Täällä kun on nyt niin monia juttuja meneillään, jossa käytetään vaihtovirtaa, ja puhutaan sähkön tuottamasta tehosta. Ajattelin koittaa koostaa tähän nämä asiat, jotta niitä voisi käyttää kukin hyödykseen, eikä tarvitsisi "keksiä palloa uudelleen"
Eli AC, Alternative Current, eli vaihtovirta, vaihtosähkö, on sama asia. Nimi tulee siitä, että virran suunta vaihtuu välillä päinvastaiseksi. Elektronit ovat siis sähköä, ja niiden suunta vaihtuu vaihtosähkössä. Tasavirta, tasasähkö, DC, jne siinä elektronit kulkee samaan suuntaan jatkuvasti.
Vaihtovirta syntyy luonnollisesti generaattorissa, kun magneettivuo pyyhkii kelan ohi. On sovittu, että meillä vaihtosähkön taajuus on 50 HZ. Eli 50 siniaaltoa sekunnissa. Ameriikassa taajuus on 60 HZ, joka on laskennallisesti helpompi, kun esim minuutissa on 60 sekunttia.
Tämä 50 hz taajuus tarkoittaa sitä, että generaattorissa magneetti tarjoutuu ensin s-napa edellä kelaan, ja sitten n-napa edellä kelaan 50 kertaa sekunnissa. S-napa muodostaa positiivisen siniaallon puolikkaan, ja n-napa sen negatiivisen siniaallon puolikkaan, josta syntyy yksi kokonainen siniaalto. http://fi.wikipedia.org/wiki/Tiedosto:Siniaalto.jpg
Alla olevassa kuvassa on alkeellinen 1-napainen sähkögeneraattori, ja siihen on piirretty kuinka siniaalto muodostuu. Kuvaan on myös laitettu kestomagneettisen ankkurin eri asennot, ja niitä vastaavat astemäärät, jotka tulee suoraan ankkurin pyörivän liikkeen asteistä, eli koko kierros on 360 astetta. eli 50 kierrosta sekunnissa=50 siniaaltoa kelan johdonpäistä=50 hz taajuus. Siniaalto siis seuraa tarkalleen kelan rautasydämen magneettivuon suuruutta.
Mua muuten kyrsii, kun tota kuvaa ei saa isommaksi tänne. Kun sitä pitäis kattoo kun lukee tätä. No, avatkaa se vaikka toiseen ikkunaan.
No nii. Kuvasta siis selviää, miten sähkö muodostuu ja mitä tarkoittaa asteluku. Vaihtosähkön teho on nolla sinikäyrän ollessa nollakohdassa. Ja 50 hz taajuudella nollakohtia on 100 kpl sekunnissa, joka tarkoittaa sitä, että esimerkiksi loistevalo tai katulamppu on sammuksissa 100 kertaa sekunnissa, ja vastaavasti kirkkaimmillaan myös sata kertaa sekunnissa. Sillä ei ole väliä, onko kyseessä positiivinen puoliaalto, vai negatiivinen puoliaalto sinikäyrästä, elektronien suunta on vain eri. Yhtä lailla ne työtä tekevät, menivätpä sitten oikeelle tai vasemmalle johdossa.
