Ämne: Måste en vp drivas av "nät"-el?

[Roland]

Jag har ett bestämt minne av att ha läst någonstans att när man började elektrifieringen av järnvägarna i Sverige utredde man vilken frekvens på växelströmmen man skulle använda. Det blev ca 16 Hz. Hög frekvens ökar överföringsförlusterna, låg frekvens gör att transformatorerna (kanske den tidens elmotorer också, kommer inte ihåg) blir stora och dyra. Den valda frekvensen skulle vara den optimala för svenska förhållanden.   

Högre frekvens på växelströmmen ökar överföringsförlusterna därför att strömtransporten i allt större utsträckning sker i ledarens ytskikt. Kablar för hög frekvens, Litztråd, består av många ledare som är isolerade från varandra. Ett sådan konstruktion blir inte billig för kraftledningar över hundratals kilometer.

Påståendet att högfrekvent växelström är överlägset stämmer enligt vad jag vet inte med fakta men jag medger att mina kunskaper på det elektrotekniska området är den intresserade amatörens.

400 Hz används vad jag vet på flygplan därför att generator och transformatorer kan göras små och därmed lätta. Eftersom överföringsavstånden inte är mer än några tiotal meter spelar överföringsförlusterna ingen roll.

[Fidusen]

Roland,

Just Järnvägar ligger luftledningen ganska nära jord och har därför en högre kapacitans, detta gör då att förlusterna ökar och frekvensen måste sänkas, skickar vi upp ledningen högre så minskar förlusterna och vid ca 30 meter och högre så ha vi minst påverkan.

Men jag kan inte säga om 400 Hz skulle vara optimalt, jag har ingen som helst aning, men transformering vid högre frekvens ger lägre förluster.

MVH/Fidusen

[hplp]

Fidusen, att man kan söka på wiki visste jag redan, såg du inte bifogad länk i tidigare inlägg?
Vad jag ville ha hjälp med att hitta var en länk som bekräftar dina påståenden om högfrekvent distrubition av el.
Men förstår nu att det troligen inte finns utan det är din teori framhåller, och det ska man självklart få göra.
En läsning som jag gillade var http://www.ees.energy.lth.se/fileadmin/ees/Kurser/MVKN10_Energitransporter/Entr10_PPT_Foerel_el_SF100929.pdf
lite om mycket.

[tipo874]

Jag har ett bestämt minne av att ha läst någonstans att när man började elektrifieringen av järnvägarna i Sverige utredde man vilken frekvens på växelströmmen man skulle använda. Det blev ca 16 Hz. Hög frekvens ökar överföringsförlusterna, låg frekvens gör att transformatorerna (kanske den tidens elmotorer också, kommer inte ihåg) blir stora och dyra. Den valda frekvensen skulle vara den optimala för svenska förhållanden.   

Såvitt jag vet var anledningen till 16 2/3 Hz för järnvägen att man kunde transformera spänningen relativt enkelt, men också använda likströmsmotorer. Frekvensen är så låg att den i stort sett fungerar som likström.

16 2/3 Hz kräver jättelika transformatorer, vilket inte var något större problem i lok, där man behöver ordentligt hjultryck för att få bra dragkraft.

Och för överföring över långa sträckor är likström att föredra pga mycket mindre förluster.

[xxargs]

Vad jag har sett/läst tidigare så hängde det mycket på dåtidens ganska dåliga magnetmaterials egenskaper och byggtopologi  i motorer och transformatorer som avgjorde att det blev 16-2/3 Hz och inte högre i svensk tågnätet. Sverige var ju ganska tidigt ute med elektrifiering av tåg och innan man hade koll på alla lagar som styr elektromagnetiska fälten inklusive hur motorer och transformatorer fungerade. - länge förstod man tex. inte magnetismen och att fälten gick i cirklar och tex. elmotorer och generatorer var byggda med hästskomagneter tills Tesla visade hur man gjorde och den moderna runda kompakta elmotorn föddes. Titta tex. i en gammal vevtelefon från typ 20-talet så ser man att magneterna där är utformade som hästsko...

