Füüsika Vahelduvvool ★ Elektrienergiat toodetakse eelkõige vahelduvvooluna seetõttu, et vahelduvvoolu pinget on lihtne trafoga muundada. ★ Vahelduvvool on elektrivool, mille suund ja tugevus ajas perioodiliselt muutub. ★ Vahelduvvool esineb majades, seda saab kasutada igapäevaste seadmete kasutamiseks, mis tarbivad erineva pingega voolu. Mis on alalisvool, mis vahelduvvool? ➢ Alalisvool tekib juhtides, mis ühendatakse aku või taskulambipatareiga. ➢ Alalis- ja vahelduvvoolu erinevus tuleb ilmsiks siis, kui mõõta lampides voolutugevuse sõltuvust ajast. ➢ Alalisvooluks nim
vahelduvvooluvõrgust alaldusalajaamade kaudu. Alalisvooluga töötavad ka elektrokeemilised ja galvaanikaseadmed. Vahelduvvoolu saamiseks enamkasutatav on siinuspinge, raadiotehnikas kasutatakse näiteks ka saehammaspinget.Elektrienergia tootmise, jaotamise ja tarbimise seisukohalt on vahelduvvoolul alalisvoolu ees rida eeliseid:vahelduvvoolugeneraatorite jõuahelad on kontaktivabad seal puudub vajadus voolu ülekandeks pöörlevalt rootoriltvahelduvpinge lihtne muundamine trafoga kõrgepingeliseks ja tagasi vähendab oluliselt ülekandekadusid elektrivõrkudesvahelduvvoolumootorid on lihtsamad, odavamad ja töökindlamad kui alalisvoolumootorid; alates XX sajandi viimasest veerandist aga ka samahästi reguleeritavad.Alalisvooluks nimetatakse voolu, mille suund ja tugevus ajas ei muutu.Induktsioonivool on elektrivool, mis tekib suletud juhtmekeerus magnetvälja muutumisel. Nähtuse avastas 1831. aastal Michael Faraday.Näiteks tekib
matemaatilised seosed. Paljud neist kehtivad ka vahelduvvoolu korral, palju on ka erinevusi. Vahelduvvoolu saamiseks enamkasutatav on siinuspinge, raadiotehnikas kasutatakse näiteks ka saehammaspinget. Elektrienergia tootmise, jaotamise ja tarbimise seisukohalt on vahelduvvoolul alalisvoolu ees rida eeliseid: · vahelduvvoolugeneraatorite jõuahelad on kontaktivabad seal puudub vajadus voolu ülekandeks pöörlevalt rootorilt · vahelduvpinge lihtne muundamine trafoga kõrgepingeliseks ja tagasi vähendab oluliselt ülekandekadusid elektrivõrkudes · vahelduvvoolumootorid on lihtsamad, odavamad ja töökindlamad kui alalisvoolumootorid; alates XX sajandi viimasest veerandist aga ka samahästi reguleeritavad. Vahelduvvoolu efektiivväärtus on võrdne niisuguse alalisvooluga, mis samas takistis sama aja jooksul eraldab vahelduvvooluga võrdse soojushulga. Aktiivtakistusega vooluring
46 88 86 85 83.33 % 84 82.25 82.86 82 80 78 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 I1, A Graafik 4 Trafo kasutegur Järeldus: Antud töö eesmärgiks oli tutvuda ühefaasilise trafoga ja tema põhiliste karakteristikutega. Antud töö käigus sooritati kolm katset: tühijooksukatse lühiskatse ja koormuskatse. Koormusjooksukatsete karakteristikud on mõnevõrra ,,võnkuvamad", kui lühiskatse ja tühijooksukatse omad, kuna koormus katse korral mõõdeti pingeid voltmeetritega, mille mõõtetulemused on lisaks ebatäpsele lugemile ka tõenäoliselt suuremate vigadega, kui seda oleks olnud mõõtes pingeid digitaalse mõõteriistaga. Võrreldes nende katsete graafikuid on
Vahelduvool ALEKSEI LUKASIN Mõiste Vahelduvaks nimetatakse sellist voolu, mille suund ja suurus ajaliselt muutub. Tähistatakse AC või ~. Enamkasutatav on siinuspinge. Vahelduvvoolu eelised: lihtsama konstruktsiooniga mootor ja generaator kerge muundada alalisvooluks kerge muuta pinget trafoga Vahelduvvoolu iseloomustavad suurused Hetkväärtus muutuva suuruse mingi hetke väärtus. Tähistatakse väiketähega: pinge u vool i emj e Maksimaalväärtus suurim hetkväärtus Tähistatakse suure tähega koos indeksiga m: pinge Um vool Im emj Em Vahelduvvoolu iseloomustavad suurused Periood aeg, mille vältel muutuv suurus teeb ühekordselt läbi kõik oma muutused (sekundites) Sagedus perioodide arv sekundis Hz Üks herts tähendab ühte perioodi sekundis.