Sitten se teho, joka vaihtosähköstä saadaan. Kun katsotaan sinikäyrää, joka kuvaa elektronien liikettä johtimessa, huomataan, että teho on koko ajan muuttuva. Nollakohdassa teho on oikeasti nolla, koska elektronit ei liiku mihinkään. 90 asteen kohdalla elektronien liike onkin jo huipussaan, ja saatava teho myös. 45 asteen kohdalla ollaan puolitehossa. Koska äsken jo todettiin, että sekä positiivisella ja negatiivisella puolijaksolla saadaan sama teho ulos, erona vain on elektronien eri suunta, koska generaattorissa kelan magneettikenttä on vaihtunut vastakkaisekeksi. Niinpä voidaan laskennallisesti kääntää puolijaksot samalle puolelle koordinaatistoa, kas näin:
Meillä voisi olla tälläinenkin generaattori, joka tekisi tälläistä vain positiivisia puolijaksoja-sähköä, mutta se on teknisesti hankalampi toteuttaa. Nyt kun tutkitaan kuvaa, niin siinä teho vaihtelee kanssa aika voimakkaasti. Välillä elektronien liike on nolla, ja välillä huipussaan. Teho siis tulee pätkittäin.Yhä edelleen 50 hz taajuudella loisteputki on sammuneena aina nuo nollakohdat, eli 100 kertaa sekunnissa. Kuinka tästä nyt sitten saadaan kokonaisteho? Tietenkin tasaamalla huiput noihin nollakohtien laaksoihin, niin saadaan keskiarvo. Kts seuraava kuva:
Kuvassa aaltojen huiput leikataan, ja täytetään "laaksokohdat", jolloin saadaan keskiarvo. Tämä keskiarvo on nyt se todellinen teho, joka voidaan verrata tasasähköön. Vasta tällöin voidaan käyttää P= UxI kaavaa. Kuvan musta viiva koittaa esittää keskiarvoa. P=UxI kaavaa voidaan käyttää toki jokaisella hetkellä, vaikkapa 45 astteen kohdalla, mutta se ei ole kovin kätevää, koska yleensä halutaan tietää tehin ulostulo vaikkapa tunnin aikana, eikä hetkellisesti. Teho siis käy nollassa 100 kertaa sekunnissa ja on huipussaan myös 100 kertaa sekunnissa.
Nyt sitten se vaikein, eli vaihesiirtymä. Mutta ei vielä.. selitetään ensin. Sana sotketaan monesti eri vaiheisiin, kun kolmivaihesähkössä on eri ns. vaiheet. Sanana tämä tulee siitä, että kun kysytään, että missä vaiheessa se megneetti siellä generaattorissa on pyörähtämässä, alkuvaiheessa vai loppuvaiheessa, niin se on nyt vaikka 90 asteen vaiheilla just kääntymässä. Vaihesiirto on siis aivan eri asia, kuin kolme vaihetta. Jos lisäisimme alkeellisen generaattorin piirrokseen 2 lisäkäämiä, kehälle yhtä etäälle toisistaan, suunilleen kello neljän ja kello 8 paikkeille, niin voimme ymmärtää kolmivaihesähkön syntymisen. Kestomagneetti pyörähtää jokaisen kelan ohi vuorollaan, ja ERI aikaan ne saavat huippuarvonsa ja nollakohtansa. Siksi kolme kelaa tuottaa sähkön eri aikaan, eli ovat eri vaiheessa. Kts kuva:
Kuvassa punainen ja keltainen ovat ne sinikäyrät, jotka voidaan lukea oskiloskoopilla edellä mainittujen lisäkelojen navoista. En jaksanut piirtää käämejä kuvan alalidan generaattoriaihioon, mutta ne voi kuvitella sinne.
Nyt sitten se vaihesiirto, loisteho, cosfii. Sama asia. Esimerkiksi voi ottaa vaikka kapasitiivisen kuorman, eli kondensaattorin. Se on hieman helpompi ymmärtää, kuin kela. Kondensaattorille ominaista on se, että kun siihen kytketään sähkö, niin se alkaa varautumaan. Kun tutkitaan varaustapahtumaa tarkemmin tasavirralla, niin varautumisesta voidaan piirtää käyrä. Oletetaan, että kondensaattori tässä esimerkissä varautuu täyteen, eli syöttöjännitteen tasolle 10 millisekunnissa. Kun kytkemme virran kytkimestä päälle, ja meillä on amppeerimittari ja volttimittari virtapiirissä, niin hetkellä 1 millisekuntti virta on äärimmäisen korkealla (vaikkapa 10 A), koska tyhjä kondensaattori "imaisee" itseensä virtaa niin paljon kuin johdot antaa myöten. Tällöin jännite on vielä liki 0 volttia. Hetkellä 5 millisekunttia kytkemisestä virta on jo pudonnut puoleen, 5A, ja jännite nuossut nollasta puoleen maksimistaan, vaikkapa 50 volttiin. Hetkellä 10 millisekuntia jännite on maksimissaan, 100 voltissa, ja virta on nollassa, koska kondensaattori on tullut täyteen.
