FIZIKA I · 11. KLASE

11. temats. Elektromagnētisms

11.8. stunda

Elektroenerģijas pārvade

Kāpēc pārvadei izmanto augstu spriegumu?

Zudumi P = I²R · Augstsprieguma līnijas · Pārvades ķēde

FIZIKA I · 11. KLASE · 11. TEMATS: ELEKTROMAGNĒTISMS

Stundas mērķis un sasniedzamais rezultāts

MĒRĶIS

Skaidrot strāvas un siltuma zudumu saistību un analizēt enerģijas pārvades ķēdi.

Stundas beigās es protu:

1

izskaidrot, kāpēc vados rodas zudumi;

2

lietot P = I²R;

3

izskaidrot, kāpēc augsts spriegums samazina zudumus;

4

izsekot pārvades ķēdei no stacijas līdz rozetei.

ATKĀRTOJUMS

10. tematā vados zaudēto jaudu jau rēķinājām ar P = I²R. Šodien redzēsim, kāpēc tieši šī formula nosaka visu pārvades tīkla uzbūvi.

11.8. Elektroenerģijas pārvade

FIZIKA I · 11. KLASE · 11. TEMATS: ELEKTROMAGNĒTISMS

Zudumi vados

SILTUMA ZUDUMI PĀRVADES LĪNIJĀ

P = I²R        P = UI

Zudumi ir atkarīgi no strāvas KVADRĀTA. Ja to pašu jaudu pārvada ar 10 reizes lielāku spriegumu, strāva samazinās 10 reizes, bet zudumi - 100 reizes.

Spriegums

Strāva (1 MW)

Zudumi pie R = 10 Ω

1 kV

1000 A

10 000 kW - neiespējami

10 kV

100 A

100 kW

110 kV

9,1 A

0,83 kW

330 kV

3,0 A

0,09 kW

11.8. Elektroenerģijas pārvade

FIZIKA I · 11. KLASE · 11. TEMATS: ELEKTROMAGNĒTISMS

Pārvades ķēde

NO STACIJAS LĪDZ ROZETEI

Ģenerators saražo apmēram 10 kV; paaugstinošais transformators to paceļ līdz 110-330 kV.

Augstsprieguma līnijas pārvada enerģiju simtiem kilometru ar nelieliem zudumiem.

Apakšstacijās spriegumu pakāpeniski pazemina: 110 kV → 20 kV → 400/230 V mājās.

KĀPĒC NE ZEMSPRIEGUMS

Tā pati jauda prasa

milzīgu strāvu.

Zudumi aug ar I².

Vadi būtu jāveido

neiespējami biezi.

KĀPĒC NE VĒL AUGSTĀKS

Vajag lielākus attālumus

starp vadiem.

Dārgāka izolācija.

Augstāki balsti.

Izvēlas saprātīgu robežu.

11.8. Elektroenerģijas pārvade

UZDEVUMI

Pārvades zudumu aprēķini

Risinājumu pieraksta latviešu standartā: Dots → Jāaprēķina → Formulas → Aprēķins → Atbilde.

1. uzdevums no 4

Izlasi uzdevumu

1. uzdevums · Zudumi pie mazas strāvas

Pārvades līnijas pretestība ir 8,0 Ω, strāva 20 A.

Aprēķini siltuma zudumus!

2. uzdevums.  Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A. Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

1. uzdevums no 4

Dots

1. uzdevums · Zudumi pie mazas strāvas

Pārvades līnijas pretestība ir 8,0 Ω, strāva 20 A.

Aprēķini siltuma zudumus!

DOTS

R = 8,0 Ω

I = 20 A

2. uzdevums.  Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A. Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

1. uzdevums no 4

Jāaprēķina

1. uzdevums · Zudumi pie mazas strāvas

Pārvades līnijas pretestība ir 8,0 Ω, strāva 20 A.

Aprēķini siltuma zudumus!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 20 A

JĀAPRĒĶINA

P = ?

2. uzdevums.  Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A. Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

1. uzdevums no 4

Formulas

1. uzdevums · Zudumi pie mazas strāvas

Pārvades līnijas pretestība ir 8,0 Ω, strāva 20 A.

