- Miks on elektrienergia ülekandeliinides kõrgepingeline vool?
- Millise seadmega muudetakse vahelduvvoolu pinget?
Elektrienergia ülekanne
Elektrienergial on võrreldes teiste energialiikidega rida eeliseid: elektrienergiat saab kanda üle suurtele kaugustele ja seda on lihtne muundada teisteks energialiikideks; elektrienergia kasutamine on ökoloogiliselt puhas ning elektriseadmetel on tavaliselt suur kasutegur. Elektrienergia kasutamine saastab loodust küll vähe, kuid selle tootmisega võib kaasneda märgatav loodusereostus. Tavaliselt toodetakse elektrienergiat riigi nendes piirkondades, kus on suured kütusevarud või sobiv pinnareljeef hüdroelektrijaamade ehitamiseks. Seal toodetud elektrienergia jõuab mööda ülekandeliine maa teistesse piirkondadesse.
1. Millised on elektrienergia eelised võrreldes teiste energialiikidega?
Elektrienergia ülekandega kaasnevad märgatavad energiakaod. Üheks olulisemaks põhjuseks on juhtmete soojenemine elektrivoolu toimel. Kuna voolu toimel juhtmes eraldunud soojushulk sõltub juhtme takistusest ja voolutugevusest, siis saab energiakadusid vähendada sel teel, et kasutatakse elektriliine, mille takistus on väike või milles on võimalikult väike voolutugevus.
2. Mis on elektrienergia ülekandeliinides energiakadude peamiseks põhjuseks?
Elektrienergia ülekandel arvestatakse voolu võimsust. Elektrivoolu võimsus võib olla sama väärtusega siis, kui:
- juhi otstele on rakendatud madal pinge ja voolutugevus juhis on suur;
- juhi otstele on rakendatud kõrge pinge ja voolutugevus juhis on väike.
Näiteks on voolu võimsus juhis 100 W nii siis, kui pinge juhi otstel on 100 V ja voolutugevus juhis on 1 A, kui ka siis, kui pinge juhi otstel on 1 V ja voolutugevus juhis on 100 A. Teisel juhul eraldub aga sama aja jooksul juhis 10 000 korda suurem soojushulk, sest eraldunud soojushulk on võrdeline voolutugevuse ruuduga. Sellest johtuvalt on elektrienergia ülekandeliinides otstarbekas kasutada kõrgepingelist elektrivoolu.
3. Miks on elektrienergia ülekandeliinides kõrgepinge?
Elektrienergia ülekandel muundatakse elektrijaamade generaatorites indutseeritud vahelduvvool transformaatorite (vt all Kasulik teada!) abil kõrgepingeliseks vahelduvvooluks. See jõuab mööda kõrgepingeliine asulatesse. Pikkades kõrgepingeliinides on pinge sadades kilovoltides. Asustatud punktides alandatakse pinge mitme transformaatori abil.
Elektrienergia tootmise, ülekande ja pinge muundamiste tulemuseks on see, et me saame oma kodudes kasutada vahelduvvoolu pingega 230 V.
4. Kuidas kasutatakse transformaatoreid elektrienergia ülekandel?
Kasulik teada!
Transformaator
Vahelduvvoolu pinget muudetakse transformaatoriga.
5. Milleks kasutatakse transformaatorit?
Transformaatori töö põhineb elektromagnetilise induktsiooni nähtusel. Transformaator koosneb kahest mähisest, mis on paigutatud ühisele raudsüdamikule.
Üks mähistest ühendatakse vahelduvvooluallikaga, teine elektritarvitiga.
Mähise ühendamisel vooluallikaga tekib selles elektrivool ja mähise ümber magnetväli. Transformaatori raudsüdamik magneetub magnetväljas. Et vahelduvvoolu suund ja tugevus muutuvad ajas, on ka voolu poolt tekitatud magnetväli ajas muutuv. Kuna transformaatori mõlemad mähised on keritud samale raudsüdamikule, indutseerib muutuv magnetväli vahelduvvoolu ka teises mähises.
Tavaliselt on transformaatori mähistes keerdude arv erinev. Keerdude arvust sõltub pinge tarvitiga ühendatud mähise otstel. Kui tarvitiga ühendatud mähises on keerdusid rohkem kui vooluallikaga ühendatud mähises, on pinge tarviti klemmidel kõrgem pingest vooluallika klemmidel. Selline transformaator on pinget tõstev. Kui aga tarvitiga ühendatud mähises on keerdusid vähem kui vooluallikaga ühendatud mähises, on pinge tarviti klemmidel madalam kui vooluallika klemmidel ja transformaator on pinget alandav.
6. Millisel juhul on transformaator
– pinget alandav?
– pinget tõstev?
Transformaatori kasutegur on ligikaudu 94–99%. Nii kõrge kasuteguri tõttu on voolu võimsus mõlemas mähisega ühendatud vooluringis ligilähedaselt võrdne ning selle võib avaldada seosega:
I1U1 = I2U2,
kus erinevate indeksitega on tähistatud voolutugevus transformaatori erinevates mähistes ja pinge nende mähiste otstel. Võimsuste seosest järeldub, et mähises, mille otstel on pinge kõrgem, on voolutugevus väiksem kui mähises, mille otstel on pinge madalam.
Kas pinge on suurem vooluallika või lambi klemmidel?
- vooluallika klemmidel
- lambi klemmidel
- mõlemal võrdne
Kas see transformaator on pinget tõstev või alandav?
- pinget tõstev
- pinget alandav
