Miért működik a villamosenergia-szállítás nagyobb feszültségen kisebb áramerősséggel? Nincs ellentmondás?
Én értem, hogy P=UI, így ha a transzformátor egyik oldalán betáplálunk 100W-ot, pl. 10A*10V-ot, akkor a másik oldalon kutya kötelessége annak a 100W-nak (veszteségektől eltekintve) kijönnie, mondjuk 1A*100V-tal, ami azt jelenti, hogy az áramot ügyesen a tizedére csökkentettük. Ha a P_veszt.-re azt mondjuk, hogy I^2*R-rel egyenlő, akkor fantasztikusan csökkentettük a veszteségünket, de akkor belémcsap a ménkü, hogy P_veszt.=U^2/R-rel is egyenlő. Tehát ha növelem a feszültséget, akkor nőnie kellene a veszteségnek, ha a ugyanazon az ellenálláson esik.
Hogy fér össze az, hogy magasabb feszültségen kisebb árammal szállítunk, ha Ohm törvénye szerint a feszültség egyenesen arányos a létrejövő árammal?
Valaki fel tudná oldani az ellentmondást? Esetleg egy kapcsolási rajzzal, amivel modellezhetjük az egészet?
Átolvastam már sok-sok dokumentumot, de választ az összes ellentmondás feloldására nem találtam sehol.
válasza:"Ha a P_veszt.-re azt mondjuk, hogy I^2*R-rel egyenlő, "
"P_veszt.=U^2/R-rel is egyenlő."
Az egyikben szorozni, a másikban osztani kell az ellenállással, az nem tűnt fel? :)
válasza:Jó a kérdés, az első válasz sajnos alkalmatlan az ellentmondás feloldására.
Az ellentmondást ugyanis az okozza, hogy az áram, ami a terhelés felé folyik az átfolyik azon az R ellenálláson, ami a veszteséget okozza, vagyis I^2*R. De a hasznos feszültség, ami a terhelésre jut, az nem ezen az ellenálláson esik. Tehát ha minden jól megy, akkor a feszültségnek csak kis része esik a veszteségen, viszont a teljes áram átfolyik rajta. Sőt, a veszteségre jutó feszültség csak az áramtól függ. Tehát ha csökkented az áramot, akkor biztosan csökkennek a veszteségeid, még akkor is ha ugyanilyen ütemben növeled a feszültséget.
Ne feledd, hogy most csak az ohmos veszteségekről beszélünk! Ha túl nagy a feszültség az is okozhat veszteséget kapacitív hatások, illetve kisülések miatt!
válasza:nem. (nyilván nem, különben nem csinálnák)
nos.
ott rontod el, hogy nem tudsz egy lényeges dolgot.
mégpedig azt, hogy váltakozó feszültség esetében a feszültség és az áramerősség nem együtt mozog.
egyenáram esetén valóban az van, amit írsz, ott I,U,R nem függetlenek egymástól, bármelyik kettőből kiszámolható a harmadik és ez köti a P-t is. a vezetőben van egy adott feszültség(esés), ez hajtja az áramot az ellenállás függvényében és ennyi.
váltakozó esetben azonban a a feszültség hol ide, hol oda hajtja az áramot és azt eredményezi, hogy a rendszer ellenállásától függően az áram időnként lemarad (extrém esetben meg akár siethet is, de ezt most hagyjuk). ettől aztán felborul a I,U,R összefüggés és nem lesz igaz, I^2*R = U^2/R, mert az I is változik, az U is változik és nem szinkronban.
veszteség az I^2*R, ez az ami fűti a vezetéket.
(de, hogy még tovább bonyolítsam I az egy effektív értéket jelent, ami szinuszos esetben Imax/gyök(2) és ez a helyzet az U-val is)
Köszönöm szépen a válaszokat!
