Mikä on virta vaihtovirtapiirissä

Vaihtovirtajärjestelmät ovat yleensä kolmifaseisia sähköjakelun ja sähkönsiirron tarkoituksiin. Yksifaseiset piirijärjestelmät ovat yleisiä kotitalouksissa.

Kolmifaseisen vaihtovirtapiirin kokonaisvoima on kolme kertaa yksifaseisen voiman.

Joten jos kolmifaseisen järjestelmän yhden fasin voima on 'P', niin kolmifaseisen järjestelmän kokonaisvoima olisi 3P (jos kolmifaseinen järjestelmä on täydellisesti tasapainossa).

Mutta jos kolmifaseinen järjestelmä ei ole täsmälleen tasapainossa, niin järjestelmän kokonaisvoima olisi yksittäisten fasien voimien summa.

Oletetaan, että kolmifaseisessa järjestelmässä R-fasin voima on PR, Y-fasin voima on PY ja B-fasin voima on PB, jolloin järjestelmän kokonaisvoima olisi

Tämä on yksinkertainen skalaariarvoinen summa, koska voima on skalaariarvo. Siksi, kun laskemme ja analysoimme kolmifaseista voimaa, riittää ottaa huomioon vain yksi fasi.

Oletetaan, että verkko A on sähköisesti yhdistetty verkkoon B, kuten alla olevassa kuvassa näkyy:

Oletetaan, että yksifaseisen järjestelmän jännitteen aaltomuodon ilmaisu on:

Missä V on aaltomuodon amplitudi, ω on aallon levimisnopeus.

Nyt, oletetaan, että järjestelmän virta on i(t) ja tämä virta on φ kulman verran poikkeamassa jännitteestä. Tämä tarkoittaa, että virran aalto etenee φ radiaania myöhempään suuntaan jännitteen suhteen. Jännite- ja virran aaltomuodot voidaan esittää graafisesti alla olevalla tavalla:

Tällaisessa tapauksessa virran aaltomuoto voidaan esittää seuraavasti:

Nyt, hetkellisen voiman ilmaisu on,

[missä Vrms ja Irms ovat jännitteen ja virran RMS-arvot]

Nyt, piirretään termi P ajan suhteen,

Kuvasta nähdään, että termillä P ei ole negatiivisia arvoja. Siksi sillä on nollasta eroava keskiarvo. Se on sinimuotoinen, jonka taajuus on kaksinkertainen järjestelmän taajuuteen nähden. Piirretään nyt voiman yhtälön toinen termi, eli Q.

Tämä on puhtaasti sinimuotoinen ja sen keskiarvo on nolla. Näiden kahden kuvan perusteella on selvää, että P on osa AC-piirin voimaa, joka siirtyy verkon A ja B välillä. Tämä voima käytetään verkossa B sähkövoimana.

Q taas ei itse asiassa siirry verkon A ja B välillä, vaan se heilahtelee näiden verkkojen välillä. Tämä on myös voiman komponentti, joka siirtyy ja ulos virtaamiseen kykenevistä komponenteista, kuten induktoreista ja kondensaattoreista.

Tässä P tunnetaan reaalina tai aktiivisena voiman komponenttina, ja Q kuvataan imaginaarisena tai reaktiivisena voiman komponenttina.