vaihesiirron pohdintaa

[penttinen]

Aloin mietiskelemmään vielä tätä vaihesiirtoa, joka tulee vaihtosähkössä. http://fi.wikipedia.org/wiki/Vaihtovirta
Jospa siitä tulisi jotain uutta esille.

tossa aika hyvää perusasiaa: http://fi.wikipedia.org/wiki/Neli%C3%B6llinen_keskiarvo

Vaihesiirto tarkoittaa siis sitä, että jännite ja virta ei ole samassa ajassa samassa paikassa tuottamassa jotain hyödyllistä.
Vaihtosähkön teho voidaan kuitenkin laskea hetkellisesti normaallilla tasasähkön kaavalla, P= U x I



Tässä kuvassa on 90 asteen vaihesiirto. Vaaka-akseli on aika ja pystyakseli jännite/virta. Oskiloskoopin koordinaatiston origossa oleva sininen käyrä olkoon vaikka virta, ja punainen jännite. P=UxI kaava antaa hetkellisen tehon: jännite on huipussaan, ja virta nollassa = 0 wattia. (Käytännössä tämä 0 wattia on todettu olevan totta) Kun jänniote kasvaa huippuarvoonsa, niin virta tulee nollaan. Taas sama juttu, kaavan muklaan lopputulos on nolla. Ja näin käy käytännössäkin.

No miten se sitten voidaan mitata, jos kerran teho on nolla. Mittalaitteelle pitää kuitenkin saada kulkemaan jotain tehoa, eihän nollaa voi mitata. ??

Virta mitataan ns. etuvastuksella, eli pienen vastuksen(huom jotain 0,1 ohmia, tjs) aiheuttama jännitehäviö tuo tiedon volttimittarille. Siis oikeastaan kaikki mittarit ovat volttimittareita, koska tieto tuodaan jännitteenä mittarille. Ellei kyseessä ole todella pieni virta, jolloin se voidaan johtaa suoraan mittarin kiertokelakäämiin. http://fi.wikipedia.org/wiki/Ampeerimittari
Virta siis synnyttää jännitteen vastuksen napoihin. Tämä tapahtuu niin, että elektronit vilistää pienen vaivan nähtyään metallijohdetta pitkin. No nyt tällä kohtaa olisi saatavissa pieni sähköteho, sillä virta sen aiheuttama jännite on etuvastuksessa samaan aikaan. siinä ei siis ole vaihesiirtoa. (Huom, nyt tarkkaillaan siis pelkkää virtaa)

Jos lisätään vastuksen resistanssia, niin kaiken järjen mukaan saadaan enempi jännitettä aikaiseksi. Mutta käykin niin, että virta laskee, mitä enemmän resistanssia elektronit kokee. Käytännössä siis ei ole mahdollista saada tehoa pelkästä virrasta. Todennäköisesti virta voisi olla lähes ääretön ilman mitään mittalaitteen etuvastuksen tuomaa resistanssia tai muita kaapelihäviöitä.

No mites jännite. Jännite mitataan mittarilla, joka kuluttaa muutaman watin osan tehoa. Jännitteen ollessa huipussaan, vaikkapa 100 volttia, voidaan koittaa saada siitä tehoa. Kytketään vaikka hehkulamppu piiriin: Jännite tippuu nollaan heti. Virtaa ei ole tarjolla. Sitä en osaa selittää, miten elektronit muodostaa jännitteen. Kuitenkin niitä täytyy olla hyvin vähän verrattuna virtaan. Ja soohan sana "virta" jo sen, että siellä virtaa jotain paljon. Jännite on mieluuminkin staattinen, kuin hyllylle nostettu puntti, tms.

Eli edellisien ajatelmien mukaan tehoa ei ole saatavilla pelkästä jännitteestä tai virrasta, olipa ne sitten samaisessa kaapelissa tai vaikka ihan eri paikoissa. Oleellista on se, että ne ei vaihesiirrossa esiinny samaan aikaan samassa paikassa.