Att det skulle bero på att ledningens ökade kapacitans efter spåret tror jag mindre på då detta kan kompenseras ganska lätt med extra induktans (pupinspole) i eller omkring sugtransformatorerna som ändå finns med ganska täta mellanrum efter spåren.  

att kraftelningarna ser ut som de gör beror på att man försöker få till dessa som en transmissionsledning runt 900-1200 Ohm reell karakteristisk impedans då förlusterna är minst i den formen. Att gå upp i frekvens till tex 400 Hz  så skulle man kunna skala ned i storlek på kraftledningarna för samma förlustgrad. Att gå upp till 400 Hz i dagens kraftledningsgator så är det inte alls säkert att det skulle ge någon förbättring då de redan är optimerade för 50 Hz utan troligen något mera förluster pga ökad skinneffekt för den högre frekvensen.

 
Att bunta ihop dom tre faserna med isolering och gräva ned i marken är ingen rolig historia i avseendet att försöka hålla låga förluster. När ledarna närmar sig varandra så ökar kapacitansen och induktansen minskar och kommer ur balans vilket resulterar att kabelknippen blir kapacitiv komplex och börja dra reaktiv ström vilket gör att kopparförlusterna ökar, dessutom är inte isoleringen luft längre utan en plast med hög Er plus marken omkring (fälten går långt utanför plastisoleringen) där båda har har högre förlustfaktor än luft vilket gör att även den delen tappar av energi från ledningen. Dock kanske man använder den gamla telefonledningstrixet med pupin-spolar med jämna mellanrum här för att till en del kompensera för ledningens ökade kapacitans.  

Gräva ned ledningar gör man bara där man måste pga. politiska och platsmässiga krav - dom långa distanserna kommer fortfarande transporteras med luftledningar och kanske nu med HVDC  - dock såg jag i länkade dokumentet innan att det krävs 90 mil luftledning innan HVDC blir en lönsammare investering, medans det räcker med 5 mil sjökabel innan man når samma brytpunkt.

kom ihåg att förluster efter en ledning fungerar ungefär som ränta på ränta på en banklån - även om procentsatsen är väldigt liten så blir det stora belopp efter många år/meter

tappar man 3 dB efter 100 Mil så har man bränt bort 50% av energin som generatorn tillverkade i ledningsförluster - att transportera energi till Polen/Tyskland och tvärt om är verkligen inget bra då transport över långa distanser drar ned elnätets totala verkningsgrad väldigt mycket.

[Apan]

Hörde förlusttalen i vårt elnät, var stora siffror..! Samt att några 40kvlinjer skall rivas och matas från annat håll med 145kv, mindre förluster.

Samt att varje trafo i alla villakvarter, har förluster, samt uppvärmning i dessa, och alla krafttransformatorer, 145kv/40/10kv..

[hplp]

HVDC har man visst på Gottland i nåt nät och skulle bygga ut för att testa i större skala.
En sak jag inte fattar riktigt är hur det kan fungera, jag menar försök använda 2,5 kvadrat till startkabel, eller om man tittar på ljusslingorna, de med lampor som ligger i serie om 7 st samt en ganska grov kabel för att det ska fungera med 12v DC.

[xxargs]

Med högre spänning så minskar man strömmen. och när man minskar strömmen så minskar ledningsförlusterna kvadratiskt med den minskade strömmen - dvs. om ledningförlusterna är 4 Watt vid 2 ampere så är ledningsförlusterna 1 Watt vid 1 ampere, vid 0.5 ampere så är ledningsförlusterna  0.25 Watt, vid 0.1 ampere så är förlusten 0.01 Watt etc.

med en 400 kV ledning så får man över 400 kW vid 1 ampere ström. för 400 kW vid 12 Volt så behöver kabeln överföra 33333 ampere och då räcker inte ens den grövsta av lastbilsstartkablarna...