Virtaa ei voi kulkea enään , koska ei ole jännite-eroakaan. Tässsä on oiva esimerkki siitä, että virta ja jännite ei olekaan samassa ajassa, vaan niillä on 10 millisekunnin ero toisiinsa nähden. kts kuva:
Tämä lienee järkeenkäypää, ottaahan tyhjä auton akkukin ensin paljon virtaa, ja latauksen loppupuolella virta pienenee, ja napajännite eli U on kasvanut.
Tämä mentiin tasavirtaesimerkillä. MUTTA, kun kytketään kondensaattori vaihtovirtaan, joka lataa ja purkaa sitä koko ajan, 100 kertaa sekunnissa, niin mitenkäs käy? Virta on aina edellä jännitettä. Kun palataan sinne astelukuihin, jotka on niitä generaattorin ankkurin eri kohtia, niin puhdas kondensaattorikuorma tekee tepposen: Käämin antama kaikki virta menee kondensaattoriin, ja jännite pääsee nousemaan vasta jälkeenpäin huippuunsa. Tällöin käy niin, että virta I on jopa 90 astetta jännitettä edellä, tai oikeammin jännite jää jälkeen 90 astetta. Miettikää auton akkua ja sitä, miten ensin menee virtaa, ja sitten vasta jännite nousee. sama tapahtuu negatiivisella jaksolla, jos lähdetään kohdasta 180º, niin virta kasvaa huippuunsa heti, mutta jännite on huipussaan vasta 270º asteen kohdalla, jolloin virta on jo nollassa, koska kondensaattori on täynnä. Kts kuva.
Punainen on kondensaattorin virta ja sininen on jännite. Voidaan sanoa, että kondensaattori saa vaihtovirtapiirin ihan sekaisin. Nyt kun tuosta lasketaan hetkellisiä tehoja, P=UxI, huomataan, että teho onkinpaljon alhaisempi. Virta ja jännite on eri ajassa, ja ja yksinkertaisesti, jos voltit on nolla, ja meillä kulkee vaikka 10 ampeerin virta, niin teho on NOLLA! On kovin vaikeaa käsittää, että virtaa, elektroneja kulkee jollain hetkellä paljon, mutta niistä ei saa yhtään energiaa ulos. Ja toisella hetkellä jännite on huipussaan, mutta virtaa ei kuljekaan, niin yhä edelleen teho on nolla. Näissä hetkellisissä arvoissa voi joka millisekunnin kohdalla käyttää P=UxI kaavaa, mutta kun laittaa laittaa, kuten edellä keskiarvot sinikäyrästä kohdalleen, niin huomaa, että tehoa tuleekin vain murto-osa.
Tätä virran ja jännitteen eriaikaisuutta kuvataan myös Tehokerroin lukemalla, ja se on vain matemaattisesti helpompi laskuissa. Eli jos vaihesiirto on nolla, niin tehokerroin on 1. Ja jos siirtymä on 90 astetta, niin tehokerroin on nolla. Sähkömoottorin kylkeen on leimattu yleensä cosfii lukema, olkoompa se nyt vaikka esimerkkinä 0,8. Moottori tuottaa siis 0,8 vaihesiirron käämeissään, eli virta ja jännite on n. 20 astetta eri ajassa. Tällöin jos mitataan virta 10 A ja tehollinen jännite (mittarit näyttää aina sovitusti/kalibroidusti tehollista jännitettä) ja jännite 240 volttia, niinlaskukaava menee näin: 10 x 240 x 0,8 = 1920 wattia. Eikä suinkaan 2400 wattia, joka tulisi P= UxI kaavalla. Nyt varmaan käsittää, miksi P= UxIxCosfii on oikeampi tapa selvittää saatavaa tehoa. Kts kuva, jossa liki 90 asteen vaihesiirto. vain viivoitetut alueet ovat tehooa tuottavia alueita. Niistä tasaamalla P=UxI pätee. mutta keskiarvo jää pieneksi.