No voidaanko vaihesiirtynyttä ac:tä modata niin, että vaihesiirto voitaisi poistaa? Käytäntö (varmaan löytyy matemaattinenkin kaava) on opettanut sen, että vaihesiirto kasvattaa jännitettä ja virtaa huomattavasti. Jos kelan aiheuttama vaihesiirto palautetaan oikein mitoitetulla kondensaattorilla takaisin samaan tahtiin, niin jännite ja virta tippuu takaisin normaaleihin lukemiin.
Toisaalta tämä on mielenkiintoinen ilmiö, koska täydellinen 90 asteen vaihesiirto (se ei ole koskaan muuten ihan 90:tä astetta) tuottaisi käsittääkseni äärettömän suuren virran ja jännitteen! Mutta teho on silloin ihan pyöreä nolla.

Ajatus:
Joskus mielessäni olenkin ajatellut koetta, jossa jännite erotetaan, ja pakotetaan kulkemaan todella pitkän johtimen kautta. Ja kun se on siellä kulkenut, niin sillä on mennyt tietenkin aikaa (sähkö kulkee lähes valonnopeutta, olikohan 0,7 c johtimessa) . Palautettaisi jännite piiriin takaisin virran kaveriksi, jolloin vaihesiirto olisi pienentynyt, ja meillä olisi käyttökelpoista tehoa saatavilla.

Nyt tässä täytyy vielä huomioida taajuus. Korkeilla taajuuksilla aikaero virran ja jännitteen välillä on tietenkin lyhyempi, vaikka se olisi kuitenkin 90 astetta. Vastaavasti voidaan kaiketi tehdä taajuus, joka on yksi siniaalto tunnissa, niin siltikin virta voi olla 90 astetta jännitettä jäljessä (kela siis jätättää virran, ja kondensaattori edistää sen jännitteeseen nähden)

Jos keksitään laite, joka pystyy modaamaan aikaa, niin silloin saataisi käyttökelpoista tehoa vaikka kuinka.

Täytyy jatkaa tätä joskus.

[juge]

Hei, mielenkiintoinen aihe!

Ehkä nollaa ei voi mitata, mutta jos mittarille ei tule ollenkaan tehoa, se tulkitsee sen nollaksi, jolloin se tavallaan saadaan mitatuksi?

Mutta tuohon vaihtosähkötehoon. Hetkellisen tehon kaava (p = u * i) on hyvä näissä vaihesiirtotapauksissa. Sen avulla kannattaa piirtää tehon kuvaaja, jolloin näkee hyvin mihin suuntaan teho milloinkin liikkuu (tarkoitan tehokuvaajan positiivisia ja negatiivisia puolia). Tämän tehokuvaajan nollakohdat ovat tietenkin jännitteen ja virran nollakohdissa.

Jännitteen ja virran mittaaminen kuluttaa tietenkin tehoa. Jos mitataan vaikka käämin jännitettä ja virtaa, virtamittari (pieniohminen vastus sarjassa) aiheuttaa pienen jännite-eron eli mittarilla syntyy tehoa, ja jännitemittari (suuriohminen vastus rinnalla) aiheuttaa pienen virran käämin ohi eli mittarilla syntyy tehoa. Mittareissa jännite ja virta ovat samassa vaiheessa. Ajattelisin, että jännite- ja virtamittarit mittaavatkin juuri tehoa, mutta tarkan ja puhtaan resistanssin ansiosta ne voivat laskea meille jännitteen tai virran arvon.

Kun pohdit tuota 90 asteen vaiheensiirtoa, siinäkin kannattaa ottaa tehokuvaaja avuksi. Vaikka pätöteho onkin 90 asteen tapauksessa nolla, edestakaisin sykkivää (lois)tehoa siinä kuitenkin on. Ja tämä loisteho ei voi olla ääretöntä, jolloin ei jännite ja virtakaan kasva äärettömyyksiin.

[penttinen]

Joo.

Illalla miettiessä tuli mieleen, että mikä kaava pystyy selittämään tilanteen, jossa esim on negatiivinen virta ja positiivinen jännite.

