Egy utcában az oszlopokon a légvezetékekben mekkora áram halad?

A 230 V az nem áram, hanem feszültség, a feszültség szükséges, de nem elégséges feltétele, hogy legyen áram. Az egész szállítás azért történik vállakozó feszültséggel, hogy transzformálni lehessen, és így a veszteséget - ami az áramerősséggel négyzetesen arányos - minimalizálni lehessen. Ez viszont állandó teljesítmény mellett a feszültség megemelésével jár. A háztartásokban viszont a nagyfeszültség fokozott veszéllyel járna, ezért itt áttranszfotmálják törpefeszültségre (230 V). A háztartások előtt általában már középfeszültségre transzformálnak, ez 400 V. A városi légvezeték is többnyire 400 V-osak. A teljesítmény attól függ hány háztartást kell ellátni.

Légvezetékeken 750 kV = 750 000 V a legtöbb Magyarországon, ez lakott területektől távol halad Ukrajna felől.

Azt javaslom kezdésnek üsd fel a 8.-os és a 10.-es fizikakönyveket és olvasd el a vonatkozó részeket. Szerintem neten is megtalálod őket.

A kisfeszültségű fogyasztói elosztóhálózat utcai szabadvezetékei névleg 400 V vonali feszültségen, azaz 230 V fázisfeszültségen vannak (mármint a fázisvezetők - a PEN vezető természetesen földpotenciálon van, attól csak az ellenállása miatt terheléskor benne fellépő feszültségesés miatt tér el).

A középfesz. szabadvezetékek régebben 20, újabb létesítéseknél ált. 22 kV névleges vonali feszültségűek. Itt már fázisfeszültséget nem is szoktunk emlegetni, mert (noha megadható: Uf = Uv / gyök(3) ), de a nullvezetőt el is hagyják, mert (mivel a sok kis fogyasztó együttesen elég szimmetrikusan terheli a három fázist) a nullvezetőn nemcsak a fesz, de az áram is nulla lenne. Ha mégsem pont szimmetrikus a terhelés, az csak annyit jelent, hogy a földpotenciálhoz képest picit elmásznak a fázisfeszültségek, de a fázisok közti vonali feszültség ettől még stabil marad.

A középfeszültségű szabadvezetékeket onnan ismered fel, hogy kissé magasabb oszlopokon, három, egyenlő oldalú 3szög mentén elhelyezett csupasz sodrony megy, és persze nem megy róla se lakóház, se közvilágítás, csak trafó.

A köf-kif trafók névleges terhelhetősége többféle lehet, szabványos választék a 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600 kVA látszólagos teljesítmény, ami a három fázisra együttesen értendő. Ha a középfesz és a kisfesz is szabadvezetéken van, leggyakrabban oszloptrafót állítanak egy bitang erős tartóoszlopra, ez ált. 40-630 kVA-es. A földre (trafóházba, vagy épület belsejébe) tett trafó jellemzően 100-1600 kVA közötti.

A kisfeszültségű oldalon a trafó után rögtön van egy elosztó, megszakítókkal (ugyanaz a feladata, mint a lakásban a kismegszakítóknak), ezekről általában 95 mm2-es alumínium szabadvezetékek mennek tovább. Ehhez a keresztmetszethez 160 A-es névleges áramú megszakítók tartoznak. A fázisvezetékekben folyó áram effektív értéke persze jóval ezalatt szokott lenni, de rövid időkre ennek másfél-kétszerese is lehet, és ettől még nem károsodik se a vezeték, sem pedig a megszakító nem old le (mindkettőnek a hőtehetetlensége révén). [A PEN vezetéken pedig fizikai törvényszerűség, hogy soha nem folyik nagyobb áram, mint a fázisok közül a legleterheltebben. Szimmetrikus kiterhelésnél pedig pont nulla. De túláramvédelmi okokból azt is a fázisokéval azonos keresztmetszetűre építik. Ahol még szigeteletlen, egymástól biztonságos távolságra vezetett vezetők vannak kisfeszültségen, ott láthatsz egy-két vékonyabb sodratot is előbbieken felül, azok a kapcsolt közvilágítási szálak.]

