Fysik

Højspænding med transformation af ampere

11. juni 2013 af Metzschjensen (Slettet) - Niveau: 9. klasse

#next_pages_container { width: 5px; hight: 5px; position: absolute; top: -100px; left: -100px; z-index: 2147483647 !important; } Hej alle

Jeg har tidligere opretet et spørgsmål som ligner det her lidt, men da jeg er blevet klogere efterhånden og nu kan præcisere mit spørgsmål lidt mere håber jeg at folk kan se logikken i at jeg opretter det her spørgsmål

Det egentlige spørgsmål:

Jeg arbejder med spørgsmålet: "Hvorfor er det en fordel at transformere spændingen op når man sender den over lange ledninger med meget modstand". Jeg har fundet ud af at det er fordi man transformere amperene ned og dermed kan passere modstanden uden at genere så meget varme. Men jeg vil gerne tage skridtet videre og prøve at sætte nogle tal på. Det vil jeg gøre til et forsøg jeg først prøver at sende noget strøm igennem en modstand og se om en lampe kan lyse, hvorved jeg derefter prøver at gøre det samme, bortset fra at jeg sætter en 2 transformer ind på hver side af modstanden. Jeg kæmper lidt med at få tal på, ved brug af ohms lov, men jeg bliver en smule forvirret når vi både har en modstand og en pære i kredsløb. Opstillingen ser ud som vist i bilaget/vedhæftet fil.

Hvis vi så siger at vi sender 6v vekselstrøm ind i den første primærspole, så vil spænding transformeres op til 48 v, hvorved jeg så bruges ohms lov til at beregne hvor meget strømstyrken er hvis vi nu siger at modstanden er 10Ω (sikkert urealistisk lidt). Så vil jeg mene at strømstyrken I, er lig med 48/10 = 4,8 A. Da jeg så ved at strømstyrken I bliver transformeret 8 gange ned mens spænding transformeres 8 gange op, når den "passerer" den første transformer, så må jeg vel gå ud fra at strømforsyning skal producere 38,4 A, hvilket så også må være den strømstyrke der kommer ud af den anden transformere. Men så passerer det overhovedet ikke med de to lamper som skal drives, som, lad os bare sige er 2 x 6v/0,1A pærer?

Jeg håber i forstår mit spørgsmål, og jeg er efterhånden sikker på at jeg ikke rigtigt forstår amperne rigtigt. Jeg har også været inde på noget med effekttab, men der fik jeg størst effekttab ved det kredsløb der transformerede strømmen op, så det virker også helt forkert.

På forhånd tak hvis du læser dette og har taget dig tid til at forstå og svare på mit spørgsmål :)

 

 

Brugbart svar (1)

Svar #1
11. juni 2013 af PeterValberg

Modstandene mellem tranformerne skal "gøre det ud for" ledningsmodstand (ellers skulle du jo
have haft en rigtig lang kabel i mellem :-)

Det er de to pærer, der er bestemmende for den effekt, der skal "sendes" over den laaaange afstand.
Så strømforbruget på sekundær siden af trafo 2 (ved pærerne) er 0,2 A i alt (pærernes strømforbrug).
Omsætningsforholdet i transformer 2 er n = Up/Us= 48/6 = 8, hvilket betyder, at mellem transformerne
er strømmen 0,2/8 = 0,025 A.

Hvilket vil give dig et effekttab i "ledningerne" på ΔP = I2·ΣR = 0,0252·20 = 0,05 W

(hertil er ikke regnet effekttab i transformerne)

Havde du i stedet undladt at transformere, havde effekttabet været: ΔP = 0,22·20 = 0,8 W
Altså væsentligt mere...

Desuden er spændingsfaldet mellem spændingskilden og pærerne mindre,
når der transformeres ift. uden transformation.

med transformation: ΔU = 0,025·20 = 0,5 V

uden transformation: ΔU = 0,2·20 = 4 V
 

- - -

mvh.