Kedves #2-es válaszadó! Ha mondjuk úgy modellezem az energiaátvitelt, hogy van egy a fogyasztót és egy a vezeték ellenállását koncentráltan képviselő ohmos ellenállás, akkor ha a kettőjükre jutó feszültséget növelem, akkor a vezetéket képviselő ellenálláson is nő a feszültség, így a veszteség is. Vagy tévedek? Hogyan tudom 'csökkenteni az áramot'?
Kedves #3-as válaszadó! Attól még, hogy változik az időben az áram és a feszültség, az effektív értéke adott lesz a villamos mennyiségeknek. Csak mert váltakozó áramról van szó, mért működne csak az I^2*R összefüggés és mért ne működne az U^2/R. Mindenhol ezt látom, hogy I^2*R Joule-hő fűti a vezetéket, de ez váltakozó esetben mért ne lenne számolható U^2/R-rel?
Válaszod szerint akkor a NAF szállítást nem is lehet egyenárammal indokolni? Mégis minden anyagban így van leírva, amit találtam.
Ez lenne a kulcs, hogy váltakozó áram esetében csak I^2*R-rel számítható a veszteség?
És váltakozó áramra is áll, hogy ha nagyobb a feszültség akkor az nagyobb áramot hajt... Hogy lehet növeli a feszültséget úgy, hogy csökkenjen az áram?! Ezt még mindig nem értem.
Ráadásul, ha feltételezzük, hogy nincs a rendszerben kapacitás és induktivitás, akkor rögtön nem késik és nem is siet az áram a feszültséghez képest, fázisban vannak. Ekkor mért csak az I^2*R érvénye?
Egyébként ha egy generátorral feszültséget táplálok a rendszerbe, akkor az elektronok szintjén hogy jelenik meg? Feltorlódnak a generátor kimeneti kapcsain a töltéshordozók és emiatt elindulnak a vezetéken, hogy szépen eloszoljanak? Vagy hogy valósul meg a feszültség áramot létrehozó hatása? Hogy kellene elképzelni? Tudom, minden elektron hat a másik elektronokra és így lökdösik egymást, de van valami értelmes kép, amit tudnátok adni?
Hogy tudom szabályozni az áramot? A feszültséget még értem, de ha az ellenállás nem változik, akkor csak az tűnik járhatónak, hogy a feszültséggel együtt változtatom az áramot... De ez megint ugyanahhoz az ellentmondáshoz vezet, amit a kérdésben kifejtettem.
Valamelyikőtök el tudná mesélni gondolatról gondolatra az egészet, hogy mi a pálya? Még nem érzem magam számára feloldottnak az ellentmondást.
válasza:Amit te kérdezel, az közepes szinten is 10-20 oldal ábrákkal.
"Attól még, hogy változik az időben az áram és a feszültség, az effektív értéke adott lesz a villamos mennyiségeknek. Csak mert váltakozó áramról van szó, mért működne csak az I^2*R összefüggés és mért ne működne az U^2/R."
Mindkettő működik, csak nem egyenlő egymással.
Legalábbis nincs olyan R, ami ami lineáris összefüggést mutatna az I és az U között.
"Válaszod szerint akkor a NAF szállítást nem is lehet egyenárammal indokolni?"
Nem. Egyenáramnál mindegy. Csak konvenció, hogy I^2*R rel számolnak. (Mondjuk adott vezetéknél azt egyszerűbb mérni)
"Ez lenne a kulcs, hogy váltakozó áram esetében csak I^2*R-rel számítható a veszteség?"
Igen
"És váltakozó áramra is áll, hogy ha nagyobb a feszültség akkor az nagyobb áramot hajt..."
Igen, ez igaz, csak nem úgy. Nem veszed figyelembe az árramforrást.
"Hogy lehet növeli a feszültséget úgy, hogy csökkenjen az áram?!"
Az eredeti kérdésnél maradva a transzformátor feszültséget transzformál. Mivel nem szerezhet teljesítményt a semmiből, ha növeli a feszültséget, az áramerősségnek esnie kell.
