Wikipedia

Ero sivun ”Kela (komponentti)” versioiden välillä

Selaa historiaa interaktiivisesti
[arvioimaton versio][arvioimaton versio]
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
p Selvennettiin tekstiä, lisättiin käyttötarkoituksia ja kivoja kaavoja
pEi muokkausyhteenvetoa
Rivi 3:
[[Kuva:Electronic_component_inductors.jpg|thumb|Erilaisia keloja|372x372px]]
[[Kuva:Inductor.svg|thumb|371x371px|Kelan piirrosmerkki]]
Kela on passiivinen [[elektroniikka|elektroniikan]] komponentti, joka vastustaa lävitseen kulkevan sähkövirran muutosta. Se koostuu kierretystä (käämitetystä) [[Sähköjohto|johtimesta]] ja kelasydämestä. Kun [[Sähkövirta|virta]] kulkee kelan läpi, energiaa varastoituu kelan [[Magneettikenttä|magneettikenttään]]. Kelan lävitse kulkevan virran muuttuessa, muuttuu myös kelan lävistävä [[magneettivuo]]. Kelan [[induktanssi]] pyrkii vastustamaan tätä magneettivuon muutosta luomalla johtimeen [[Faradayn induktiolaki|Faradayn induktiolain mukaisen jännitteen]].<ref name="kela">[http://kompo2010.wikispaces.com/Rautasyd%C3%A4miset+kelat Rautasydäminen kela]</ref>
 
Keloja tarvitaan kaikissa laitteissa, jotka perustuvat [[sähkömagneetti|sähkömagneetteihin]], esimerkiksi [[sähkömoottori|sähkömoottoreissa]], [[muuntaja|muuntajissa]] ja [[rele]]issä. [[Vaihtovirta]]piirissä kelan induktanssiainduktanssi käytetään muodostamaanaiheuttaa piiriin positiivinenpositiivisen [[reaktanssi]]n. <ref name="kela" />
 
Piiriteknisesti kelan vastakohta on [[kondensaattori]], jonka [[kapasitanssi]] aiheuttaa negatiivisen reaktanssin.
Rivi 13:
== Rakenne ==
 
Kela koostuu kierretystä (virta)johtimesta, yleensä eristetystä kuparilangasta. Toinen kelan osa on kelasydän, jonka ympärille johdin on kierretty. Sydämen materiaaliksi käy periaatteessa mikä vain. Yleensä sydämen materiaali on [[Ferromagnetismi|ferromagneettista]] ainetta, jolla vahvistetaan kelan luomaa magneettikenttää.<ref name="kela" /> Ilmasydämisiä keloja käytetään esimerkiksi [[Radiotekniikka|radiotekniikassa]].▼
 
Etenkin suurilla [[taajuus|taajuuksilla]] sydämenä käytetään [[ferriitti]]ä. Kelan induktanssiin suuruuteen vaikuttavat sydämen muoto, materiaali sekä johdinkierrosten määrä. Myös yksittäisellä johdinlenkillä ja suoralla johtimellakin on pieni induktanssi, mikä joudutaan ottamaan huomioon hyvin suuritaajuuksisia signaaleita käsitteleviä virtapiirejä suunniteltaessa.▼
▲Kela koostuu kierretystä (virta)johtimesta, yleensä eristetystä kuparilangasta. Toinen kelan osa on kelasydän, jonka ympärille johdin on kierretty. Sydämen materiaaliksi käy periaatteessa mikä vain. Yleensä sydämen materiaali on ferromagneettista ainetta, jolla vahvistetaan kelan luomaa magneettikenttää. Ilmasydämisiä keloja käytetään esimerkiksi radiotekniikassa.
 
▲Etenkin suurilla taajuuksilla sydämenä käytetään [[ferriitti]]ä. Kelan induktanssiin suuruuteen vaikuttavat sydämen muoto, materiaali sekä johdinkierrosten määrä. Myös yksittäisellä johdinlenkillä ja suoralla johtimellakin on pieni induktanssi, mikä joudutaan ottamaan huomioon hyvin suuritaajuuksisia signaaleita käsitteleviä virtapiirejä suunniteltaessa.
 
Suoran tangon ympärille käämittyä kelaa sanotaan [[solenoidi]]ksi ja renkaan muotoista kelaa [[toroidi]]ksi.
Rivi 22 ⟶ 21:
== Toimintaperiaate==
 
Sähkövirta synnyttää johtimen ympärille virran voimakkuuteen verrannollisen magneettivuon. Sähkövirran voimakkuuden muuttuminen muuttaa magneettivuota, mikä Faradayn induktiolain mukaan muodostaa virran muutosta vastustavan sähkömotorisen voiman (smv) eli [[jännite|jännitteen]].
 