Helyenként szakaszolókapcsolókat is elhelyeznek a hálózaton (pl utcasarkokon), ezekkel le lehet választani egy esetleges hibás vagy munkavégzés alatt álló szakaszt, így a trafókörzet többi részén még zavartalan lehet a villamosenergia-ellátás.

A trafót megelőző középfeszültségű hálózatot nagyobb vezeték-keresztmetszettel építik, és a sokszorta nagyobb fesz miatt is sokkal nagyobb a rajta átvihető teljesítmény. Egy köf-kif trafó ált. néhány utca vagy egy nagyobb társasház, közepes irodaház ellátására, addig egy naf-köf trafóállomás jónéhány falu, egy komplett város vagy nagyvárosi városrész ellátására is elegendő. Gyakran úgy latod, hogy a köf vezeték pl pont a ti falutok egyik trafójánál végződik, de az legvalószínűbb, hogy csak egy kis leágazó szakasz, a gerinc viszont tíz kilométereken át megy tovább. Ha érdekel, utánanézek, jellemzően milyen teljesítményparaméterekkel vannak kiépítve a középfeszültségű hálózatok.

#1: a 400 és a 230 V is KISfeszültség, se nem közép (az a 10 ill 20 kV pl), se nem törpe (az párszor 10 V max).

A 400 és a 230 V közt az átjárás nem továbbtranszformálás, hanem ugyanannak a hálózatnak a fázisvezetői közt, ill fázisvezetői és föld (null) közt nézve.

A váltófesz egy szinuszhullám. A fázisok a periódusidő 1/3-ával (szemléletesen szólva 120°-kal) eltoltak. Két ilyenképpen eltolt szinuszfgv különbsége szintén szinuszfgv, de gyök(3)-szoros amplitúdóval (és effektív értékkel).

Ha egyszer megérted a villanyt, nem leszel elektromosságtanból diszkalkuliás;)

Legegyszerűbben egy analógiával képzeld el, ahol egy csőrendszerben a víz nyomása a feszültség, és az elzárócsap megnyitása után vízhozam az áramerősség. Jelen esetben váltófeszültségről és váltóáramról beszélünk, ezt úgy képzeld el, mintha a vizet mp-enként 100x hol nyomnák, hol szívnák. Persze itt a hasonlat máris kicsit sántít, mert folyadékban, gázban nem lehet negatív nyomást létrehozni, de ha a légköri nyomáshoz viszonyított túlnyomást / depressziót nézzük, úgy még a visszafelé szívásra is van hasonlat.

Többször is energiát, ill. fogyasztást írsz, miközben kilowattokról, azaz teljesítményről van szó. A teljesítmény a fogyasztás idő szerinti deriváltja, azaz az energiaközlés időbeli sebessége.

Az általad megadottakból simán kijön 300 kW együttes teljesítményfelvétel, de mivel a mosóvíz felfűtése a leginkább teljesítményigényes, viszont a mosási ciklus csak egy részében működik, elképzelhetőnek tartok egy olyan kapcsolást, ami nem engedi, hogy minden gép pont egyszerre fűtsön.

Ha a mosodának van saját középfeszültségű trafója, akkor valószínűleg nem gond akár egy 400 kVA-eset se beállítani, a hálózatban bőven szokott lenni ennyi tartalék, sőt még sokkal több is, de igény esetén a villamosenergia-elosztóval (eon) kell beszélni. Lényeges, hogy ha nem okoz gondot, és műszakilag megoldható, amit előbb írtam, hogy a gépek soha ne mind egyszerre fűtsék a vizet, akkor jóval kisebb is lehet az igényelt teljesítmény, ami mind a létesítés költségeire, mind a villanyszámlára (teljesítménydíj) kihat.