k ⋅ (nT − nV ) kus S AV = S m − S res – alajaama koormus avariijärgsel talitlusel (maksimaal- ja reservvõimsuse vahe), nV – väljalülitatud trafode arv, k – trafole lubatud koormatustegur avariijärgsel talitlusel (tavaliselt lubatakse 5 ööpäeval kuni 6 tunni jooksul koormatustegurit k = 1,4). Eelnenust järeldub, et kahe trafoga alajaamas tuleb valida S T ≥ 0,7 ⋅ S AV ning ühe trafoga alajaamas ST ≥ S m 5.2.4 Kommutatsiooni- ja mõõteaparatuur Elektrienergia ülekandmise ja jaotamise kõikidel tasemetel on vaja elektriahelaid teineteisest eraldada hooldustööde tegemiseks, rikete likvideerimiseks ning rikkis seadmete eemaldamiseks elektrivõrgust
12. Nulljärgnevuspinge ja –voolu mõõtmine õhu-,kaabelliinidel Nulljärgnevusvoolu määramiseks ühendatakse voolutrafod rööpselt ja mõõdetakse kolme faasi summaarset voolu, mis võrdub kolmekordse nulljärgnevusvooluga. Nulljärgnevuspinge mõõtmiseks ühendatakse pingetrafode prim. mähised tähte ja sek. mähised avatud kolmnurka. Kõikide faaside mõõtetrafod peavad olema identsed. Kaabelliinidel mõõdetakse 0järg. voole kõigil faasidel ühe trafoga. Kaablitel on neid võimalik mõõta tunduvalt täpsemalt. Pinget on lihtsam mõõta õhuliinidel, kaablitel saab mõõta vaid otstel. Nulljärgnevuspinge järgne maalühiskaitse ei saa olla selektiivne kuna maaühenduse 0järg. pinge on ühendatud võrgus ligikaudu sama. 13. Suunamata ja suunatud maalühiskaitse Suunatud lühiskaitse rakendub kui nulljärgnevusvool/pinge ületavad sätte omi ning 0järg. pinge/vool vektorite vaheline nurk on teatud vahemikus
(tarbijaga ühendatud mähisesse). Muutuv magnetväli tekitab sekundaarmähises muutuva elektromotoorjõu. Kui sekundaarmähisega ühendada tarbija, läbib teda muudetud pingega vahelduvvool. ● Trafot kasutatakse peamiselt energiatehnika, mõõtetehnika, signaaliedastustehnika ja võrgutoitega elektriseadmete vahelduvpinge muutmiseks. Näiteks elektrijaamades tõstetakse trafoga pinge vajalikule tasemele (näiteks 330 kV), sest generaatori pinge ei ole ülekande jaoks piisav. 7. Kaks laengut q1 ja q2 paiknevad teineteisest kaugusel r. Selle tulemusena mõjub nende vahel jõud F. Võtke tabelist vastavalt versioonile andmed ja leidke puuvuv suurus. Antud Lahendus 2
antakse elektrostaatilise välja abil püsilaeng. Pärast välja eemaldamist jääb laeng alles ja normaalsetel tingimustel (õhuniiskus alla 90%, toatemperatuur) püsib see kümneid aastaid, nii et mikrofoni kasutamiseks ei ole polariseeriv pinge vajalik. Pinget on vaja ainult väljatransistori jaoks. See pinge võib olla väga madal (kuni 1,5 V isegi), nii et väikesest patareist piisab mitmeks tuhandeks tunniks. Patarei võib panna trafoga ühte moodulisse mikrofonikaabli külge, võimaldades niiviisi saada erakordselt väikese mõõtmega kõrgekvaliteedilise mikrofonikapsli. Elektreetmikrofon on peaaegu sama kvaliteetne kui kondensaatormikrofon, aga tunduvalt odavam. Õhurõhu gradiendi tundlikud mikrofonid Seda tüüpi mikrofonid kasutavad ära seda, et membraani erinevatele pooltele mõjuvad helilained on üksteise suhtes faasinihkega.