Se, miksi puhuin kondensaattorista esimerkkinä, johtuu siitä, että konkan toiminta on paljon helpompi ymmärtää kuinkelan. KOndensaattorissa virta menee edelle jännitettä, ja kelassa tapahtuu päinvastainen reaktio, virta jää jälkeen samaisen verran. Vaihesiirron määrä riippuu rakenteesta, paljonko on resistanssia,ja capasitanssia. Sopivasti mitoittamalla kelan ja konkan, vaihesiirto saadaan palautumaan takaisin. Tätä palautusta, loistehon kompensointia hienosti nimitettynä, tehdään suuremmissa kiinteistöissä. Niiden sähköpääkeskukseen on asennettu isoja kondensaattoripaketteja, jotka kumoaa loisteputkien kurustinkelojen ja sähkömoottorieden käämityksien aiheuttamaa vaihe-eroa. konkka on siis vastakkainen kelalle. siksi niistä saa rakennettua resonanssipiirin, jossa ei liiku tehoa ollenkkaa, mutta hirmu suuret jännitteet ja virrat, kuten esim rotovertterissä.
Tähän kompaan kompastuu nämä rotovertterin, ja meg;n tutkijat. Ja monet muutkin keloilla, käämeillä ja moottorilaa puuhaavat. Vaihtosähkön teho ei ole helppo.
Tähänastisessa kirjoituksessani käsitellään siis vain puhdasta siniaaltoa, ja sen puhdasta vaihesiirtoa. Sitten kun siniaalto ei olekaan enään tasainen nouseva ja laskeva käyrä, vaan se onkin mutkilla, tai siinä on säröä, niin ainoa tapa todeta käyttökelpoinen teho, on saattaa oskiloskooppikuvaan virta ja jännite, ja laskea piirtyneen aallon ala, ja tasoittaa se keskiarvoon. Tähän ei nimittäin pysty matematiikka, koska se ei osaa huomioida epäsymmetrisiä kuvioita. Kolmioaallon alojen laskeminen on taasen hyvinkin helppoa.
Ja taajuusmuuttajista, niissä on kondensaattorit, jotka latautuessaan aiheuttaa verkkoon tuota siirtymää, ja mittari ei sitä osaa laskea enään oikein. Tämän tutkimustyöni/ymmärtämykseni jälkeen nään hyvin suurimmasta osasta free-energy-virityksistä nämä mittauksen ja perustiedon puutteet, ja osaan sanoa suorilla, että ei toimi. Mm. Tämä akkuveivari, oliko se nyt bedini.
Todettakoon nyt vielä, että epämuotoiselle siniaallolle ei ole olemassa maailmassa mittalaitteita ollenkaan. Ja tuon vaihesiirronkin harvat pystyy huomioimaan. TrueRMS mittarit pystyy jossainmäärin, mutta ei vaihesiirtoa kaikki nekään. Säröytyneen siniaallon kuitenkin, mutta ovat pirun kalliita. Sähkön myynti tapahtuu tietyillä toleransseilla. Eli yksinkertainen asia ei olekaan yksinkertainen.
Eli näin. Jos Jussik5 saa kuvat isommaksi, olisin iloinen. Tuntuu siltä. että foorumi rajoittaa noiden kuvien kokoa.