Kysy sähköstäKategoria: SähköverkotSähköverkon korkeajännite
Maria kysyi 1 vuosi sitten

Näytän usein oppilaille videonne ”Mistä sähkö tulee?”. Tuossa videossa on kohta, missä kerrotaan, että sähkö muunnetaan korkeajännitteiseksi, jotta virta olisi pieni ja sähkölinjat eivät kuumene eikä energia karkaa lämpönä hukkaan. Miten voisin selittää tuon tarkemmin? Miksi sähkövirta pienenee linjoissa, kun jännite kasvaa korkeaksi?

1 vastausta
Sähköisen liikenteen asiantuntija vastattu 11 kuukautta sitten

Hei,

Vastaan pitkästi, ja aloitan yksinkertaisella esimerkillä auton ja kodin sähköverkosta.

Sähköteho on jännitteen ja virran tulo, eli P = U * I. Esimerkiksi autossa, jossa on 12 voltin sähköjärjestelmä, 60 watin lampun polttamiseen tarvitaan 60 W / 12 V = 5 ampeerin virta. 230 voltin järjestelmässä (kodin sähköverkko) 60 watin hehkulamppu tarvitsee vain 60 W / 230 V = 0,26 ampeerin virran. Tavallinen 1,5 neliömillimetrin vahvuinen kuparijohto kestää noin 10 ampeerin virran kuumenematta liikaa.

12 voltin järjestelmässä 1,5 neliömillimetrin johtoon voidaan kytkeä siis vain 2 kpl 60 watin lamppua, kun taas 230 voltin kotisähköverkossa niitä voi olla tällaisen johdon syöttämänä jopa 10/0,26 = 38 kappaletta! Eli samaa johtoa pitkin voidaan siirtää paljon enemmän energiaa käyttämällä korkeampaa jännitettä. Suuri virta vaatii paksun johdinmateriaalin (kuparia sisäjohdoissa, alumiinia ulkojohdoissa) mikä on kallista, suuri jännite ei vaadi kuin vahvemman eristeen johdon pintaan tai johtojen sijoittamisen kosketusetäisyyden ulkopuolelle kuten suurjännitesähkölinjoissa tehdään.

Johdossa kulkeva virta kuumentaa johtoa, ja tämä kuumeneminen on verrannollinen virran neliöön: eli kun virta kaksinkertaistuu, johdon häviöteho (teho joka muuttuu lämmöksi ja kuumentaa johtoa) nelinkertaistuu. Ja kääntäen: jos virta puolitetaan, johdinhäviöt putoavat neljäsosaan. Johdon resistanssi on suoraan verrannollinen sen pituuteen ja kääntäen verrannollinen sen poikkipinta-alaan, eli mitä pidempi matka halutaan tehoa siirtää, sitä järkevämpää on käyttää suurta jännitettä. Satojen kilometrien matkoilla käytetään tyypillisesti 400 kilovoltin jännitettä, alle sadan kilometrin matkalla 110 kilovoltin jännitettä, muutaman kymmenen kilometrin matkalla 20 kilovoltin jännitettä ja muutaman kilometrin matkalla 400 V jännitettä. 400 voltin 3-vaihesähköstä saadaan 230 voltin jännite pistorasiaan, kun pistorasia kytketään vaihejohtimen ja nollajohtimen väliin – 400 voltin jännite on kahden vaihejohtimen välinen pääjännite.

Anteeksi viivästynyt vastaus ja vastaan mielelläni lisäkysymyksiin, tällä kertaa nopeammin.