Aprēķini siltuma zudumus!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 20 A

Jāaprēķina:

P = ?

FORMULAS

P = I²R

2. uzdevums.  Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A. Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

1. uzdevums no 4

Aprēķins · 1. solis

1. uzdevums · Zudumi pie mazas strāvas

Pārvades līnijas pretestība ir 8,0 Ω, strāva 20 A.

Aprēķini siltuma zudumus!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 20 A

Jāaprēķina:

P = ?

Formulas:

P = I²R

APRĒĶINS · 1. SOLIS

1)  I² = 400

2. uzdevums.  Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A. Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

1. uzdevums no 4

Aprēķins · 2. solis

1. uzdevums · Zudumi pie mazas strāvas

Pārvades līnijas pretestība ir 8,0 Ω, strāva 20 A.

Aprēķini siltuma zudumus!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 20 A

Jāaprēķina:

P = ?

Formulas:

P = I²R

Aprēķins:

1)  I² = 400

APRĒĶINS · 2. SOLIS

2)  P = 400 · 8,0

2. uzdevums.  Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A. Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

1. uzdevums no 4

Aprēķins · 3. solis

1. uzdevums · Zudumi pie mazas strāvas

Pārvades līnijas pretestība ir 8,0 Ω, strāva 20 A.

Aprēķini siltuma zudumus!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 20 A

Jāaprēķina:

P = ?

Formulas:

P = I²R

Aprēķins:

1)  I² = 400

2)  P = 400 · 8,0

APRĒĶINS · 3. SOLIS

3)  P = 3200 W = 3,2 kW

2. uzdevums.  Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A. Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

1. uzdevums no 4

Atbilde

1. uzdevums · Zudumi pie mazas strāvas

Pārvades līnijas pretestība ir 8,0 Ω, strāva 20 A.

Aprēķini siltuma zudumus!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 20 A

Jāaprēķina:

P = ?

Formulas:

P = I²R

Aprēķins:

1)  I² = 400

2)  P = 400 · 8,0

3)  P = 3200 W = 3,2 kW

ATBILDE

P = 3,2 kW

Šī jauda vienkārši sasilda vadus - tā ir zaudēta.

2. uzdevums.  Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A. Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

2. uzdevums no 4

Izlasi uzdevumu

2. uzdevums · Strāvu divkāršo

Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A.

Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

2. uzdevums no 4

Dots

2. uzdevums · Strāvu divkāršo

Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A.

Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

DOTS

R = 8,0 Ω

I = 40 A

P₁ = 3,2 kW

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

2. uzdevums no 4

Jāaprēķina

2. uzdevums · Strāvu divkāršo

Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A.

Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 40 A

P₁ = 3,2 kW

JĀAPRĒĶINA

P₂ = ?

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

2. uzdevums no 4

Formulas

2. uzdevums · Strāvu divkāršo

Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A.

Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 40 A

P₁ = 3,2 kW

Jāaprēķina:

P₂ = ?

FORMULAS

P = I²R

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

2. uzdevums no 4

Aprēķins · 1. solis

2. uzdevums · Strāvu divkāršo

Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A.

Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 40 A

P₁ = 3,2 kW

Jāaprēķina:

P₂ = ?

Formulas:

P = I²R

APRĒĶINS · 1. SOLIS

1)  I² = 1600

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

2. uzdevums no 4

Aprēķins · 2. solis

2. uzdevums · Strāvu divkāršo

Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A.

Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 40 A

P₁ = 3,2 kW

Jāaprēķina:

P₂ = ?

Formulas:

P = I²R

Aprēķins:

1)  I² = 1600

APRĒĶINS · 2. SOLIS

2)  P₂ = 1600 · 8,0 = 12 800 W

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

2. uzdevums no 4

Aprēķins · 3. solis

2. uzdevums · Strāvu divkāršo

Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A.

Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 40 A

P₁ = 3,2 kW

Jāaprēķina:

P₂ = ?

Formulas:

P = I²R

Aprēķins:

1)  I² = 1600

2)  P₂ = 1600 · 8,0 = 12 800 W

APRĒĶINS · 3. SOLIS

3)  P₂ = 12,8 kW - četras reizes vairāk

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

2. uzdevums no 4

Atbilde

2. uzdevums · Strāvu divkāršo

Tajā pašā līnijā strāva pieaug līdz 40 A.

