é $I^2R$, uma corrente menor desperdiça muito menos potência.
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? · Um cabo transporta uma corrente de $20\ \text{A}$ e tem resistência de $5.0\ \Omega$. Quanto poder é desperdiçado como calor, em W?
$P = I^2 R = 20^2 \times 5.0 = 400 \times 5.0 = 2000\ \text{W}$. Lowering the current would cut this sharply. · $P = I^2 R = 20^2 \times 5.0 = 400 \times 5.0 = 2000\ \text{W}$. Reduzir a corrente cortaria isso drasticamente.
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
Entendeu?
- transformador: $\dfrac{V_p}{V_s} = \dfrac{N_p}{N_s}$; funciona apenas com c.a.
- mais espiras secundárias = elevador (V↑); menos = redutor (V↓)
- 100% eficiente: $I_p V_p = I_s V_s$ — elevador aumenta V mas reduz I
- transmitir a alta tensão → baixa corrente → menos $I^2R$ perda nos cabos