"Ráadásul, ha feltételezzük, hogy nincs a rendszerben kapacitás és induktivitás, akkor rögtön nem késik és nem is siet az áram a feszültséghez képest, fázisban vannak."
És a transzformátor, meg a generátor tekercsei?
"...de van valami értelmes kép, amit tudnátok adni?"
Nincs. A különbözö mérések azt mutatják, hogy ha az áramkör zárul, akkor az egész körben egyszerre indulnak meg az elektronok néhány cm/s sebességgel. Tulajdonképpen fogalmunk sincs hogy működik.
"Valamelyikőtök el tudná mesélni gondolatról gondolatra az egészet, hogy mi a pálya?"
Kedves #6-os válaszadó!
Köszönöm a választ!
- "És váltakozó áramra is áll, hogy ha nagyobb a feszültség akkor az nagyobb áramot hajt..."
- Igen, ez igaz, csak nem úgy. Nem veszed figyelembe az árramforrást.
Ezzel azt akarod mondani, hogy az áramforrásnak van valamekkora teljesítménye, akkor azt tudjuk átalakítani valamilyen U-I kombinációvá? Tehát növelném az áramot is a feszültség növelésével, csak nincs honnan energiát szerezni hozzá?
Így már teljesen érthető a nagyfeszültség kicsi áram történet (sikerült összerakni az építőkockákat).
Már csak az a kérdésem, hogy a váltakozó áramnél mért csak az I^2*R-rel lehet számolni? A növekvő feszültséggel mért nem nő a vezetéken eső feszültség és ezáltal a veszteség?
válasza:Véleményem szerint nem innen kell elindulni, a megelőző válaszok a lényegi mozzanatot (megvalósíthatóság) nem veszik figyelembe.
Tegyük fel, hogy ki kell elégíteni 1 MW teljesítményigényt.
De az erőmű és a fogyasztó külön helyen van. (ez nyilvánvaló) az energiát szállítani kell.
Ha mindenféle veszteségtől eltekintünk és a váltakozó feszültségnél is csak tiszátn ohmikus (cos fi=1) esetet nézzük, a szállítás során a következő megfontolást kell észrevegyük:
ha 1000 V feszültségen szállítjuk az energiát 1000 A áramnak kell folynia a vezetékben.
Ha 10000V a feszültség akkor 100A,
Ha 100000V akkor 10 A!
És itt jön a távolság és a szállítandó energia továbbításához szükséges vezetőkeresztmetszet (infrastruktúra ) kérdése.
Amíg a 1000000 V os hálózaton 10A (egy kábel) vagy a szórt tér xsökkentése miatt max 2 kábelér elég, addig 1000 V-feszültségen egyszerűen gazdaságtalan megvalósítani a szállítást.
Hazánkban - amíg működött - az inotai erőművet az aluminiumkohóval összekötő áramvezető sinekben - néhány 10 méter távolságra szállítottak 50.000 A erősségű áramot, ezt mint szélsőséget említem meg. Elterjedtebb a nagyobb feszültségen, kisebb vezetőkeresztmetszettel végzett energiaszállítás, még a nagyobb kapacitív és szórt veszteség mellett is, mert egyszerűen megcsinálható, míg a több ezer amperes energiaszállítás néhány extrém kivételtől eltekintve gazdaságtalan.
válasza:Az előző vagyok, természetesen egyfázisú váltakozó áram és feszültség effektív értékeivel számolva, vagy egyenáram és egyenfeszültség értékeket figyelembevéve.
Többfázisú esetben is hasonló megfontolások után juthatunk el.
Köszönöm az újabb választ, kedves #6-os válaszadó!
Azt én értem, hogy így gazdaságosabb, de pont az a kérdésem, hogy miért gazdaságosabb 100000 V-on mint 1000 V-on, hiszen a veszteség arányos a feszültséggel. Ez az ellentmondás. El tudnád magyarázni?
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!