Aprēķini zudumus un salīdzini ar iepriekšējiem!

Dots:

R = 8,0 Ω

I = 40 A

P₁ = 3,2 kW

Jāaprēķina:

P₂ = ?

Formulas:

P = I²R

Aprēķins:

1)  I² = 1600

2)  P₂ = 1600 · 8,0 = 12 800 W

3)  P₂ = 12,8 kW - četras reizes vairāk

ATBILDE

P₂ = 12,8 kW

Strāva divkāršojās - zudumi pieauga četrkārt. Tas ir kvadrāta efekts.

3. uzdevums.  Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

3. uzdevums no 4

Izlasi uzdevumu

3. uzdevums · Kāda strāva vajadzīga

Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja

spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

3. uzdevums no 4

Dots

3. uzdevums · Kāda strāva vajadzīga

Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja

spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

DOTS

P = 500 kW = 500 000 W

U₁ = 10 000 V

U₂ = 110 000 V

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

3. uzdevums no 4

Jāaprēķina

3. uzdevums · Kāda strāva vajadzīga

Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja

spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

Dots:

P = 500 kW = 500 000 W

U₁ = 10 000 V

U₂ = 110 000 V

JĀAPRĒĶINA

I₁ = ?

I₂ = ?

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

3. uzdevums no 4

Formulas

3. uzdevums · Kāda strāva vajadzīga

Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja

spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

Dots:

P = 500 kW = 500 000 W

U₁ = 10 000 V

U₂ = 110 000 V

Jāaprēķina:

I₁ = ?

I₂ = ?

FORMULAS

P = UI

I = 

P

U

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

3. uzdevums no 4

Aprēķins · 1. solis

3. uzdevums · Kāda strāva vajadzīga

Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja

spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

Dots:

P = 500 kW = 500 000 W

U₁ = 10 000 V

U₂ = 110 000 V

Jāaprēķina:

I₁ = ?

I₂ = ?

Formulas:

P = UI

I = 

P

U

APRĒĶINS · 1. SOLIS

1)  I₁ = 500 000 : 10 000 = 50 A

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

3. uzdevums no 4

Aprēķins · 2. solis

3. uzdevums · Kāda strāva vajadzīga

Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja

spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

Dots:

P = 500 kW = 500 000 W

U₁ = 10 000 V

U₂ = 110 000 V

Jāaprēķina:

I₁ = ?

I₂ = ?

Formulas:

P = UI

I = 

P

U

Aprēķins:

1)  I₁ = 500 000 : 10 000 = 50 A

APRĒĶINS · 2. SOLIS

2)  I₂ = 500 000 : 110 000 ≈ 4,5 A

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

3. uzdevums no 4

Aprēķins · 3. solis

3. uzdevums · Kāda strāva vajadzīga

Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja

spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

Dots:

P = 500 kW = 500 000 W

U₁ = 10 000 V

U₂ = 110 000 V

Jāaprēķina:

I₁ = ?

I₂ = ?

Formulas:

P = UI

I = 

P

U

Aprēķins:

1)  I₁ = 500 000 : 10 000 = 50 A

2)  I₂ = 500 000 : 110 000 ≈ 4,5 A

APRĒĶINS · 3. SOLIS

3)  Strāva samazinājusies 11 reizes

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

3. uzdevums no 4

Atbilde

3. uzdevums · Kāda strāva vajadzīga

Jāpārvada 500 kW jaudas. Aprēķini strāvu, ja

spriegums ir a) 10 kV; b) 110 kV!

Dots:

P = 500 kW = 500 000 W

U₁ = 10 000 V

U₂ = 110 000 V

Jāaprēķina:

I₁ = ?

I₂ = ?

Formulas:

P = UI

I = 

P

U

Aprēķins:

1)  I₁ = 500 000 : 10 000 = 50 A

2)  I₂ = 500 000 : 110 000 ≈ 4,5 A

3)  Strāva samazinājusies 11 reizes

ATBILDE

I₁ = 50 A;  I₂ ≈ 4,5 A

Zudumi samazinās 11² ≈ 120 reizes - tieši tāpēc spriegumu paaugstina.