Oma käsitys on se, että vaihesiirto ei pysty oelmaan ihan 90º, vaan se käytännössä aina hieman alle. Tämä perustuu muuntumisajatukseen: Jos meillä on vaikka 100 volttia ja 100 amppeeria oleva vakiotaajuuksinen sähköenergia, joka on siis pätötehoa ja oletetaan nyt vaikka nuo tehollisarvoiksi. Tällöin teho on 10.000 w, eli 10 kW. Nyt sitten kun aletaan vaihesiirtämään tuota sähkötehoa. Heitän nyt hatusta: 30 asteen vaihesiirrolla mitataan jännite 200 volttia ja virta 200 ampeeria.
Lisätään vaihesiirto 60 asteeseen, jolloin jännite onkin jo 400 volttia, ja virta 400 ampeeria. Tästä vielä 90 asteeseen, niin kummatin lukemat ovat äärettömiä. Siis periaatteessa. Jos tämä ääretön koitetaan mitata, niin vaihesiirto putoaa jo 89.999 asteeseen,koska tehoa tällöin käytetään. En tiedä, onko ajatukseni oikea ihan täysin. Lukemat ainakaan ei, mutta niistä pitäisi selvitä homman progressiivisuus. Pointti on myös se, että alkuperäinen pätöteho häviää, ja muuttuu puhtaaksi loistehoksi (ei liene enään oikea termi) Teho siis käytetään tavallaan kokonaan mahdollisimman suuren jännitteen ja virran luomiseen. Vastaan tulee tietenkin laitteiston häviöt, jolloin cosfii ei pääse ihan nollaan koskaan, siis 90 asteen siirtoon.

Perustuuko tähän radiolähetysten hyvä hyötysuhde? 10 kW kattaa jo pirun ison alueen. Tarkoitan siis "ilmaa" pitkin menevä energia. Teslan unelmahan oli siirtää tehoa häviöttömästi kaikille, ja ilman lankoja. Ilmeisesti antennin virittäminen oikealle aallonpituudelle onkin juuri tätä: kelan ja antenni-maatason välisen kondensaattorin on oltava juuri oikeanlainen, jotta liki 90 astetta saadaan takaisin pätötehoksi, jolloin kideradiokin kuuluu ilman pattereita.

Tästä päästiinkin kätsysti ns. Teslavirtoihin. Käsittääkseni nimi Teslavirrat juontuu ajalta jolloin Tesla eli, ja jolloin ei vielä tunnettu kvanttifysiikka, eikä fotonia ja sen luonnetta (aalto-hiukkasdualismi) Eli teslavirta tarkoittaa sähkömagneettista säteilyä, ts. fotonien liikehdintää ja ilmiöitä. Tesla ajoi sähkötehon kelan kautta antenniin. Ja antenni muodostaa maapotentiaalin kanssa kondensaattorin. Värähtelypiiri on siis valmis. Tässä kohtaa olisi kiva tietää, mitä tapahtuu ympäristössä ! Eli miten muut fotonit käyttäytyy, ja mistä niitä fotoneita oikein tulee *virn*

Nyt tulee mieleen tuo ikuinen päänvaivani: Teslan automyytti.

Tämä onkin kiintoisaa. Juuri tämä ääriarvon tavoittelu, 90º !

Sen tiedän, että niitä fotoneita syntyy auringossa, ja magneettikenttä selitetään fotoneilla nykyisin täysin. Täytys opiskella hieman lisää.


Mittarista, oikeatsaan mittarihan on pieni alkeellinen sähkömoottori, joka ei kuitenkaan pyörähdä koko kierrosta.

[juge]

Onko totta, että jännite ja virta kasvavat kun vaihesiirto lähestyy 90 astetta? Tai missä tilanteessa niin käy?

Jos ajatellaan tilanne, jossa vakiotaajuuksinen jännitelähde syöttää ilmasydämistä käämiä vakiojännitteellä, voidaan vaihesiirtoa kasvattaa lisäämällä käämiin rautasydän, jolloin induktanssi kasvaa. Nyt kun käämin induktanssi ja siten myös induktiivinen reaktanssi kasvaa, kokonaisimpedanssi kasvaa myös. Käämin virta on jännite jaettuna impedanssilla (I = U / Z), jolloin virta pienenee. Eli tässä tapauksessa rautasydämen myötä vaihesiirtoa tulee lisää, jännite pysyy samana ja virta pienenee. Vai menikö se näin?

Vaihe-ero ei tosiaankaan voi saavuttaa 90 astetta, mikä johtuu VAIN resistiivisistä häviöistä. Mutta ajatuskokeessa voidaan laittaa R nollaksi. Jännitteen ja virran tehollisarvojen suhde Z on silloin käämin tapauksessa suoraan induktiivisen reaktanssin suuruinen. Nyt matematiikkaa avuksi sen verran, että impedanssin ollessa järkevä luku (ja nollasta poikkeava), kaavan Z = U / I mukaan jännite ja virta eivät voi olla äärettömiä.