Peter Valberg
(YouTube)


Svar #2
11. juni 2013 af Metzschjensen (Slettet)

#next_pages_container { width: 5px; hight: 5px; position: absolute; top: -100px; left: -100px; z-index: 2147483647 !important; } #1

Simpelt hen fantastisk! Jeg har virkelig kæmpet med det her og du er den første som rigigt har kunne forklare mig det, jeg takker mange mange gange :D Jeg har lige et par enkle spørgsmål, hvis det okay.

Vi er enige om at formelen for effekttabet lyder som følgende:

Effekttab = R * I2  ...eller hvad?

Derefter siger du at effektabet i ledningsnettet med transformeren er lig med:

0,0252 * 20 = 0,05 W 

For det første kan jeg ikke lige se hvorfor du bruger tallet 20 som modstanden (var det ikke 10?), og så vil jeg da også mene at udregning så i stedet vil se således ud:

0,025* 20

0,000625 * 20 = 0,0125 W 

Jeg synes dine resultater ser mere realistiske ud, men jeg kan ikke helt forstå hvorfor du netop bruger 20 som modstand og hvorfor du ikke udregner den anden potens som er bundet til strømstyrken.  

Til sidst skal det også lige siges at jeg ikke helt er med på hvad du mener når du skriver:

"Desuden er spændingsfaldet mellem spændingskilden og pærerne mindre,

når der transformeres ift. uden transformation.

med transformation: ΔU = 0,025·20 = 0,5 V

uden transformation: ΔU = 0,2·20 = 4 V"

  #next_pages_container { width: 5px; hight: 5px; position: absolute; top: -100px; left: -100px; z-index: 2147483647 !important; }   #next_pages_container { width: 5px; hight: 5px; position: absolute; top: -100px; left: -100px; z-index: 2147483647 !important; }  

Brugbart svar (1)

Svar #3
11. juni 2013 af PeterValberg

#2 

Jo, effekttabet kan beregnes som ΔP = I2·R
hvor R er modstanden i kablerne/ledningerne mellem transformerne.
Du har tegnet to modstande, som skal gøre det ud for kabel mellem transformerne,
jeg antog at du mente 10 Ω hver :-)  derfor har jeg skrevet 20 Ω strømmen skal jo
gennemløbe begge.

Det sidste med spændingsfaldet (altså hvor meget, der "forsvinder" af spændingen):
Jeg har beregnet, hvor stor spændingsfaldet vil være mellem spændingskilden
og pærerne med og uden transformere.
Resultatet viser jo, at hvis du ikke transformerer, så vil spændingen "dykke" med 4 V (ud af de 6 V)
fra spændingskilden længst til venstre og pærerne til højre, det sker fordi, der er modstand i mellem.
Pærerne vil kun have "sølle" 2 V til rådighed og vil næppe lyse ret meget.
Hvis du derimod benytter dig af transformation, så er spændingsfaldet kun 0,5 V, hvilket betyder, at
pærerne har 5,5 V til rådighed og vil lyse normalt.

Det mærkelige tegn Delta Δ angiver, at der er tale om en forskel, - idet spændingsfald mellem to
punkter A og B er defineret som spændingsforskellen mellem de punkter:

ΔU = UA - UB

 

- - -

mvh.

Peter Valberg
(YouTube)


Svar #4
11. juni 2013 af Metzschjensen (Slettet)

Okay jeg er med på hvad du mener med spændignsfald, og jeg kan ikke lade være med at spørge til hvordan man dog kommer frem til dette, og ja det er rigtigt at jeg har tegnet to modstander, det lige mig som havde glemt det ;) 

Hvis jeg bruger ohms lov til udregne det så jeg altså siger:

med transformer: 0,025 * 20 = 0,5 V

Uden transformer: 0,2 * 20 = 4 

Er det måden hvorpå man finder spændingsfaldet eller er det et tilfælde at det passer?