Jõutrafode valikul määratakse nende · vajalik arv, · tüüp, · nimipinge, · võimsus, · lülitusgrupp. Alajaamades kasutatakse tavaliselt 1 või 2 trafot. Ühetrafolisi alajaamu kasutatakse · III kategooria tarbijate toiteks - need on tarbijad, mis ei vaja reservtoidet. · kõigi kategooria tarbijate toiteks suletud võrkudes, mis on ühendatud ühe või mitme alajaamaga; · toitmiseks avatud võrkudes, kui on olemas reservliinid. Et kahe trafoga oleks tagatud reserv, siis toidetakse neid sõltumatutest liinidest ning nad valitakse ühesuguse võimsusega. Ettevõtete peaalajaamad on alati kahe trafoga. Trafode suuremat arvu kasutatakse harva. Ehituslikult jagunevad trafod: - õlitrafod, - kuivtrafod, - sünteetilise vedelikuga täidetud trafod. Õlitrafod on hea soojaeralduvusega ehk jahutusega, aktiivosad (mähised, südamik) on hästi kaitstud väliskeskkonna mõju eest, nad on odavad, kuid tuleohtlikud
4 jaoutusliin 2 Antud skeemi kasutatakse kui seadmed paiknevad piki tsehhi 4 sümmeetriliste ridadena ja tehnoloogilise protsessi muutumise tõttu tuleb neid tihti ümber paigutada. Magistraalliin kujutab endast lattliini ja on ühendatud vahetult trafoga (ilma madalpinge jaotlata). 3 3. JUHTMETE JA KAABLITE RISTLÕIKE VALIK SOOJENEMISE JÄRGI NORMEERITUD TINGIMUSTE KORRAL Juhtmete ja kaablite ristlõike valik paigaldamisel ruumis normeeritud tingimused on järgmised: 1) Ümbritseva keskkonna temperatuur on +25°C; 2) Vooluahelate arv on võrdne ühega. Juhtmete ja kaablite ristlõike valik paigaldamisel pinnases normeeritud tingimused on järgmised: 1) Pinnase temperatuur on +15°C;
Rikete kõrvaldamine 1.Edasilükkamatuid töid rikete kõrvaldamisel mis ohustavad või võivad ohustada elektrit, side ja telemehaanika ning soojusautomaatika seadmete normaalset tööd , tarbijate elektrivarustust või elektripaigaldist teenindav operatiiv personal teha töökäskloata kui need tööd on ameti või tööjuhendiga kohustuslikuks tehtud. 2.Rikete kõrvaldamisel kui on vaja taastada tarbijate elektrivarustus võib ühe poolse toitega 0,23-20kv liinidel ja 6-20kv ühe trafoga alajaamades töörühmajuhtija koos töörühmaga teha pingevabatööd ilma kaitselahutamise ja maandamise teadet saamata kui lülitajaks on töörühmajuhtija. Vajalikud kaitselahutamised ja maandamised teeb töörühmajuhtija lülitamis tööjuhtija korraldusel. Sellisel juhul täidab elektritööjuhi kohustusi töökohal töörühmajuhtija. Pärast töö lõpetamist eemaldab töörühmajuhtija maandused , pingestab elektriseadmed ja teatab sellest lülitamis tööjuhtijale. 3
EKA loengud Raivo Teemets ELEKTRIPAIGALDISED Vannitoa elektriohutsoonid (mõõtmed sentimeetrites) 18 Juhtmed ja kaablid 2010 TTÜ elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Raivo Teemets ELEKTRIPAIGALDISED · Tsoonides O, 1 ja 2 ei tohi paikneda seadmeühendus- karpe, pistikupesi ega lüliteid. Erandiks on tsoonide 1 ja 2 kaitseväikepingelülitid ja tsooni 2 kaitseeraldus-trafoga varustatud pistikupesad pardlite toiteks. · Tsooni 3 ja sellest väljapoole võib paigaldada pistikupesi, mille kaitseks käsutatakse kas kaitseeraldust, kaitseväike- pinget või rikkevoolukaitset. Elektriseadmete nõutavad kaitseastmed vannitubades on esitatud tabelis. Tekst põhineb raamatul "Elamute elektripaigaldised" 19 3.1 Juhtmed ja kaablid EKA loengud Raivo Teemets ELEKTRIPAIGALDISED