[penttinen]

Öö, ei se noin onnistu, koska virtalähde määrää jänniteen. Pitää olla galvaaninen erotus.

Mut esim. muuntajalla onnistuu. Nyt kylläkin täytyy alkaa muistelemaan vanhoja juttuja. Muuntajaan ensiöön ajetaan vaikka 100 volttia ja 1 A. Toisiosta tulee ulos sama määrä. (muuntaja ilman muuntosuhdetta, sama kierrosmäärä kummallakin puolella) Kun kutketään kondensaattori toisioon, niin virta ja jännite on ihan jotain muuta vaihesiirron takia kuin tuo alkuperäinen. Just tähän haksahtaa suuri osa free-energyporukkaa.

Palaan miettimään myöhemmin, nyt meen päikkäreille..

[penttinen]

Tossa olis kuva kytkennästä, jossa tehot muuttuu vaihesiirroksi.



Resonanssipiirin pitää olla vapaa muista piireistä. Mun ei kulje nyt järki. Koitan miettiä.

Muoks:

"Vaihe-ero ei tosiaankaan voi saavuttaa 90 astetta, mikä johtuu VAIN resistiivisistä häviöistä." Joo, olen samaa mieltä. tätä koitin tarkoittaa aikaisemmin, kun sanoin, että laitteiston häviöt estää täyden 90º siirtymän.

[penttinen]

Ensin pieni varoitus.. taas kerran unohdin copyillä tekstin.. jostain syystä tämä portaali kirjaa automaattisesti ulos. Ja kun kirjoittaa pitkään, ja lähettää.. Tadaa: teksti hukkuu... prkl.

Ehkä päätelmäni oli liian suoraviivainen. Periaatteessa radiolähetin muuttaa matalajännitteisen sähkötehon korkeajännitteiseksi vaihesiirtyneeksi sähkömagneettiseksi säteilyksi. Eikös se ilmassa teoreettisesti kulkeva energia ole 90 astetta siirtynyt? Nyt täyty sanoa, että loppuu tieto.

En muuten oikein käsitä sanontaa: kela vastustaa virran muutoksia. Trakoittaako tämä suoraan, että fotonien muodostama magneettikenttä vaatii tehoa muuttuakseen kelan läheisyydessä? Oletuksena on se, että jokin virran arvo muodostaa tietyntehoisen ja kokoisen magneettikentän kelan ympärille.

ei hitto. miksi en nyt ymmärrä tätä. alkaa pikkuhiljaa ärsyttämään..

Koitan vielä miettiä antennia, radiota, koska se muodostaa kondensaattorin maapotentiaalin kanssa. Sellainen normaali teräspiiska. Konkassahan virta on ns. 90 astetta jännitettä edellä. Otan tämän hetki-hetkeltä. Antennin kaverina on kela, jolloin syntyy resonanssi. Vaikka se äskeisen kuvan laite, mutta C on korvattu antennilla.

1. Kun antenniin kytketään sähkö, niin elektronit rynnistää sinne. Virta on huipussaan lähes heti. Koska vain liikkeessä oleva elektroni tuottaa magneettikentän, ja magneettikenttä = fotonit, niin "lähetys" on alkanut, eli ensimmäinen neljännesosa aaltoa (oskiloskooppikuva) on muodostunut.

2. virran huippuhetki on ohitettu, ja jännite alkaa nousemaan. Kuvitteellisesti antenni on "täynnä" elektroneja, ja jännite pakkaa niitä vielä hieman lisää sinne. (olipa tieteellisesti ilmaistu..*virn*) Eli virta laskee nollaan, ja samalla jännite kohoaa huippuarvoonsa. Nyt ollaan toisen neljänneksen lopussa, puoliaallon kohdalla, eli nollassa. Fotonit ovat lepotilassa antenin ympärillä, ja antenni on vain sähköisesti varautunut tappi. Elektroneita on antennissa kuin rättipäitä lähi-idässä Toyotan lavalla.

