Walstroom
havo 2019, 1e tijdvak, opgave 1

Vraag 1

In de vraag staat dat een huishouden in één jaar gemiddeld 3,5·10³ kWh aan stroom verbruikt. Omgerekend naar Joule is dit

3,6·10⁶ · 3,5·10³ = 1,26·10¹⁰ J

In figuur 1 is te zien dat het energieverbruik van het schip gelijk is aan dat van 3000 huishouden. Per jaar is dit dus

3000 · 1,26·10¹⁰ = 3,78·10¹³ J

Het vermogen is hoeveel energie er per seconde wordt gebruikt. Het aantal seconden in een jaar is 31536000 (365·24·60·60). Het door het schip verbruikte vermogen is dan dus

3,78·10¹³ / 31536000 = 1,19863·10⁶ W

Afgerond op twee cijfers is dit 1,2·10⁶ W.

Vraag 2

I: Dit is de energie die in de stookolie zit die door de motor verbrand wordt. Dit is chemische energie.

II: Dit is de energie die verloren gaat in de motor en die dus niet wordt omgezet in nuttige beweging om de generator te laten draaien. Energie in een motor gaat verloren aan wrijving en uiteindelijk warmte. De energiesoort is dus warmte.

III: Dit is de nuttige energie die de generator opwekt. De generator maakt van beweging elektrische energie.

Vraag 3

Het totale rendement wordt bepaald door het rendement van de dieselmotor (35%) en de generator (80%). In totaal wordt dus maar 35% van 80% = 28% van de energie in de stookolie omgezet in elektriciteit. Voor het leveren van1,2·10⁶J per seconde is dus nodig

1,2·10⁶ / 0,28 = 4,28571·10⁶ J

In 24 uur is er dan dus nodig

24 · 60 · 60 · 4,28571·10⁶ = 3,70285·10¹¹ J

De stookwaarde van stookolie vinden we in BINAS tabel 28B: 40·10⁹ J/m³. Voor het leveren van 3,70285·10¹¹ J is dan dus nodig

3,70285·10¹¹ / 40·10⁹ = 9,2571 m³

Afgerond op twee cijfers is dit 9,3 m³.

(In ScienceData staat een andere stookwaarde. Als je deze gebruikt kom je op een eindantwoord van 9,5 m³.)

Vraag 4

De totale stroom die er in de schakeling loopt kunnen we uitrekenen met P=U·I:

I = 1,2·10⁶ W / 440 V = 2727,27 A

In de opgaven staat dat er 36 kabels parallel staan aangesloten. In een parallelschakeling geldt dat de stroom zich verdeelt. De som van de deelstromen door elk van de kabels moet gelijk zijn aan de hoofdstroom van 2727,27 A. Per kabel loopt er dus een stroom van

2727,27 / 36 = 75,758 A

Afgerond op twee cijfers is dit 76 A.

Vraag 5

De weerstand van de kabel kunnen we uitrekenen met de soortelijke weerstand van koper. Uit ρ = RA/L volgt voor de weerstand

R = ρ·L/A

We vullen in

ρ = 17·10^-9 Ωm (BINAS tabel 8)
L = 13 m
A = 0,0025 m² (25 cm²)

We vinden dan

R = 17·10^-9 · 13 / 0,0025 = 8,84·10^-5 Ω

Afgerond op twee cijfers is dit 8,8·10^-5 Ω

(In ScienceData staat een andere soortelijke weerstand. Als je deze gebruikt kom je op een eindantwoord van 8,7·10^-5 Ω.)

Vraag 6

Voor geleidbaarheid geldt G=1/R. Grote weerstand (R) betekent dus kleine geleidbaarheid (G) . In de vraag staat dat de 6,6 kV kabel een veel grotere weerstand heeft dan de 36 losse kabels. dus

"De geleidbaarheid van de 6,6 kV kabel is veel kleiner dan de geleidbaarheid van de 36 oude 440 V kabels samen."

Het vermogen (P) dat aan het schip moet worden doorgegeven is in beide gevallen hetzelfde namelijk 1,2·10⁶ W. Bij de 6,6 kV kabel is de spanning waarbij dit vermogen wordt doorgegeven veel groter. Uit P=U·I volgt I = P/U. Grotere spanning betekent dat er een kleinere stroom hoeft te lopen dus

"De stroomsterkte door de 6,6 kV kabel is veel kleiner dan de stroomsterkte door de 36 oude 440 V kabels samen. "

Vraag over "Walstroom"?

Typ hier je vraag

Stel je vraag     Hou mijn naam verborgen voor andere bezoekers