- magnetkarkass - kollektor 6. Milline keevitusvoolu seade omab kõige suuremat kasutegurit? - transformaator - muundur - alaldi - alaldi (inverter) 7. Milliste keevitusaparaatidega saab keevitada aluselise kattega elektroodidega? - trafo ja alaldiga - inverteri ja trafoga - muunduri ja trafoga - inverteri ja muunduriga 24 3. Gaaskeevitus 3.1. Gaaskeevituse üldine skeem (G) Gaaskeevitus kuulub sulakeevituse rühma. See on lihtne protsess, mis ei nõua keerukaid seadmeid ega elektrienergiaallikat. Gaaskeevituse puudusteks kaarkeevitusega võrreldes on väiksem keevituskiirus ja suurem kuumenemispiirkond e. termomõju tsoon
tähistada mähiste algused ja lõpud. 21.Pingetrafo. Voolutrafo. 22.Eraldustrafo. 23.Millist trafot nimetatakse säästetrafoks ehk autotrafoks, teha joonis. 24.Kas autotrafo e. säästetrafo vahel on vahetu elektriline side? 25.Majapidamistransformaatorid. 26.Sobitustransformaator 27.Toitetransformaator. 28.Impulsstrafo. 29.Valida õige vastus: a) Sisselülitamisel tuleb kõigepealt elektrivõrku lülitada trafo ja alles siis ühendada trafoga elektritarbija. b) Sisselülitamisel tuleb kõigepealt ühendada trafoga elektritarbija ja alles siis lülitada elektrivõrku trafo. 30. Valida õige vastus: a) Väljalülitamisel tuleb kõigepealt tarbija trafo vooluahelast lahti võtta ja seejärel trafo elektrivõrgust välja lülitada. b) Väljalülitamisel tuleb kõigepealt trafo elektrivõrgust välja lülitada ja seejärel tarbija trafo vooluahelast lahti võtta. 31.Trafo kasutamise põhilised nõuded. 32
ELEKTRIVÕRKUDE PROJEKTEERIMINE 46 2. ELEKTRIVÕRGU ELEMENTIDE VALIK 2.1 TRAFODE VALIK Trafode arvu valik alajaamas ja on põhimõtteliselt tehnilis-majanduslik üles- anne, mis praktiliselt sõltub tarbijaile vajalikust elektrivarustuskindlusest. Tih- ti võib otsustada selle ka projekteerimiskogemuste põhjal. Viimasel ajal on hakatud üha rohkem kasutama kahetrafolist lahendust. Ühe trafoga võib piirduda kas alajaama rajamise algetapil või vähetähtsa tarbija puhul, kus on lubatud energiakatkestus vigastatud trafo asendamise ajaks. Rohkem kui kaks trafot võidakse valida ainult põhjendatud erandjuhtudel. Ülesseatud trafode võimsus peab vastama normaaltalitlusel tingimusele Sm ST ≥ (2.1) nT