Jeg er lige nød til at spørge til nogle af dine udregninger igen:

Kan du ikke lige forklare mige hvordan du kan få det følgende som du skriver til at passe:

0,0252 * 20 = 0,05 W

Da jeg vil mene at udregning som sagt hedder

0,0252 * 20 = 0,025 * 0,025 * 20 = 0,125

Jeg tænker lidt at du har lavet en tastefejl, eller hvad? 

 

Brugbart svar (1)

Svar #5
11. juni 2013 af PeterValberg

#4 det er mig, der har lavet en regnefelj :-) 
havde glemt at sætte 0,025 "i anden"

ΔP = I2·ΣR = 0,0252·20 = 0,0125 W  UPS!!!!! sorry

Og ja spændingsfaldet i fx et kabel beregnes ved at gange kablets ledningsmodstand
med strømmen, der løber gennem kablet.

I dit tilfælde løber strømmen frem i den ene leder og retur i den anden, derfor skal
strømmen ganges med summen af modstandene (20 
Ω i alt).
Jeg ved godt, at ved vekselstrøm skifter strømmen retning hele tiden, men det ændrer
ikke på måden, hvorpå det beregnes :-)

 

- - -

mvh.

Peter Valberg
(YouTube)


Svar #6
11. juni 2013 af Metzschjensen (Slettet)

#5

Super så giver det mening. Men hvis der et spændingsfald, hvor mange Volt er der så efter at den er blevet transformeret op? Er det så  6V * 8 - 0,5 V, altså 47,5 V, eller hvad? Og siger ohms lov ikke at spænding = modstand * strømstyrke. Men hvis strømstyrken var 0,025 A og modstanden 20 hvordan kan det så være at de to tal ganget sammen ikke giver den spænding der er, men i stedet giver 0,5 V, som var spændingfaldet?

P.S. Jeg er meget taknemlig for alt den hjælp jeg allerede har fået og jeg håber ikke at det er en alt or stor ulejlighed at svare på et par spørgsmål mere :)

#next_pages_container { width: 5px; hight: 5px; position: absolute; top: -100px; left: -100px; z-index: 2147483647 !important; }  

Brugbart svar (1)

Svar #7
11. juni 2013 af PeterValberg

Jo, du har ret mht. Ohms lov: U = R · I

Når strømmen I = 0,025 A gennemløber ledningerne mellem transformerne
med ledningsmodstanden R = 20 Ω giver Ohms lov os, at

U = R · I = 20 · 0,025 = 0,5 V

som er den spænding, der er "over" ledningerne, - altså spændingsfald.

Hvilket betyder, at ved transformer 2 er der 0,5 V mindre (primærspænding) end ved transformer 1
(sekundærspænding), der er med andre ord "forsvundet" 0,5 V over ledningerne (= tab)

Så i princippet er primærspændingen ved transformer 2 ikke 48 V, men kun 47,5 V
og med omsætningsforholdet 8, giver det en sekundærspænding på 47,5/8 = 5,94 V
hvilket ikke er ret meget og næppe vil kunne ses i pærernes lysstyrke

(det jeg fik skrevet i #3 var lidt noget ævl, - pærerne har jo mere end 5,5 V til rådighed)

Det hele forudsætter naturligvis, at transformerne er tabsfrie (hvilket ikke vil kunne lade
sig gøre i virkeligheden, men det at bestemme transformernes data, - med hensyn til tab, -
er rimeligt kompliceret)

- - -

mvh.

Peter Valberg
(YouTube)


Svar #8
11. juni 2013 af Metzschjensen (Slettet)

#next_pages_container { width: 5px; hight: 5px; position: absolute; top: -100px; left: -100px; z-index: 2147483647 !important; } Super, det giver god mening og kan ikke takke dig nok for alt det du har gjort for mig :) Jeg håber du får en dejlig dag og ikke mindst en dejlig uge. Jeg har ikke flere spørgsmål :)

 

Skriv et svar til: Højspænding med transformation af ampere

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.