Ohmin lait tasa- ja vaihtovirralle

Ilman muuttamiseksi paineilmaksi tarvitaan tehoa, joka tulee sähköstä, joko vaihtovirrasta (AC) tai tasavirrasta (DC). Jotta ymmärtäisit, miten sähkö virtaa kompressorijärjestelmän läpi, on hyvä aloittaa perusasioista. Ohmin laki selittää jännitteen, virran ja vastuksen välisen suhteen. Tässä artikkelissa esittelemme nämä ydinkäsitteet ja niiden soveltamisen paineilmaa käyttäviin vaihto- ja tasavirtajärjestelmiin.

Mikä on Ohmin laki?

Ohmin laki selittää, miten jännite, virta ja vastus ovat vuorovaikutuksessa sähköpiirissä. Sen mukaan johtimen läpi kulkeva virta kasvaa jännitteen myötä ja pienenee vastuksen myötä, kunhan lämpötila ja muut fyysiset olosuhteet pysyvät samoina.

Fakta: Ohmin laki on saanut nimensä saksalaisen fyysikon ja matemaatikon Georg Simon Ohmin (1789-1854) mukaan.

Jännite, virta ja vastus

Jännite (V)
Jännite on sähköinen paine, joka syöttää virtaa piirin läpi. Se mitataan voltteina (V) ja sitä kuvataan usein "voimaksi", joka kuljettaa sähköä paikasta toiseen. Ilman jännitettä sähkövaraus ei liiku, aivan kuten vesi ei virtaa putken läpi ilman painetta.

Virta (I)
Virta on sähkövarauksen virtaus ja se mitataan ampeereina (A). Se ilmaisee, kuinka paljon sähköä virtapiirin läpi kulloinkin kulkee. Voit ajatella sitä letkun läpi virtaavan veden määränä. Mitä voimakkaampi virta, sitä enemmän virtaa sähköä.

Resistanssi (R)
Resistanssi on virtauksen vastus materiaalin tai piirin sisällä. Se mitataan ohmeina (Ω). Mitä suurempi vastus, sitä enemmän se hidastaa sähkövirtaa. Kuvittele se kitkaksi tai putken ahtaumakseksi, joka rajoittaa veden tai tässä tapauksessa sähkön kulkua.

Mikä on tasavirran (DC) ohmin laki?

Ohmin lain mukaan kahden pisteen välisen johtimen läpi kulkeva virta on suorassa suhteessa kahden pisteen jännitteeseen. Suhteellisuusvakion eli vastuksen avulla päästään tavalliseen matemaattiseen yhtälöön, joka kuvaa tätä suhdetta. Tasavirtajärjestelmissä Ohmin laki on kirjoitettu seuraavasti:

Jossa I on johtimen läpi kulkeva virta ampeereina, V on johtimen läpi mitattu jännite voltteina ja R on johtimen vastus ohmeina. Ohmin lain mukaan R on tässä suhteessa vakio virtauksesta riippumatta.

Kompressorin moottori kuluttaa 15 A virtaa ja sen vastus on 8 Ω. Ohmin lain mukaan: V = I × R
V = 15 A × 8 Ω
V = 120 volttia

Jos virransyöttö on alle 120 V, moottori ei välttämättä toimi oikein. Tämä pikatarkastus auttaa havaitsemaan sähköongelmat ennen kuin ne aiheuttavat seisakkeja.

DC-piirikaavio

Tässä on yksinkertainen kaavio, joka näyttää nykyisen (I), jännite (V), ja vastus (R) piirissä. Ohmin lain avulla voit helposti laskea minkä tahansa näistä arvoista, kunhan tiedät muut kaksi.

Ohmin kolmio

Jos tarvitset joskus nopean tavan muistaa Ohmin lain eri muodot, alla oleva kolmio on kätevä työkalu. Se auttaa ratkaisemaan jännitteen helposti (V), nykyinen (I), tai resistanssi (R), riippuen siitä, mitkä arvot sinulla on.

