Nett
Oppgave
Oppgaven vi fikk var å undersøke hvordan strømmen som vindturbinene produsereres kan bli sendt til dem som trenger det. Og finne ut hvordan strømmen transporteres, og hva som er viktig for at strømmen kommer frem dit den skal. Til å hjelpe oss med dette, spurte vi Glitre Nett. Vi fikk besøk av Eline Molaug, som også har rangert de ulike områdene for oss.
Liten kortsnutt om elektrisitet her
Hva er elektrisk motstand
Elektrisk motstand er en egenskap ved materialer som begrenser eller hindrer strøm av elektrisk ladning gjennom dem. Denne motstanden oppstår på grunn av kollisjoner mellom ladnings bærere (som elektroner) og atomer eller molekyler i materialet. Motstanden forårsaker en reduksjon i strømmen og kan omdanne elektrisk energi til termisk energi, som resulterer i oppvarming av materialet.
Ohms lov
Ohms lov er en fundamental regel innen elektrisitet som beskriver forholdet mellom spenning (U), strøm (I), og motstand (R) i en elektrisk krets. Denne loven, oppkalt etter den tyske fysikeren Georg Simon Ohm gir oss en enkel måte å forstå hvordan elektriske komponenter samhandler med hverandre.
Strømmen går i en krets
En lyspære må være koblet til et batteri eller en stikkontakt med ledninger for å lyse. Strømmen går i ring fra batteriet eller stikkontakten gjennom lyspæra og tilbake til batteriet eller stikkontakten igjen. Dette kalles for en elektrisk krets. Når vi skrur av bryteren eller trekker ut ledningen sier vi at vi bryter kretsen. Da går det ikke strøm i kretsen. Neste gang noen skrur på bryteren eller setter inn ledningen, vil strømmen begynne å gå igjen. Vi sier derfor at en elektrisk krets må være lukket for at det kan gå strøm.
Forsøk
Her forsøkte vi å måle og beregne spenning, motstand og strøm ved hjelp av Ohms lov. Vi brukte volt meter og amperemeter til å måle spenningen (ampere) .
Direkte tilkobling
Vi tar utgangspunkt i at kraftverket vårt sender ut akkurat den spenningen lampen trenger for å lyse. I dette tilfellet 6V. Det var også over en kort avstand og derfor var det lite energitap/spenningstap som førte til at lyspæra lyste sterkt.
Lange kabler med lav spenning
For å illustrere en avstanden mellom produsent og forbruker la vi inn et noen "lange kabler" (motstandsbrett). Spenningen ut fra kraftverket var ikke endret, men som resultat av mer motstand kom det mindre strøm frem, og lampen lyste ikke
Høyspentkabler
For å løse dette satt vi inn to transformatorer nær kraftverket og forbrukeren. Dette vil si at de lange kablene mellom transporterer strømmen med en mye høyere spenning. Dette fører til en mye mindre spenningstap og lampen lyser igjen.
Teori
Vi tar utgangspunkt i et transformatorene vi bruker i forsøket fungerer "ideelt".
Dersom lasten vi har (lyspæren) trekker 50mA, kan vi regne ut hvor mye effekt den gir
P = U * I -> P = 6 V * 0,05 A = 0,6 W
Motstanden i motstandsbrettet er 2 ∙ 470 Ω = 940 Ω.
Dersom 50 mA går gjennom en så stor motstand vil effekttapet være veldig stort:
Ptap = R * I 2 = Ptap = 940 Ω ∙ (0.05 A) 2 = 2.35 W
Dette er mange ganger mer en hva lyspæren trenger, og den vil ikke kunne lyse.
Når kraften som overføres i en ledning med en gitt motastand holdes likt, vil vi få et lavere tap ved å øke spenningen. For å løse dette problemet setter vi inn to transformatorer som transformerer spenningen opp med en faktor på 6.
50mA/6 = 8.3 mA
Ptap = R * I 2 = Ptap = 940 Ω ∙ (0.0083 A) 2 = 0,06 W.
Nå fikk vi lampen til å lyse igjen.
Dersom vi hadde hatt spoler med en høyere viklingsgrad, kunne vi transformert opp strømmen enda mer. F.eks faktor 16 ville gitt et tap på bare 3%
Ptap = R * I 2 = Ptap = 940 Ω ∙ (0.003125 A) 2 = 0,0092 W.
Til venstre vises spenningen etter opptransformeringen ved kraftstasjonen og etter nedtransformeringen ved forbruker. Kraftverket sender ut en spenning på 6 V. Noe av spenningen går tapt underveis.
Rangerte områdene og oppsummering
Rangering
Av de fire områdene vi har plukket ut, har Eline rangert dem som følgende:
Slettehei
Vesterhus
Støleheia
Mjåvann
Denne rangeringen var basert på nærhet til eksisterende kabler av rett spenning(22kV), Trafostasjoner og kostnader ved eventuelt bygging av kabler.
Dersom en skal koble seg på et høyere spenningsnett vil Støleheia være ideelt.
Konklusjon
Som sagt var oppgaven å undersøke hvordan strømmen som produseres av vindturbinene kan bli sendt til dem som trenger det. Elektrisk strøm er det som begrenser eller hindrer strøm i å bevege seg i en ledning. Denne motstanden fremkalle en reduksjon i strømmen og kan dannes om til elektrisk energi til termisk energi, som resulterer i oppvarming av materialet. Ohms lov er en regel innen elektrisitet som beskriver forholdet mellom spenning (U), strøm (I), og motstand (R) Denne loven er oppkalt etter fysikeren Georg Simon Ohm. I en lyspære går strømmen i ring fra batteriet eller stikkontakten gjennom lyspæra og tilbake til batteriet eller stikkontakten igjen. Dette er en elektrisk krets. Bryter vi kretsen går det ikke lenger strøm i kretsen, derfor ønsker vi å ha en lukket krets.