Még néhány mértékegység:

- kV: kilovolt (1000 volt, vill. feszültség)

- kW: kilowatt (teljesítmény)

- kWs, kWh: kilowattszekundum, kilowattóra (energiafogyasztás, 1 Ws = 1 J azaz 1 joule)

- kVA: kilovoltamper (látszólagos teljesítmény, váltóáramnál ugyanis a villamos teljesítményfelvétel nem feltétlen azonos a fesz és az áram effektív értékének szorzatával, annál ténylegesen gyakran kisebb, de ez csak akkor áll fenn, ha fáziskésésben/-sietségben van az áram a feszültséghez képest, ohmikus ellenállásokon alapuló fogyasztóknál, mint itt a fűtőszálak, nem kell ezzel számolni, csak indukciós gépeknél, ill. elektronikus tápegységeknél)

Nagyon röviden: általánosságban: Teljesítmény (P) = feszültség (U) x áramerősség (I) azaz P=U*I. Váltakozó fesz. hálózaton picit más, mert még van egy ún. teljesítmény tényező is (cos fi) ekkor P=U*I*cos fi. A cos fi az a fogyasztók jellemzőiból adódó érték 0,85-1 közötti szám ma már inkább 0,9 körül van a gyakorlatban. Háromfázisú rendszerben ahol az ún. vonali feszültség értékkel számolunk (ez az "bűvős" 400V ami régen volt 380V) akkor P=U*I*cos fi*gyök(3).

Az, hogy mekkora áram folyik az a terheléstől függ. Ahogy távolodunk a trafótól egyre "kevesebb" rajta a terhelés. Így csökken az áramerrősség is. Ha az utcában minden ház kb. 4kW-ot fogyaszt és 50 ház van az utcában akkor az utca elején 50x4=200kW a terhelés. A feszültség 400V a cos fi itt kb. 0.9 lesz, ebből az áram számolható. Ha az utca közepén van még a fenti mosoda a maga kb. 60-70kW fogyasztásával (összeadod az egyes fogyasztók teljesítményét) akkor 260-270kW lesz az egész utca fogyasztása. Az áram itt I=P/(400*1,73*0,9)=433A Ebből már számolható egy un. látszólgaso teljesítmény ez lesz a VA ekkor simán összeszorzod a feszültséget és az áramot (és a gyök 3-at ez esetben)ekkor 299,6 kVA-t kapsz.

Fent leírták, hogy a trafó boltban általában 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600 kVA (kiegészíteném 2000, 2200 mérettel is) trafókat árulnak. Az utca "igénye" 300kVA egy 400-as trafó jó is lenne, de a járulékos költségek miatt lehet, hogy egy trafóra kötik a szomszédos ugyanilyen utcát is (gazdaságosabb mert akkor a két utca együttesen már 600kVA és a 630-as trafó jobban ki van használva, mintha letenne két darab 400-asat).

Nyilván nem ennyire egyszerű egy hálózatot végig méretezni mert még van kb. 1 000 000 szempont, de laikus szinten ennyi legyen elég.

"Ehhez a keresztmetszethez 160 A-es névleges áramú megszakítók tartoznak."

Jellemzően olvadóbiztosítókat alkalmaznak, a 95-öst meg ki lehet terhelni 200 A fölé, már, ha csupasz.

"A PEN vezetéken pedig fizikai törvényszerűség, hogy soha nem folyik nagyobb áram, mint a fázisok közül a legleterheltebben."

A fizika mást mond.

"A trafót megelőző középfeszültségű hálózatot nagyobb vezeték-keresztmetszettel építik"

Hát, inkább van vastagabb is.

"Ahol még szigeteletlen, egymástól biztonságos távolságra vezetett vezetők vannak kisfeszültségen, ott láthatsz egy-két vékonyabb sodratot is előbbieken felül, azok a kapcsolt közvilágítási szálak."

Kötegeltben is vannak közviágításil szálak.

A deriváltat meg a teljesítménytényezőt tényleg hasznos volt idekeverni. :)