Natuurkunde Opgaven/Transformator hoogspanningtransport
Vorige pagina | Inhoudsopgave | Dit is de laatste pagina | Index |
Opgaven
[bewerken]Op onderstaande pagina zijn alleen de vragen zichtbaar in een kader op een afwijkende ondergrond. Binnen het kader is rechts een knop zichtbaar: "Uitklappen", vergelijkbaar met de knop om deze tekst te openen. Door op deze knop te klikken wordt het antwoord van de betreffende vraag zichtbaar.
Vaak, maar niet altijd is er ook een uitwerking bij de vraag aanwezig. Deze blijft bij het openen van het antwoord nog onzichtbaar, maar opnieuw is, als een uitwerking beschikbaar is, een knop "Uitklappen" aanwezig om de uitwerking zichtbaar te maken. Ontbreekt bij het antwoord de knop "Uitklappen", dan is geen uitwerking bij de vraag beschikbaar.
Licht op afstand, lamp van 7 Watt
1. Hoe groot is de stroomsterkte door de lamp?
|
2. Hoe groot is de specifieke weerstand van alumimnium? Zie Aluminium |
3. Hoe groot is de weerstand in de verbindingskabel?
|
4. Hoe groot is het potentiaalverschil over de verbindingskabels?
|
5. Welke potentiaal moet de generator aan de verbindingskabels leveren om de lamp van 7,00 Watt op 50 km afstand normaal te laten branden? Om de lamp normaal te laten branden moet de generator 230 Volt plus het spanningsverlies over de verbindingskabels: |
6. Welk vermogen moet de generator leveren om de lamp normaal te laten branden?
|
7. Bereken het nuttig elektrisch rendement van de door de generator opgewekte energie. 96,25%
|
Warmte op afstand, kachel van 1250 Watt
De gebruiker in de vorige opgaven doet zijn lamp uit, maar sluit een straalkacheltje van 1250 Watt aan. De weerstand in figuur 1 is dus nu een straalkacheltje. De afstand tussen de generator en het kacheltje, het materiaal van de geleiders en de spanning die het kacheltje gebruikt zijn dus hetzelfde als in de opgaven 1 tot en met 7
8. Hoe groot is de stroomsterkte door het kacheltje?
Zie opgave 1
| 9. Hoe groot is het potentiaalverschil over de verbindingskabels?
|
10. Welke potentiaal moet de generator aan de verbindingskabels leveren om het kacheltje van 1250 Watt op 50 km afstand normaal te laten werken?
Zie opgave 5
| 11. Welk vermogen moet de generator leveren om het kacheltje normaal te laten functioneren?
Zie opgave 6
|
12. Bereken het nuttig elektrisch rendement van de door de generator opgewekte energie als deze voor het kacheltje gebruikt wordt. 12,57 %
Zie opgave 7
| 13. Welke conclusie kun je trekken uit de antwoorden op vraag 7 en vraag 16? Geef ook een verklaring. 1: Als er meer vermogen gebruikt wordt is het rendement lager. 2: Voor het vermogen dat in de leidingen verloren gaat geldt: . Maar ook geldt: , zodat . De veel grotere stroom die bij het kacheltje nodig is geeft een veel groter dan lineair effect op het verlies in de leidingen. |
Hoogspanninswarmte op afstand, kachel van 1250 Watt
Figuur 2. |
De energiemaatschappij wil in de vaart der volkeren meegaan, en daar horen hoogspanningsmasten, en hoogspanning, bij. Bij de generator wordt een transformator gezet met 1,150·103 primaire wikkelingen en 1,900·106 secondaire wikkelingen. Bij de verbruiker wordt een zelfde soort transformator geplaatst, maar andersom: 1,900·106 primaire en 1,150·103 secundaire wikkelingen. Het straalkacheltje van 1250 Watt wordt opnieuw aangesloten. De weerstand in figuur 2 is dus een straalkacheltje. De afstand tussen de generator en het kacheltje, het materiaal van de geleiders en de spanning die het kacheltje gebruikt zijn dus hetzelfde als in de opgaven 8 tot en met 13. De weerstand in de draden tussen de generator en de linker travo, evenals die van de draden tussen de rechter trava en het kacheltje mag je verwaarlozen.
14. Hoe groot is de stroomsterkte door het kacheltje?
De voedingsspanning voor het kacheltje moet nog steeds 230 V zijn. De berekening verloopt dus hetzelfde als in opgave 1
| 15. Hoe groot is de primaire spanning voor de rechter transformator (Figuur 2)? |
16. Hoe groot is de primaire stroomsterkte in de rechter transformator? | 17. Hoe groot is het potentiaalverschil over de hoogspanningskabels?
Zie opgave 9
|
18. Welk potentiaalverschil moet door de linker transformator secundair geleverd worden om het kacheltje normaal te laten functioneren?
De linker transformator moet de potentiaal leveren die op de primaire windingen van de rechter transformator nodig is plus het spanningsverschil dat in de hoogspanningsleidingen ontstaat.
| 19. Welke potentiaal moet over de primaire windingen van de linker transformator staan? Zie de uitwerking van opgave 15 |
20. Hoe groot is de primaire stroomsterkte in de linker transformator? Zie de uitwerking van opgave 16 | 21. Welk vermogen moet de generator leveren om het kacheltje normaal te laten functioneren? Het geleverde vermogen is het product van potentiaal en stroomsterkte. Het door de generator te leveren vermogen wordt bepaald door de primaire potentiaal en stroomsterkte in de linker transformator. |
22. Bereken het nuttig elektrisch rendement van de door de generator opgewekte energie als deze voor het kacheltje gebruikt wordt. 99,99974511 %
Zie opgave 7
| 23. Welke conclusie kun je trekken uit de antwoorden op de vragen 7, 13 en 22? Vraag 13 en 22 maken duidelijk dat het gebruik van hoogspanning het rendement van de verbinding aanzienlijk verhoogt, maar als er meer elektriciteit gevraagd wordt zal het rendement dalen, zoals uit de vergelijking van de antwoorden op vraag 7 en 13 duidelijk maakt. |
Vorige pagina | Inhoudsopgave | Dit is de laatste pagina | Index |