Kui seadmed paiknevad piki tsehhi sümmeetriliste ridadena ja tehnoloogilise protsessi väljalaske vähenemise, tööliste, mehhanismide ja tööstustranspordi seisakuga, häiretega tunduva hulga linna- ja muutumise tõttu tuleb neid tihti ümber paigutada, kasutatakse trafo-magistraalskeemi. Magistraalliin maaelanike normaalses tegevuses. Sellesse kategooriasse kuuluva masinaehitus ja kergetööstuse ettevõtted, kujutab endast lattliini ja on ühendatud vahetult trafoga (ilma madalpinge jaotla). õppe- ning lasteasutused jne. 3. Juhtmete ja kaablite valik soojenemise järgi normeeritud tingimuste korral: kategooria mittevastutusrikkad tarbijad ja paigaldised nagu näiteks mitteseeriaviisilise tootmise ja Juhtmete ja kaablite paigaldamisel ruumis (sisetingimustel) normeeritud tingimused on järgmised: abitsehhide elektritarvitid, väiksemad asulad jne
1 Ideaaljuhul kui trafo takistust ei oma, siis trafot pingestades tekib vool, milline jääb pingest 90 kraadi maha. Vooluga kaasneb magnetvoog, mis indutseerib elektromotoorjõud. Kusjuures E=U1, kui takistust pole. Kui trafol on takistus ja ei ole tegemist ideaaljuhuga siis vektordiagramm näeb välja nii kuna trafo ei ole ideaalne tekivad temas tühijooksukaod 5.)3 faasiline trafo Kolmefaasilise süsteemi pingete transformeerimist võib realiseerida kolme ühefaasilise trafoga, mis on ühendatud trafode rühmaks. Ligikaudu kuni 60MVA võimsusega seadmes kasutatakse tavaliselt kolmefaasilist trafot millel mähised on paigutatud kolmele südamikule, mis on ühendatud üldiseks magnetjuhtmeks kahe ikke abil. Kuid sel teel saadud magnetjuhe ei ole sümmeetriline. tühijooks tühijooksul põhilisteks kadudeks on terases kaod millised jagunevad hüstereesi ja pöörisvoolu kadudeks. Neid terases kadudeks
erinevusi. Vahelduvvoolu saamiseks enamkasutatav on siinuspinge, raadiotehnikas kasutatakse näiteks ka saehammaspinget. Käesolevas peatükis tuleb vaatluse alla siinuseline vahelduvvool. Elektrienergia tootmise, jaotamise ja tarbimise seisukohalt on vahelduvvoolul alalisvoolu ees rida eeliseid: · vahelduvvoolugeneraatorite jõuahelad on kontaktivabad seal puudub vajadus voolu ülekandeks pöörlevalt rootorilt · vahelduvpinge lihtne muundamine trafoga kõrgepingeliseks ja tagasi vähendab oluliselt ülekandekadusid elektrivõrkudes · vahelduvvoolumootorid on lihtsamad, odavamad ja töökindlamad kui alalisvoolumootorid; alates XX sajandi viimasest veerandist aga ka samahästi reguleeritavad. 70 6.2 Vahelduvvoolu periood ja sagedus Siinuseline vahelduvvool on kirjeldatav võrrandiga i = I m sin a, i voolu hetkväärtus amprites (A) Im voolu maksimaalväärtus amprites (A) pöördenurk
ja sekundaarmähise keerdude arvu suhtega n, mida nimetatakse ülekandesuhteks: kus N_1 ja N_2 on vastavalt primaar ja sekundaarmähise keerdude arv; U_1 ja U_2 primaarpinge ja sekundaarpinge; I_1 ja I_2 primaarvool ja sekundaarvool. Ideaalne trafo kus P1 trafosse siseneva võimsuse hetkväärtus, P2 trafoga muundatud võimsuse hetkväärtus. Reaalse trafo energiakaod ja kasutegur Reaalses trafos tekivad võimsuskaod mähistes ja südamikus. Mähistes tekivad vaseskaod ja südamikus rauaskaod. Kaovõimsusest tingitud kaoenergia muundub trafos soojuseks. Vaseskao võimsust väljendab valem kus I1 ja I2 voolud primaar ja sekundaarmähises, r1 ja r2 nende mähiste aktiivtakistused.
