VI. ELEKTER KODUS


Jaotusvõrk


Kõik meie kodudes (ka teenindus- ja tööstusettevõtetes) asuvad tarvitid on ühendatud elektrienergia jaotusvõrku. Jaotusvõrgu moodustavad elektrijaamades (kus elektri­ener­giat too­de­takse) asuvad elektri­ge­ne­raatorid, elektrijaamu tarbijatega ühendavad ülekandeliinid ning klientide juures asuvasse kohtvõrku ühendatud tarbijad.

Jaotusvõrgu erinevates osades on erinev pinge. Elektrijaamade generaatorites tavaliselt 15 … 20 kV, jaamu tarbijatega ühendatavas kõrgepingeliinides aga 330 kV, 110kV ning mida lähemal lõpptarbijale, seda madalamaks transformeeritakse pinge. Kodu kohtvõrgus on pinge enamasti 220V. Pinge suurendamiseks ning madaldamiseks kasutatakse erilisi seadmeid – trafosid.


Tarvitid võivad sõltuvalt nende ehituslikest iseärasustest olla teisaldatavad (neid saab kohtvõrku pistikupesa abil liita ja eemaldada) ning kohtkindlad (need on kohtvõrguga püsivalt
ühendatud ning nende liigutamine ühest kohast teise nõuab suuremat ehitustööd). Teisaldatavad tarbijad on näiteks telerid, arvutid, tolmuimejad jne. Kohtkindlateks on laevalgustid, paljud mööblisse integreeritud kodumasinad – pliidid, nõude- ja riiete pesumasinad jms.

Kõik teisaldatavad ning koht­kindlad tarbijad ühendatakse jaotusvõrku rööbiti. Rööbiti on võrguga ühendatud ka erinevates elektrijaamades asuvad gene­raa­to­rid.

Klientide juures asuvad tarbijad, samuti generaatorid elektri­jaa­ma­des on omavahel ühendatud ühte klemmi – faasi – pidi. Vastavat juhet nimetatakse faasijuhtmeks. Teine tarbija/generaatori klemm on aga ühendatud Maaga ning seda nimetatakse nulljuhtmeks. Selline ühendusviis võimaldab jaotusvõrku samaaegselt ühendada palju generaatoreid ning nende toodetud pinget sünkroniseerida.


Elektrisoojendusriistad


Vooluringi nendes lõikudes, kus puuduvad liikuvad osad, muun­dub kogu elektrivoolu töö soo­ju­seks.  Seda omadust kasutatakse ära erinevate elektrisoojendusriistade juures.

Kõige lihtsamaks soo­jendusriistaks on hõõglamp, sest üle 95% selles kuluvast elektrienergiast muundub soojuseks – valgus on lihtsalt selle lambi „ebaoluline kõrvalsaadus“

Hõõglamp koosneb järgmistest osadest: (1) hõõgniit, (2) tugitraat, (3) klaaskolb, (4) sokkel ja (5) põhjaklemm.

Volf­ramist valmistatud peenike hõõgniit kuumeneb teda läbiva voolu toi­mel ning hakkab kiirgama soojust ja valgust. Tugitraat ühen­dab hõõg­niiti sokli ja põhjaklemmiga, need omakorda on ühendatud lam­bipesa abil jaotusvõrguga. Kõike ümbritseb klaaskolb, milles on õhk asendatud mingi muu gaasiga. See on vajalik, et takistada volfram­niidi aurustumist. Õhus leiduva hapniku toimel algaks niidi kiire oksüdeerumine ja niit põleks kiiresti läbi. Odavamates lampides on õhk asendatud lämmastikuga, kallimates (ja heledamates) lampides mõne halogeengaasiga – neoon, ksenoon vms.

Igale tarbijale (ka hõõglambile) on märgitud tema nimipinge – see tähendab pinge, mille juures ta töötab kõige paremini ning nimivõimsus – see on ajaühikus tarbitava elektrienergia hulk nimivõimsusel töötamisel.


Sulavkaitse. Lühis


Teine oluline seadeldis, milles kasutatakse ära elektrivoolu soojuslikku toimet, on sulavkaitse. Sulavkaitse koosneb järgmistest osadest: (1) kergesti sulavast materjalist traat (2) klemmid ja (3) korpus. Sulav­kaits­med võivad olla üpriski erineva väljanägemisega.

Vastavalt sellele, millise tugevusega voolule on sulavkaitse arvestatud, on valitud kaitsme traadi materjal ja läbimõõt.