[torbjorn_forsman]

HVDC har man visst på Gottland i nåt nät och skulle bygga ut för att testa i större skala.
En sak jag inte fattar riktigt är hur det kan fungera, jag menar försök använda 2,5 kvadrat till startkabel, eller om man tittar på ljusslingorna, de med lampor som ligger i serie om 7 st samt en ganska grov kabel för att det ska fungera med 12v DC.

Det är för överföringen mellan fastlandet och Gotland som man använder HVDC (2 x 55 kV i den äldsta utbyggnaden, nu tror jag det finns ett kabelpar till som arbetar med högre spänning). Men på land på Gotland är det, liksom på svenska fastlandet, 50 Hz trefas växelström som gäller.

[torbjorn_forsman]

torbjorn_forsman,

Jag tror att du förväxlar de olika problemen!

Att sammanfoga likströmsnät vid samma spänning är Busenkelt! Så exempelvis stora vindnätsparker och sedan växelrikta!

Överföring över långa avstånd är högfrekvent växelström på 400 Hz helt överlägset!

Man skall inte blanda ihop Äpplen med Päron

MVH/Fidusen

400 Hz används aldrig för allmän eldistribution, däremot används den frekvensen för lokala trefasnät ombord på flygplan. Där blir ju ledningarna ändå så korta att induktivt spänningsfall aldrig spelar någon roll, och (åtminstone förr i tiden innan det fanns kraftelektronik) var det en stor fördel att motorer, generatorer och transformatorer kan byggas lättare och mindre för 400 Hz än för 50/60 Hz. I flygsammanhang spelar de högre tomgångsförlusterna man oundvikligen får vid en högre frekvens inte heller någon roll.
Förutom på flygplan så har man också använt 400 Hz i servosystem med s k elgoner, t ex i det svenska luftvärnssystemet m/48.

[torbjorn_forsman]

Jag har ett bestämt minne av att ha läst någonstans att när man började elektrifieringen av järnvägarna i Sverige utredde man vilken frekvens på växelströmmen man skulle använda. Det blev ca 16 Hz. Hög frekvens ökar överföringsförlusterna, låg frekvens gör att transformatorerna (kanske den tidens elmotorer också, kommer inte ihåg) blir stora och dyra. Den valda frekvensen skulle vara den optimala för svenska förhållanden.   

Jag tror jag skrev om det här i en annan tråd också, men de första svenska järnvägselektrifieringarna med växelström  gjordes med 25 Hz (t ex NKIJ och någon privatbana i Östergötland som fick ström från Borensbergs kraftverk). Med teknik från förra sekelskiftet fungerade det utmärkt så länge motoreffekterna låg på något hundratal kW, men när det blev aktuellt att elektrifiera "riktiga" järnvägar med tung trafik som t ex malmbanan så krävdes högre effekter, och de då tillgängliga motortyper som var lämpliga för järnvägsbruk (enfas seriemotorer och olika slags repulsionsmotorer) fick för stora problem med dålig effektfaktor och gnistbildning vid kollektorn om man försökte skala upp dem utan att samtidigt sänka frekvensen.
Tyskland och Schweiz hade redan i stor utsträckning gått in för 16 kV 15 Hz enfas för järnvägarna, och eftersom de första loken till malmbanan beställdes från tyska Siemens var det naturligt att vi i Sverige följde tysk standard.
Frekvensen var 15 Hz under malmbanans första år, då den matades från egna enfasgeneratorer i Porjus. Någon gång på 20-talet tillkom en dubbelgenerator med en maskin för enfasström till järnvägen och en maskin för 25 Hz trefas till allmänna nätet (LKAB) på samma axel, och då ändrades järnvägens frekvens till 15,4 Hz för att få poltalen att gå jämnt ut.
När sedan västra stambanan elektrifierades valde man att inte bygga egna maskiner i kraftverken för järnvägsdrift utan istället ta ut enfasströmmen med omformare från 50 Hz trefasnätet. Då höjdes järnvägens frekvens till 16 2/3 Hz, dvs 50/3, vilket förenklade omformarnas konstruktion.

