4.4 Växelström, induktans och kapacitans
FörberedandeFysik
| Rad 24: | Rad 24: | ||
:* Göra en överslagsberäkning för att se om ett resultat är rimligt. | :* Göra en överslagsberäkning för att se om ett resultat är rimligt. | ||
:* Avgöra om en krets är förknippad med risk för skador på material och/eller människor. </div> | :* Avgöra om en krets är förknippad med risk för skador på material och/eller människor. </div> | ||
| + | |||
| + | =Växelström= | ||
| + | |||
| + | Det finns ett antal sätt att överföra elektisk energi på. Vanligast är att föra över den i form av en- eller trefas växelström. | ||
| + | |||
| + | I vårt dagliga liv använder vi oss av utrustning som drivs med växelström. Med några få undantag överförs energi på långa avstånd med hjälp av växelström eller trefas växelström. | ||
| + | |||
| + | För ca 100 år sedan var det vanligt med likströmsöverföring. Överföring av högspänd likström görs fortfarande på kablar som är långa och ligger på havsbotten (exempelvis kablar till Gotland och till Polen). Ända in på 1950-talet fanns det områden i Stockholm som endast försågs med likström. | ||
| + | |||
| + | Nackdelen med likströmsnät är att hela nätet måste ha samma spänning. Det går att komma runt problemet genom att låta likströmmen få driva en motor som i sin tur driver en generator som genererar en annan likspänning. På användarsidan om kabeln kan man ha en så kallad växelriktare som omvandlar likström till växelström. Arrangemanget är dyrt, skrymmande och har relativt sett låg verkningsgrad jämfört med "rent" växelströmssystem där det går att transformera växelströmmen till en praktiskt taget godtycklig spänning utan några större förluster. | ||
| + | |||
| + | Överföring av växelström över långa avstånd fordrar en teknik som minimerar de elektriska förlusterna. | ||
| + | |||
| + | Värmen som utvecklas i ledningarna är lika med strömmen i kvadrat gånger ledningarnas resistans. Höjer man spänningen på det elektriska nätet så minskar strömmen i motsvarande grad för en given överföringseffekt. Är ledningarna grova blir resistansen låg och därmed även förlusterna låga. Med grova ledningar blir det också möjligt att överföra stora effekter. För överföring på långa sträckor används 400 kV spänning. | ||
| + | |||
| + | För att få det 400/230 V system vi har på "förbrukarnivå", d.v.s. i hemmen, på företag och för andra "slutanvändare" behöver den höga spänningen transformeras till en lägre spänning. Förr hade vi 380/220 V trefas medan man nu har den internationellt överenskomna spänningen 400/230 V. Nedtransformeringen av spänningen sker vanligtvis i många steg på vägen till "förbrukaren" (kunden). | ||
Versionen från 18 januari 2010 kl. 10.33
| Teori | Övningar |
Mål och innehåll
Innehåll
- Växelström
- Induktans och kapacitans
- Elsäkerhet
Läromål
Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att:
- Redogöra för hur elektrisk energi transporteras i elektriska nätverk.
- Förklara varför växelström är, och troligtvis kommer att förbli, den vanligaste formen av electricitet i samhället.
- Förklara vad spolar och kapacitanser har för funktion i en elektrisk krets.
- Beskriva för- och nackdelar med likström respektive växelström i olika situationer.
- Diskutera vilka olika lösningar för växelströmanvändning som kan gynna miljö- och naturvärden.
- Göra en överslagsberäkning för att se om ett resultat är rimligt.
- Avgöra om en krets är förknippad med risk för skador på material och/eller människor.
Växelström
Det finns ett antal sätt att överföra elektisk energi på. Vanligast är att föra över den i form av en- eller trefas växelström.
I vårt dagliga liv använder vi oss av utrustning som drivs med växelström. Med några få undantag överförs energi på långa avstånd med hjälp av växelström eller trefas växelström.
För ca 100 år sedan var det vanligt med likströmsöverföring. Överföring av högspänd likström görs fortfarande på kablar som är långa och ligger på havsbotten (exempelvis kablar till Gotland och till Polen). Ända in på 1950-talet fanns det områden i Stockholm som endast försågs med likström.
Nackdelen med likströmsnät är att hela nätet måste ha samma spänning. Det går att komma runt problemet genom att låta likströmmen få driva en motor som i sin tur driver en generator som genererar en annan likspänning. På användarsidan om kabeln kan man ha en så kallad växelriktare som omvandlar likström till växelström. Arrangemanget är dyrt, skrymmande och har relativt sett låg verkningsgrad jämfört med "rent" växelströmssystem där det går att transformera växelströmmen till en praktiskt taget godtycklig spänning utan några större förluster.
Överföring av växelström över långa avstånd fordrar en teknik som minimerar de elektriska förlusterna.
Värmen som utvecklas i ledningarna är lika med strömmen i kvadrat gånger ledningarnas resistans. Höjer man spänningen på det elektriska nätet så minskar strömmen i motsvarande grad för en given överföringseffekt. Är ledningarna grova blir resistansen låg och därmed även förlusterna låga. Med grova ledningar blir det också möjligt att överföra stora effekter. För överföring på långa sträckor används 400 kV spänning.
För att få det 400/230 V system vi har på "förbrukarnivå", d.v.s. i hemmen, på företag och för andra "slutanvändare" behöver den höga spänningen transformeras till en lägre spänning. Förr hade vi 380/220 V trefas medan man nu har den internationellt överenskomna spänningen 400/230 V. Nedtransformeringen av spänningen sker vanligtvis i många steg på vägen till "förbrukaren" (kunden).
Råd för inläsning
Lästips
- För dig som behöver en längre förklaring, eller vill fördjupa dig ytterligare, vill vi tipsa om:
- HEUREKA! Fysik kurs A, kapitel 9 Elektriska kretsar, sidorna 223-250 och
- HEUREKA! Fysik kurs B, kapitel 7, Elektriska fält, sidorna 180-198
Länktips
- ====Experimentera och lär dig mer om elektricitet====länk fungerar inte
- =====Experimentera med växelström och lär dig mer om hur det fungerar====länk fungerar inte
