Miten on mahdollista että siirrettäessä sähköä korkeajännitelinjoja pitkin jännite on suuri, mutta voimajohdoissa kulkeva virta ja niiden resistanssi ovat silti tehohäviöiden minimoimiseksi hyvin pieniä? Eikö tämä riko ohmin lakia? Eikö korkeasta jännitteestä ja pienestä resistanssista pitäisi seurata suuri virta?
Vaikka korkea jännite ja pieni virta onkin selitettävissä sillä, että voimalan muuntajassa virta pienenee kun jännitettä nostetaan (koska teho pysyy vakiona), niin kyllähän ohmin ja kirchoffin lakien kuitenkin pitäisi edelleen olla voimassa, vai?
Pitempään olen tätä jo ihmetellyt, toivottavasti joku osaa selittää...
Vaikka korkea jännite ja pieni virta onkin selitettävissä sillä, että voimalan muuntajassa virta pienenee kun jännitettä nostetaan (koska teho pysyy vakiona), niin kyllähän ohmin ja kirchoffin lakien kuitenkin pitäisi edelleen olla voimassa, vai?
Pitempään olen tätä jo ihmetellyt, toivottavasti joku osaa selittää...
Vastaukset 8
Vanhimmat
"Eikö korkeasta jännitteestä ja pienestä resistanssista pitäisi seurata suuri virta?"
-kyllä jos laitat langat oikosulkuun. MUTTA siellähän on tarkoitus olla hyötykuormaa. eli jos siellä on vaikka vain 1 kilowatin lamppu niin se näyttää muuntajan läpi melkein äärettömältä vastukselta, jolloin suurjänniteosuuden virta on melkein nolla ja tehohäviöt myös
"Eikö korkeasta jännitteestä ja pienestä resistanssista pitäisi seurata suuri virta?"
Juu. Mutta kun se jännite josta linjan tehohäviö muodostuu on jännitehäviö johtimen päiden välissä,
EIKÄ syöttöjännite linjan alussa.
Suuresta syöttöjännitteestä johtuen tehollinen virta on pieni, (virta = teho / jännite)
jolloin em. jännitehäviö jää pieneksi
(jännitehäviö = virta / resistanssi).
Elikkä pieni jännitehäviö kertaa pieni virta on
pieni tehohäviö.
Ykksinkertaista..eh?
Hmm totta, ajattelussani oli virhe =)
Mutta kun oikosulku otettiin puheeksi, niin mitä tapahtuisi jos johdot kytkettäisiin oikosulkuun? Resistanssi putoaisi hyvin pieneksi ja tällöin ohmin lain mukaan virran pitäisi kasvaa hyvin suureksi, kymmeniin tai jopa satoihin tuhansiin ampeereihin.
Mutta kun voimala tuottaa verkkoon vain tietyn tehon, ei sähkövirta kuitenkaan voi kasvaa aivan määrättömiin lukemiin. Olisiko virta tällöin pienempi kuin ohmin laki edellyttää, ja miten se olisi mahdollista?
"Mutta kun oikosulku otettiin puheeksi, niin mitä tapahtuisi jos johdot kytkettäisiin oikosulkuun?"
Jollei mikään oikosulkusuoja toimisi, niin virta
kasvaisi nopeasti niin suureksi että jostain kohtaa
johto sulaisi poikki.
"Olisiko virta tällöin pienempi kuin ohmin laki edellyttää, ja miten se olisi mahdollista?"
Kyllä Ohmin laki on edelleen täysin pätevä.
on 50 Hz verkko, niin virtaa ei määrää pelkästään
johdon resistanssi. Pitkällä johdolla induktanssi
vaikuttaa paljon enemmän. Oikein pitkän johdon
oikosulkuvirran määrää johdon aaltoimpedanssi,
joka on luokkaa 200 ohmia. Tällöin on oikeastaan
aivan samantekevää, onko johto oikosulussa vai ei.
Ongelma mihin halusin vastauksen oli kylläkin lähinnä teoreettinen... Havainnollistetaan vielä yhdellä vähän erilaisella esimerkillä:
Muuntajassa on ensiökäämin päiden välillä esim. 12 V:n jännite ja sen läpi kulkee 1 A:n virta. Ensiössä on 100 kierrosta ja toisiossa 1000. Tällöin siis toisioon tulisi 120 V:n jännite. Jos toisiokäämin napojen välille kytketään 1 ohmin vastus, läpi pitäisi kulkea ohmin lain mukaan 120 A:n virta, mutta koska ensiö antaa vain 12 W (12V*1A), virran suuruus voi korkeintaan olla 0,1 A.
Tällä virralla vastuksen päiden väliseksi jännitteeksi tulee 0,1 V (U=IR), vaikka sen pitäisi olla sama kuin käämin päiden välinen jännite eli 120 V.
Eli missä kohdassa menee pieleen?
Ei olisi enää 12 V:n jännite syöttöjännitteenä jolloin myös toision jännite tippusi, muuntajan teho ei tosiaan riitä.
Kas kun unohdit siitä tuon toisiokäämin impedanssin kokonaan joka myös on osa virtapiiriä. Ja ensiökäämissä kulkevan virran suuruuden myös määrää toisiopuolen kuormitus joten ilmaisu että ensiöpuolella kulkee 1A ei pidä sellaisenaan paikkaansa. Jos tuolla 1 ohmin toisiokuormalla sitävastoin ensiökäämissä kulkee tuo 1A, kulkee toisio puolella enää 0,1 A joten toisiokäämin impedanssi on periaatteessa 1199 ohmia. Tässä esimerkissä ei toki ole huomioitu muuntajan hyötysuhdetta joka ei siis ole tietenkään 100%. Mutta periaate on että U1/U2=I2/I1. Eli jännite tuplaantuu, virta puolittuu (tai päinvastoin).