[Oppti]

Hur funkar en varierande rotationshastighet i en scrollkompressor?
Hur funkar i så fall varierande tryck i en värmepump?
Hur skulle man kunna lagra överskott när värmen inte behövs.
Kanske koppla in värmesidan på borrhålsreturen!

Jag tror vi skulle kunna få en vettig vindkraftsdriven värmepump där överskott lagras in som bergvärme om elen bara blev tillräckligt dyr!

[Roland]

Nu när vi ändå är off-topic gör det väl inte så mycket om vi tar ytterligare ett steg bort från ämnet.  

Det finns en 220 kV kraftledning (skall grävas ner) som passerar Danderyds sjukhus. Vid sjukhuset finns också en helikopterlandningsplatta. För att varna helikopterpiloterna för kraftledningen finns på kraftledningen en märklig varninglampa.

På en av 220 kV-ledarna är det parallellt med ledaren monterad en ca 2 meter lång stav på ett avstånd av någon decimeter. På staven sitter det en lampa av något slag. Mellan lampan och ledaren går en kabel. Uppenbarligen fungerar det så att staven är isolerad från ledaren och att det mellan staven och ledaren induceras en ström som får lampan att lysa.

Frågan är: Vad är det för typ av lampa och vad är det för spänningsskillnad mellan staven i förhållande till ledaren? Behövs det någon mer pryl än staven och lampan för att få det att fungera, en kondensator t.ex.?  Vad bestämmer hur starkt lampan lyser, avståndet mellan staven och ledaren eller stavens längd?

[hplp]

Tja, ibland läser jag så fan kan gråta. Hittade tillbaka till sidan där jag läst om Gottlands HVDC , http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/energi/article3021892.ece
" Unikt för Gotland är att det även finns en förbindelse med högspänd likström (HVDC light) från södra Gotland till Visbyområdet. "
Det står ingenting om fortsatta tester med HVDC på gottland. Däremot skall man tydligen testa " smarta elnät". Ber om ursäkt för att jag rört till det.

Vem betalar för exportförlusterna av el? Gör köparen det, eller är det vi i Sverige som åker på det med? Betalar vi för att företagen i Sverige skall slå igen och göra oss arbetslösa?

Visst har det varit mycket OT här men lärorik sådan tycker jag. Då måste det väl vara ok. (Hoppas frågeställaren har överseende med det.)

[hplp]

Den riktiga vp-entusiasten bygger kanske själv och då med en öppen kompessor.

Öppna kompressorer, Bitzer
Konstruktionsegenskaper
Denna modellserie har världen över utmärkt sig genom årtionden. Genom ständig utveckling
och användning av högvärdiga material har den blivit en internationell måttstock.
Tyst gång genom låga varvtal
• Okänslig för vätske- och oljeslag genom robust uppbyggnad och lågt varvtal
• Hög verkningsgrad genom litet skadligt rum, optimal ventilkonstruktion och gasflöde
• Säker oljeförsörjning vid alla driftförhållanden genom stänksmörjning
• Utmärkta servicemöjlighet genom bra åtkomlighet, inga specialverktyg behövs
• Ytterst problemfria och driftsäkra axeltätningar, utbytbara utan att axeln demonteras
• Utbytbara lagerhus från och med typ IV
• Luft- eller vattenkylt utförande från och med typ III
• Oljesynglas från och med typ II
• Anslutningsmöjligheter för oljeåterföring samt hög- och lågtryckspressostat
Extra utrustning
• Vattenkyld cylindertopp från och med typ III (finns också i marinutförande)
• Kylfläkt för typ VI och VII
• Oljevärmare från och med typ III
• Adapter för olje- och gasutjämning från och med typ IV

Dessa kan man meka med och dreva efter behag, driva med allt som snurrar och orkar. Lämpligt är att se till att man har en stor kanna köldmedia hemma, den lär gå åt, men roligt är det, särskilt när det fungerar.

Måste nog nämna att texten är hämtad från Refrico.se