Ohmin kolmion käyttäminen:

Peitä tuntematon: Aseta sormesi tai kätesi etsimäsi muuttujan päälle (V, I tai R).
Toimi seuraavalla tavalla:
- V (jännite): Jos peität V:n, I ja R jäävät vierekkäin. Tämä tarkoittaa että V = I * R.
- I (nykyinen): Jos peität I:n, V on R:n yläpuolella. Tämä tarkoittaa, että I = V / R.
- R (vastus): Jos peität R:n, V on I:n yläpuolella. Tämä tarkoittaa, että R = V / I.

Mikä on Ohmin laki vaihtovirralle (AC)?

Käämin läpi kulkeva vaihtovirta synnyttää magneettivuon. Tämä virtaus muuttaa suuruuttaan ja suuntaansa, aivan kuten sähkövirta.

Kun virtaus muuttuu, käämiin muodostuu sähkömagneettinen voima induktiolakien mukaisesti. Tämä sähkömagneettinen voima vaikuttaa liitetyn napajännitteen vastakkaiseen suuntaan. Tätä ilmiötä kutsutaan itseinduktioksi .

Itseinduktio vaihtovirtapiirissä aiheuttaa:

Vaihesiirtymä virran ja jännitteen välillä
Induktiivinen jännitehäviö

Tämän seurauksena laitteen vastus vaihtovirralle (AC) näyttää suuremmalta kuin tasavirtapiirissä (DC) mitattaisiin.

AC-piirien impedanssi

Impedanssin Z-kaava, näennäisvastus (Z) suhteessa vastukseen (R) ja induktiiviseen vastukseen (X)

Vaihesiirtymä ilmaistaan kulmalla φ. Impedanssi, joka yhdistää vastuksen ja reaktanssin, ilmaistaan kaavalla:

Jossa:

Z = impedanssi (Ω) eli virran kokonaisvastus
R = Resistanssi, todellinen komponentti
X = Reaktanssi, induktiivinen tai kapasitiivinen komponentti

Reaktanssin (X) - vastuksen (R) - impedanssin (Z) - vaihesiirtymän (φ) välinen suhde

Ohmin laki vaihtovirtapiireissä

AC-järjestelmissä Ohmin laki on kirjoitettu seuraavasti:

Jossa:

V = Jännite (V)
I = virta (A)
Z = Impedanssi (Ω)

Ohmin lain soveltamisalat

Arjessa: puhelimen laturin käyttö

basic theory illustration mobile charger

Ohmin laki auttaa meitä ymmärtämään, miten arjen elektroniikka toimii turvallisesti ja tehokkaasti. Ota esimerkiksi puhelimen laturi. Kun kytket sen, se tuottaa asetetun jännitteen, tyypillisesti 5 volttia. (V), puhelimeesi. Puhelin kuluttaa tietyn määrän virtaa sisäisen vastuksensa ja lataustarpeensa perusteella.

Oletetaan, että puhelimesi käyttää 1 ampeerin (A) virtaa.
Ohmin lain mukaan: R = V ÷ I

R = 5 V ÷ 1 A

R = 5 Ω

Latauspiirin vastus on siis 5 ohmia.

Ohmin laki antaa insinööreille ja teknikoille mahdollisuuden suunnitella, vianmäärittää ja optimoida pienimmätkin järjestelmät, kuten puhelimen virtalähteen.

Teollisuuskompressoreissa: moottorin käämivirran tarkistaminen

an illustration about a basic theory article in the atlas copco air wiki

Tarkastelet kompressorin moottoria, joka toimii 230 voltilla (V). Mittaa yleismittarilla käämin vastus arvolla 10 ohmia (Ω).

Ohmin lain soveltaminen: I = V ÷ R

I = 230 V ÷ 10 Ω

I = 23 A

Moottorin pitäisi siis ottaa 23 ampeeria virtaa.

Tämä on hyödyllistä huollon tai vianmäärityksen aikana. Jos mitattu virta on huomattavasti suurempi, se voi viitata moottorin käämin vaurioon tai ylikuumenemiseen, mikä auttaa estämään lisävikoja tai tehottomuutta.

Aiheeseen liittyvät artikkelit

an illustration about compressor installation

Sähköasennus kompressorijärjestelmiin

30 kesäkuuta, 2022

tässä artikkelissa tutustumme sähköjärjestelmään, joka varmistaa, että kompressori toimii kuten pitääkin. Tähän kuuluvat moottorit, kaapelit, jännitteensäädin ja oikosulkusuojaus.

Lue lisää