Luku 39. Voimalaitoksista kohti kodin kytkentöjä

Taustatiedot

Aloitus
Kun voimalaitoksissa tuotetaan sähköenergiaa, sen siirrossa kotitalouksiin on useita vaiheita. On huomioitava energiahäviöiden minimointi. Tämä tapahtuu muuntajien avulla. Voimalaitoksista tuotettu sähköenergia muutetaan muuntajien avulla korkeaksi siirtojännitteeksi. Sähkövirta on suhteessa pieni ja siirtojohdot poikkileikkauksiltaan mahdollisimman suuret. Siirtojohdot voivat kuulua 400 kV, 220 kV tai 110 kV kantaverkkoon. Kotitalouksille tai teollisuuden tarpeisiin muuntajalla jännite muutetaan kantaverkosta takaisin pieneksi (kotitalouksissa 230 V)

Luvun tavoitteena on:

- Oppia käsitteet kantaverkko, siirtojännite, muuntaja
- oppia muuntajan toimintaperiaate ja yksinkertaiset laskut aiheeseen liittyen

Arvio luvun käsittelyyn kuluvasta ajasta: 1-2 oppituntia

Kokeellisuus

Tehtävien ratkaisut

39A. Laskutehtävä 1

Käytettävissäsi on kaksi käämiä ja U-muotoinen rautasydän ja ies. Toisen käämin kierrosluku on 300 ja toisen 1200.

a) Kuinka suuren jännitteen saat saat aikaiseksi, jos ensiöpuolella on 300 kierroksen käämi ja jännite 12 V?

b) Miten virta muuttuu kyseisessä tilanteessa?

Ratkaisu

39B. Laskutehtävä 2

Leikkisähköjuna toimii 6 V vaihtojännitteellä. Muuntajan verkkojännitteen puoleisessa käämissä on käytössä 900 kierroksen käämi. Kuinka monta kierrosta on oltava junan puoleisessa käämissä, jotta se voidaan kytkeä 230 V verkkojännitteeseen.

Ratkaisu

39C. Sähkönsiirron ongelmat

Mitä ongelmia on sähkönsiirrossa eri vuodenaikoina? Mitä ongelmien ratkaisemiseksi pitäisi tehdä?

Ratkaisu

Talvella sähkölinjat saattavat vaurioitua lumen vuoksi, kun puihin tarttunut tykkylumi taittaa puut sähkölinjojen päälle. Kesäisin saattaa olla rajuja myrskyjä, jolloin puita kaatuu linjojen päälle katkaisten joskus pitkäksikin aikaa. Mikäli rahaa on riittävästi, linjat kannattaisi laittaa mahdollisimman paljon maan alle.

39D. Täydennä taulukko

Jännite ensiöpuolella	Kierrosten määrä ensiöpuolella	Kierrosten määrä toisiopuolella	Jännite toisiopuolella	Sähkövirta ensiöpuolella	Sähkövirta toisiopuolella
230 V	1200	300	57,5 V	3 A	12 A
10 V	600	6	0,1 V	0,3 mA	30 mA
100V	10	100	1000 V	1 A	0,1 A
150 mV	100	600	900 mV	0,06 mA	0,01 mA
110 kV	5750	12	230 V	0,63 A	300 A