Südamik on pöörisvoolude tõttu tekkivate kadude vähendamiseks kokku pandud õhukestest, oksiidikihiga kaetud teraslehtedest. Elektrotehnilisest plekist südamikud jagunevad trafo plekist stantsitud südamikeks ja lintsüdamikeks. Ühefaasilise trafosüdamikule on keritud üks või mitu mähist: primaarmähis ja sekundaarmähis,kui trafo on mõeldud ühele sisend ja ühele väljundpingele. Kui on tegemist mitme mähiselise trafoga, võib nii primaar-, kui ka sekundaarmähiseid olla mitu, vastavalt kasutatavatele pingetele.Kolmefaasilise trafo puhul on tegemist kolme ühesuguse keerdude arvugamähiste gruppidega, mis on keritud kolmele südamikule ja paigaldatud ühele E kujulisele trafosüdamikule. 53.Laeva el. jaama peajaotuskilp.Generaatorite tööreziimide juhtimiseks ja nende poolt toodetud el. energia jagamiseks on laeva masinaruumis terasplekist kapitaoline ehitis, mida nim. peajaotuskilbiks
erinevusi. Vahelduvvoolu saamiseks enamkasutatav on siinuspinge, raadiotehnikas kasutatakse näiteks ka saehammaspinget. Käesolevas peatükis tuleb vaatluse alla siinuseline vahelduvvool. Elektrienergia tootmise, jaotamise ja tarbimise seisukohalt on vahelduvvoolul alalisvoolu ees rida eeliseid: · vahelduvvoolugeneraatorite jõuahelad on kontaktivabad seal puudub vajadus voolu ülekandeks pöörlevalt rootorilt · vahelduvpinge lihtne muundamine trafoga kõrgepingeliseks ja tagasi vähendab oluliselt ülekandekadusid elektrivõrkudes · vahelduvvoolumootorid on lihtsamad, odavamad ja töökindlamad kui alalisvoolumootorid; alates XX sajandi viimasest veerandist aga ka samahästi reguleeritavad. 70 6.2 Vahelduvvoolu periood ja sagedus Siinuseline vahelduvvool on kirjeldatav võrrandiga i = I m sin a, i voolu hetkväärtus amprites (A) Im voolu maksimaalväärtus amprites (A) pöördenurk
Kriitilisteks on seejuures talitļusolud, kus a) välremalt l0...20 % võrgu paigaldusvõirnsusest tarbitakse juhitavate või mittejr-rhitavate sagedusnlltttnditrite poolt ja kui samal ajaĮ b) konrpensatsiooniaheia võinrsust on välrendatud (running unchoked) või c) korrrperrsatsioonialrel rnoodustab koos toiteahela trafoga võrrkerinei, miļle resonatrtssagedus on lälredarle 50 Hz toitepinge 5. või 7. harmoonilisele korrrporrerriiile. S. o. u. 250 või 350 Hz ja eespool loetletud tingimustel d) lülitatakse toitevõrku suure võinrsusega tarbĮaid. Suure võimsusega tarbija lülitamisel toitevõrku järgnevad siirdeprotsessijooksul esialgseĮe
kasutatakse alalisvoolu keskväljavõttega sisendis kahte kondensaatorit. Mõnikord kasutatakse sellist lülitust veidi väikesematel võimsustel võrreldes täissildmuunduriga. Eraldustrafoga pinget madaldav pulsilaiusmuundur. Lüliti ja filtrisektsioonide vahel võib olla kolme mähisega trafo, mida kasutatakse pinge tõstmiseks või madaldamiseks, nagu 47 on näidatud joonisel 1.27. Trafoga tagatud galvaaniline eraldus on nõutav lülititalitluses töötavate alalispinge toiteallikate korral kolmel põhjusel: madala pingega alalispingeväljundi eraldamiseks võrgutoitest vältimaks elektrilöögi ohtu, erinevate seadepotentsiaalide saamiseks ja pingete sobitamiseks, et ära hoida suuri pinge-ja voolumuutusi pooljuhtseadistes. Iga lülitustsükli vältel demagnetiseerib trafo südamikku dioodidega VD1 ja VD2 jadamisi ühendatud kolmas mähis.
annaabi.ee 
