Vaihtovirta
Vaihtovirta (AC) on sähkövirta, jonka suuruus ja suunta vaihtelevat, toisin kuin tasavirta, jonka suunta pysyy vakiona. Tämä tarkoittaa, että virtapiirissä kulkevan virran suunta vaihtuu jatkuvasti edestakaisin. Tämä tapahtuu minkä tahansa vaihtojännitelähteen avulla.
Vaihtovirtapiirin tavallinen aaltomuoto on siniaalto, koska se johtaa tehokkaimpaan energiansiirtoon. Tietyissä sovelluksissa käytetään kuitenkin erilaisia aaltomuotoja, kuten kolmio- tai neliöaaltoja. Edulliset vaihtosuuntaajat tuottavat neliöaallon, jossa on tauko suunnanmuutosten välillä.
Kun puhutaan vaihtovirrasta, tarkoitetaan useimmiten muotoa, jossa sähköä toimitetaan yrityksiin ja asuntoihin. Vaihtovirta tulee voimalaitoksesta. Sähkön suunta vaihtuu 60 kertaa sekunnissa (tai 50 kertaa joissakin osissa maailmaa). Tämä tapahtuu niin nopeasti, että hehkulamppu ei lakkaa hehkumasta.
Mutta myös sähköjohdolla siirrettävät ääni- ja radiosignaalit ovat esimerkkejä vaihtovirrasta. Näissä sovelluksissa tärkeä tavoite on usein vaihtosignaaliin koodatun (tai moduloidun) informaation talteenotto.
Kaupungin valot kuvattuna liikkeen sumentamassa valotuksessa. Vaihtovirran vilkkuminen aiheuttaa sen, että viivat ovat pikemminkin pistemäisiä kuin jatkuvia.
Historia
Nikola Tesla kokeili sähköistä resonanssia ja tutki erilaisia valaistusjärjestelmiä. Hän keksi induktiomoottorin, uudentyyppisiä generaattoreita ja muuntajia sekä vaihtovirran voimansiirtojärjestelmän.
William Stanley Jr. suunnitteli yhden ensimmäisistä käytännöllisistä laitteista, joilla voitiin siirtää vaihtovirtaa tehokkaasti eristettyjen virtapiirien välillä. Hänen induktiokelaksi kutsuttu suunnittelemansa induktiokäämi, jossa käytettiin yhteiseen rautasydämeen käämitettyjä käämipareja, oli nykyaikaisen muuntajan varhainen edeltäjä. Nykyisin käytetty järjestelmä kehitettiin 1800-luvun lopulla, ja sen kehitti suurelta osin Nikola Tesla. Myös George Westinghouse, Lucien Gaulard, John Dixon Gibbs, Wilhelm Siemens ja Oliver Shallenger osallistuivat sen kehittämiseen. Vaihtovirtajärjestelmillä voitettiin Thomas Edisonin käyttämän tasavirtajärjestelmän rajoitukset, joiden avulla sähköä voitiin jakaa tehokkaasti pitkien etäisyyksien päähän.
Mill Creekin vesivoimalaitos rakennettiin Redlandsin lähelle Kaliforniaan vuonna 1893. Almirian Deckerin suunnittelemassa laitoksessa käytettiin 10 000 voltin kolmivaiheista sähkövirtaa, josta tuli lopulta voimalaitosten standardimenetelmä kaikkialla maailmassa.
Miten se toimii
Vaihtovirta on halvempaa ja helpompaa valmistaa elektronisia laitteita. Myös vaihtovirran virtakytkimet ovat halvempia valmistaa. Se on edullisempi kuin tasavirta, koska virtaa voidaan lisätä ja vähentää hyvin helposti. Vaihtovirrassa voidaan käyttää suuria jännitteitä pienemmällä virralla häviöiden vähentämiseksi, kun lähetät virtaa. Vaihtovirta vähentää johtojen lämpenemistä. Tasavirtasähköä voisi lähettää, mutta se menettäisi paljon energiaa, ja sen lähettäminen pitkien etäisyyksien päähän vaatisi enemmän työtä. Siksi meillä ei ole muuntamoita kaikkialla. Vaihtovirta toimii vaihtamalla virtaa monta kertaa edestakaisin jatkuvasti, kun se palaa takaisin lähteeseen, josta se tuli.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on vaihtovirta (AC)?
V: Vaihtovirta (AC) on sähkövirta, jonka suuruus ja suunta vaihtelevat, toisin kuin tasavirta, jonka suunta pysyy vakiona.
K: Mikä on vaihtovirtapiirin tavanomainen aaltomuoto?
V: Vaihtovirtapiirin tavanomainen aaltomuoto on siniaalto, koska se johtaa tehokkaimpaan energiansiirtoon.
K: Käytetäänkö tietyissä sovelluksissa erilaisia aaltomuotoja?
V: Kyllä, tietyissä sovelluksissa käytetään erilaisia aaltomuotoja, kuten kolmio- tai neliöaaltoja.
K: Minkä tyyppistä aaltoa edulliset vaihtosuuntaajat tuottavat?
V: Edulliset tehonvaihtimet tuottavat neliöaallon, jossa on tauko suunnanmuutosten välillä.
K: Mistä vaihtovirta tulee?
V: Kun puhutaan vaihtovirrasta, viitataan useimmiten muotoon, jossa sähköä toimitetaan yrityksiin ja asuntoihin, ja vaihtovirta tulee voimalaitoksesta.
K: Kuinka monta kertaa sähkön suunta vaihtuu takaisin sekunnissa?
V: Sähkön suunta vaihtuu 60 kertaa sekunnissa (tai 50 kertaa joissakin osissa maailmaa).
K: Mitä esimerkkejä vaihtovirtasignaaleista kuljetetaan sähköjohdolla?
V: Sekä ääni- että radiosignaalit, joita kuljetetaan sähköjohdolla, ovat esimerkkejä vaihtovirrasta. Näissä sovelluksissa tärkeä tavoite on usein vaihtovirtasignaaliin koodatun tai moduloidun tiedon talteenotto.