4. uzdevums.  Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW. Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

4. uzdevums no 4

Izlasi uzdevumu

4. uzdevums · Zudumu daļa

Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW.

Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Dots

4. uzdevums · Zudumu daļa

Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW.

Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

DOTS

P = 500 kW

P(zud.) = 3,2 kW

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Jāaprēķina

4. uzdevums · Zudumu daļa

Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW.

Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

Dots:

P = 500 kW

P(zud.) = 3,2 kW

JĀAPRĒĶINA

Daļa = ?

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Formulas

4. uzdevums · Zudumu daļa

Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW.

Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

Dots:

P = 500 kW

P(zud.) = 3,2 kW

Jāaprēķina:

Daļa = ?

FORMULAS

Daļa = 

P(zud.)

P

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Aprēķins · 1. solis

4. uzdevums · Zudumu daļa

Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW.

Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

Dots:

P = 500 kW

P(zud.) = 3,2 kW

Jāaprēķina:

Daļa = ?

Formulas:

Daļa = 

P(zud.)

P

APRĒĶINS · 1. SOLIS

1)  3,2 : 500 = 0,0064

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Aprēķins · 2. solis

4. uzdevums · Zudumu daļa

Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW.

Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

Dots:

P = 500 kW

P(zud.) = 3,2 kW

Jāaprēķina:

Daļa = ?

Formulas:

Daļa = 

P(zud.)

P

Aprēķins:

1)  3,2 : 500 = 0,0064

APRĒĶINS · 2. SOLIS

2)  Daļa = 0,64 %

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Aprēķins · 3. solis

4. uzdevums · Zudumu daļa

Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW.

Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

Dots:

P = 500 kW

P(zud.) = 3,2 kW

Jāaprēķina:

Daļa = ?

Formulas:

Daļa = 

P(zud.)

P

Aprēķins:

1)  3,2 : 500 = 0,0064

2)  Daļa = 0,64 %

APRĒĶINS · 3. SOLIS

3)  Līdz patērētājam nonāk 99,4 %

Šis bija pēdējais uzdevums.

4. uzdevums no 4

Atbilde

4. uzdevums · Zudumu daļa

Līnijā pārvada 500 kW, zudumi ir 3,2 kW.

Cik procentu enerģijas zaudē pārvadē?

Dots:

P = 500 kW

P(zud.) = 3,2 kW

Jāaprēķina:

Daļa = ?

Formulas:

Daļa = 

P(zud.)

P

Aprēķins:

1)  3,2 : 500 = 0,0064

2)  Daļa = 0,64 %

3)  Līdz patērētājam nonāk 99,4 %

ATBILDE

Zudumi ≈ 0,64 %

Latvijas pārvades tīklā zudumi ir daži procenti - tas ir labs rādītājs.

Šis bija pēdējais uzdevums.

FIZIKA I · 11. KLASE · 11. TEMATS: ELEKTROMAGNĒTISMS

Kopsavilkums un mājasdarbs

ŠODIEN IEMĀCĪJĀMIES

•  Zudumi vados P = I²R - atkarīgi no strāvas kvadrāta.

•  Augstāks spriegums nozīmē mazāku strāvu un mazākus zudumus.

•  Pārvades ķēde: ģenerators → paaugstinošais → līnija → pazeminošais.

•  Spriegumu izvēlas kā kompromisu starp zudumiem un izolācijas izmaksām.

MĀJASDARBS

1.  R = 5,0 Ω, I = 30 A. Aprēķini zudumus.

2.  P = 200 kW, U = 20 kV. Aprēķini strāvu.

3.  Uzraksti pārvades ķēdi no stacijas līdz mājas rozetei.

PAŠVĒRTĒJUMS — atzīmē, cik droši jūties

Zinu, kāpēc rodas zudumi   ·   Protu lietot P = I²R   ·   Saprotu kvadrāta efektu   ·   Zinu pārvades ķēdi

Nākamā stunda: dati, enerģija un lietojumi.