3. Virran Purkautuminen, 3/4 osa koko aallosta. Elektronit rynnistää antennista pois, jolloin virta nousee, joskin nyt negatiiviseen suuntaan. (miksi tätä muuten tarkkaillaan aina nolla-tasosta?) Jännite alkaa myös luonnollisesti laskemaan. 3/4 osan lopussa virta on negatiivisessa huipussaan, ja jännite mennyt nollaan. Antennilla on nyt täysi lähetys taas päällä, eli ympärillä olevat fotonit reagoi elektronien kulkuun. Syntyy aallon negatiivinan puolijakson huippu.

4. Virta alkaa pienenemään, ja jännite nousee. Kumpikin negatiivisena vielä siis. Antenni on 4/4 osassa varautunut negatiivisesti (*tästä tuleekin uusi kysymys: Mitä on negatiivisesti varautunut kappale??? onko siinä vähemmän elektroneja kuin ympäristössä, vai miten tämä selitetään??) Tämän jakson lopussa ollaan tultu koko siniaalloon loppuun, ja uusi voi alkaa, jolloin tapahtumat alkaa uudelleen kohdasta 1.

Eli johtopäätöksenä yo. ajatelusta: radioaallot ovat ns. 90 astetta jännitettä edellä. resonanssipiirillä muodostettu vaihesiirtynyt "loisteho" muuttuukin radiolähetykseksi, eli fotonien liikkeeksi.

Jos käännetään antenni lenkiksi, niin meillä on ilmasydäminen kela. Miten tämä nyt sitten poikkeaa, miksi kelassa virta onkin jännitettä jäljessä? Fotonit tähän liitty. Voiko olla niin, että kela joutuukin tekemään työtä eri lailla kuin suora antenni?
Tämä on nyt arvailua ihan täysin. Jos lenkiksi käännetty johdin ahtauttaa fotonit, ja ne joutuu järjestäytymään voimakkaammin? Mietin johtoa, joka luo ympärilleen magneettikentän oikean käden säännön mukaan: vuoviivat kulkee tasaisin välein, niin kuin sormet kädessä. Nyt jos johtimeen tehdään 90 asteen jyrkkä mutka, niin sisäkurvissa olevat vuoviivat joutuvat ahtaalle, ja muodostavat tämän back-emf:n?? eli vastasähkömotorisen voiman? Tämän vuoksi siis kela vastustaa virran muutoksia? Jotenkin näin sen täytyy ehkä olla. Jännitteen täytyy ensin raivata tietä fotonimeressä (siis oikeati kulkeehan siellä pieni virtakin, eli magneettikenttä tulee)(sorry taas epätieteelliset esimerkit) jotta saadaan ympäristön fotonit järjestymään ns. vuoputkiksi, eli tulee magneettikenttä. Ja kun kenttä on valmis, niin siinä on sitten helppo elektronien kulkea, koska niiden liikkeen aiheuttama magneettikenttä ei aiheuta ympäristössä ongelmia.

Tekstissäni on nyt aika sekavasti fotonit ja magneettikentät. Mutta oletus on se, että magneettikenttä-sanan voisi nakata roskiin, on vain järjestäytyneitä ja järjestäytymättömiä fotoneita. Sopivasti järjestäytyneitä fotoneita kutsutaan magneettikentäksi.

Ilmeisesti vaihesiirron aiheuttama jännitten ja virran nousu liittyy siihen, että ei ole antennia, josta teho pääsisi purkautumaan ulos. Se jää vaan killumaan edes-takaisin, jolloin laine kasvaa kuin keinua tökkisi aina kovempaan vauhtiin.

[juge]

Hei, kiitos varoituksesta! Pitänee ensin kirjotella vaikka muistioon, ja sitten copy-pastella tänne..

Aloin miettimään tuota antenni-asiaa. On tullut opiskeltua sitä välillä.

Käsittääkseni antenni ei ole kondensaattori radiotaajuuksilla, vaan kapasitanssin ja induktanssin yhdistelmä. Tietenkin pystysuora lanka ja maataso muodostavat kondensaattorirakenteen (maatasoantenni), mutta kun taajuutta kasvatetaan (radiotaajuuksiin asti), kapasitanssin aiheuttama kapasitiivinen reaktanssi pienenee huomattavasti, Xc = -1 / (2*pii*f*C). Pienen pieni suoran johtimen induktanssi taas riittää aiheuttamaan ihan konkreettisen määrän induktiivista reaktanssia, kun taajuutta nostetaan radiotaajuuksiin, Xl = 2*pii*f*L.

