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.