Kui vool, mis traati läbib, on lubatust väiksem, siis traat küll soojeneb, kuid traadis eralduv soojus pole piisav traadi sulatamiseks. Kui vool kaitsmes ületab lubatud piiri, siis suureneb traadis ajaühikus eralduva soojusenergia hulk, kaitsmetraat sulab ning avab vooluringi kaitstes teda liiga tugevast voolust tekkida võivatest kahjustustest.

Sulavkaitsmed paigutatakse tavaliselt kohtvõrgu või elektriseadme selle osa ette, kus toimub juhtmete hargnemine – teatavasti on rööpühenduse korral voolutugevus ahela hargnemata osas võrdne haruvoolude summaga – nii välditakse ahela hargnemata osas voolutugevuse suure­ne­mist üle lubatud piiri.

Olukorda, kus voolutugevus ahelas kasvab väga kiiresti väga tugevaks, nimetatakse lühiseks. Lühise peamiseks põhjuseks on ahela takistuse järsk langus – näiteks ühendatakse võrku rööbiti liiga palju tarbijaid või on mõne tarbija takistus rikke tõttu muutunud nullilähedaseks.


Tarbitava elektrienergia mõõtmine. Kilovatt-tund


Iga kliendi kohtvõrku on ühendatud seadeldis – elektrienergia arvesti – selles tarbitava elektrienergia koguse mõõtmiseks. 

Kuna elektrivoolu poolt tehtav töö/kulutatav elektrienergia sõltub pingest, voolutugevusest ja töötamise ajast, on elektrienergia arvesti selline mõõteriist, milles mõõdetakse kolme füüsikalist suurust  – voolutugevust, pinget ja aega samaaegselt.

Kulutatud energia leitakse (loomulikult automaatselt) nende omavahelisel korrutamisel:

Energia (ja töö mõõtühikuks) on 1J – üks džaul on töö, mida teeb tarbijale ühendatud pinge 1 volt kui tarbijat läbib 1 sekundi vältel vool tugevusega 1 amper. Elektrivoolu töö ning tarbitud elektienergia mõistes on tegemist väga väikese energiakogusega.

Seepärast kasutatakse tarbitud elektrienergia arvestamisel tuletatud mõõtühikuid kilovatt-tund ja megavatt-tund.

 

Kliendi poolt tarbitava elektri­energia maksustamine on üsna keerukas. Elektriarve koosneb pal­ju­­dest komponentidest, millest tasu tarbitud energia eest võib moo­dustada kõigest mõni­küm­mend protsenti. Arvel kajastub ka energia ülekandetasu, taastuv­ener­gia tasu, elektriaktsiis, sa­mu­ti käibemaks.

Ka tarbitava elektrienergia ühiku maksumus on erinevate energiamüüjate juures erinev ning sõltub sellest millise paketi on klient valinud – kas ühe või kahetariifse, ka sellest kas tegu on fik­seeritud või vabaturu hinnaga ning aasta jooksul tarbitavast energiakogusest.

2014. aastal oli kõige lihtsama – ühetariifse, aastaks fikseeritud hinnaga energiapaketi kilovatt-tunni maksumus kodutarbijale AS Eesti Energia hinnakirja kohaselt 5,78 senti/kWh.


Maandamine


Vahelduvvool, mis tekib inimese juhuslikul sattumisel koduse 220V pinge alla, on ohtlik. Tavatingimustes hinnatakse inimkeha elektritakistuseks 1…2 kΩ – seega võib kehas tekkiva voolu tugevus standardpinge korral ulatuda 0,11 … 0,22 amprini. Inimese jaoks eluohtlikuks peetakse aga juba 0,1A tugevust elektrivoolu.

Seepärast peavad Eestis ja Euroopa Liidus toodetud ja kasutatavad elektriseadmete kor­pu­sed olema maandatud. Selleks kasutatakse niinimetatud europistikut, millel on kahe klem­mi asemel hoopis kolm. Joonisel oleva pistiku ja pistikupesa puhul ongi numb­riga 2 tähistatud täiendav maandusklemm

Metallkorpusega seadmetel (pesumasin, elektripliit, mikrolaineahi, külm­kapp jne) on sellise pistiku kasutamine lausa kohustuslik.

Kui seadme korpus peaks mingisuguse rikke tõttu sattuma pinge alla ning kui inimene peaks seda puudutama, olles ise samal ajal ühenduses maapinnaga, rakendub inimkehale pinge 220V. Kui korpus on täiendava juhtme abil maandatud, suunatakse tekkida võiv lühisvool Maasse ning kor­puse puutumisel on korpuse ja maapinna vaheline pinge võrdne nulliga – inimeses voolu ei teki.