Tästä päästään siihen, että kun kapasitiivinen ja induktiivinen reaktanssi tulevat samalle tasolle keskenään radiotaajuuksilla, ne eivät aiheuta jännitteen ja virran vaihesiirtoa. Ideaali antenni kuluttaa vain pätötehoa (säteilytehona), jolloin siirtolinjalla, joka kuljettaa tehoa antenniin, ei voi olla vaihesiirtoa jännitteen ja virran välillä, jotta energiaa liikkuisi vain antennin suuntaan. Kuitenkin antennissa sykkii jännite ja virta eri vaiheessa, mutta se johtuu taas heijastumisilmiöstä, joka tapahtuu antennin päässä. Tämä heijastuminen aiheuttaa antenniin jännitteen ja virran seisovan aallon antennin pään ja liitospisteen välille. Tässä kohtaa voi huomata, miksi antennin pituus on tärkeä tekijä. Tämä seisova aalto sitten voi säteillä, koska se tuottaa sekä sähkö- että magneettikenttiä antennin ympärille.

Entä onko sm-säteilyssä vaihesiirtoa? Säteilyn kuljettamaa energiaa kuvataan Poyntingin vektorilla, joka on tehotiheys S = E x H. Säteilyn syntyminen vaatii siis sähkökentän ja magneettikentän yhtäaikaa, se syntyy niiden yhteisenä tuotteena. Niin kuin jännitteen ja virrankin tapauksessa, säteilyn E ja H täytyy olla samassa vaiheessa, jotta energiaa siirtyisi tehokkaasti.

Hyvä materiaali tähän liittyen, jota kannattaa lukea:
[No niin, linkki ei jotenki toiminut, mutta googleen "suojaavat vektorikentät", ja ensimmäinen hakutulos auki!]

[juge]

En muuten oikein käsitä sanontaa: kela vastustaa virran muutoksia. Trakoittaako tämä suoraan, että fotonien muodostama magneettikenttä vaatii tehoa muuttuakseen kelan läheisyydessä? Oletuksena on se, että jokin virran arvo muodostaa tietyntehoisen ja kokoisen magneettikentän kelan ympärille.

Joo, noin se menee. Kelan virta ja magneettikentän energia muuttuvat samaan tahtiin. Juuri energian muutokset magneettikentässä vaativat aikaa (E = P * t), energia kun ei voi muuttua/siirtyä hetkessä. Virta ei siten voi muuttua yhtä nopeasti kuin suorassa johtimessa, joten se jää jälkeen jännitteestä. Minusta tuo "kela vastustaa virran muutoksia" kuvaa käytäntöä hyvin, koitappa laittaa nopea virrannousu suureen induktanssiin, tarvii jännitettä melko reilusti!

[penttinen]

No tämähän käy jo ihan opiskelusta. Mutkia tulee matkaan koko ajan.
ei toiminut tuo linkki, vaikka copy-pasteilin sen osoitteksi. Ilmeisesti mulla on jokin punkki tässä koneessa, sekoilee muutenkin.

Oma näkemykseni antennin toimintaan on kotoisin osittain Teslan pumaskoista. Sieltä on jäänyt tämä resonanssi näin mieleen, eli kela, ja antenni kondensaattorina. Teslan lähetystehot olivat kylläkin aika suurta kokoluokkaa. Olisiko ilmiöt erilaisia varsinkin, kun käyttää toroidia, en tiedä.

Hmm, seisova aalto. Olinkin unohtanut sen kokonaan. Hitto, alkaa tulla vissiin vanhaksi.

" Kuitenkin antennissa sykkii jännite ja virta eri vaiheessa, mutta se johtuu taas heijastumisilmiöstä, joka tapahtuu antennin päässä." Mikä tämä ilmiö on? koitin googlata, mutta laiha oli tulos.

Pöytingin vektorilla tarkoitat varmaankin tätä:


Itse olen koittanut päästä tästä eroon, koska eihän siellä ilmassa tätä oikeasti mene, vaan fotoneita. Mittalaitteessa vasta se on tuon näköistä.

Palataan huomenissa, mentävä unelle.