:<math>U=-L\frac{dI}{dt}</math>. ▼
Kaava 1: U=-L*dI/dt kelan napojen yli tuleva jännite
kelan napojen yli oleva jännite, missä ''L'' on kelan induktanssi ja ''I'' kelan lävistävä virta.
 
Yhden silmukan lävistävä magneettivuo saadaan virran ''I'' ja induktanssin ''L'' tulona.
Ideaalisessa tapauksessa kiertämällä johdin monikierroksiseksi virran synnyttämä magneettivuon tiheys voimistuu ▼
:<math>\Phi=LI</math>.
verrannollisena kelan kierrosten lukumäärään.▼
 
▲Ideaalisessa tapauksessa kiertämällä johdin monikierroksiseksi virran synnyttämä magneettivuon tiheysmagneettivuo voimistuu
Kaava 2: B=L*(I)/(N*A) Kelan magneettivuontiheys, jossa N kierrosten lukumäärä
▲verrannollisena kelan kierrosten lukumäärään. Magneettivuo saadaan laskettua
Kaava 3: N*fii=käämivuo Kierrosten lkm:n vaikutus magneettivuohon ideaalitapauksessa.
 
Kaava 4: L=käämivuo/I
:<math>\Phi=L\frac{I}{N}</math>.
missä ''N'' on kelan kierrosten lukumäärä.
 
[[Henry|Käämivuo]] saadaan kertomalla magneettivuo kierrosten lukumäärällä
:<math>\Psi=N\Phi</math>.
 
== Induktanssi ==
 
Kelan kykyä vastustaa virran muutoksia kuvaa sen [[induktanssi]], jonka yksikkö on [[henry]] (H). Induktanssin L läpi kulkevan sähkövirran I muutos aiheuttaa kelan napojen yli jänniteen<ref>[http://materiaalit.internetix.fi/fi/opintojaksot/5luonnontieteet/fysiikka/fysiikka7/induktio Induktio, Lenzin laki; Internetix]</ref>
 
▲:<math>U=-L\frac{dI}{dt}</math>.
 
Esimerkiksi kela, jonka induktanssi on 1 H, muodostaa päidensä yli 1 [[voltti|V]] jännitteen, kun sen läpi kulkeva virta muuttuu 1 [[ampeeri|A]]/[[sekunti|s]] (ampeerin sekunnissa). Ilmiöstä johtuen esimerkiksi [[rele|releiden]] kelojen yli kytketään usein [[diodi|suojadiodi]] oikosulkemaan käämivirran nopeasta katkaisusta aiheutuva vastakkaissuuntainen jännitepiikki.
Rivi 49 ⟶ 53:
== Hyvyysluku Q ==
 
Kelan epäideaalisuuksia kuvataan hvyyysluvulla[[Hyvyysluku|hyvyysluvulla Q]]. Esimerkiksi kelaan käytettävällä johtimella on aina [[resistanssi|resistanssia]], joka aiheuttaa energian muuttumista [[lämpö|lämmöksi]].
 
Lämmöksi muuttuva [[teho]] lasketaan kaavalla
 
:<math>P=\frac{I^2X}{Q}</math>
Rivi 66 ⟶ 70:
Suurta kelaa, jota käytetään virran rajoittamiseen, kutsutaan myös kuristimeksi. Kuristinta voidaan myös käyttää jännitepiikkien muodostamiseen, näin muodostunut virtapiikki esimerkiksi sytyttää [[Loistevalaisin|loistevalaisimen]].
 
Vielä suurempia voimavirtaverkossa käytettäviä kuristimia suurilla rautasydämillä kutsutaan myös ''reaktoreiksi''. Nämä ovat rakenteeltaan suurjännite[[Muuntaja|muuntajien]] kaltaisia ja yleensä öljytäytteisiä. Reaktoreita on neljäntyyppisiä: rinnakkaisreaktorit, nollapistereaktorit, sarjareaktorit ja tasoitusreaktorit.<ref>[http://www.abb.fi/product/fi/9AAC750214.aspx?country=FI ABB Oy - Reaktorit]</ref>
 
'''Rinnakkaisreaktori''' kompensoi ilmajohtojen kapasitiivista tehoa, jolloin vältetään jännitteen hallitsematon nousu erityisesti linjojen pienillä kuormituksilla.<ref>[http://www.abb.fi/product/seitp321/7caa5baf85d87ceec2256fce0050e71b.aspx?productLanguage=fi&country=FI ABB Oy - Rinnakkaisreaktorit]</ref> Linjan kuormituksen muuttuminen ilman reaktoria voisi aiheuttaa virtapiikin, tätä kautta valokaaren ja/tai linjaan kytkettyjen laitteiden rikkoutumisen.
 
'''Nollapistereaktori'''lla lisätään [[muuntaja]]n [[Tähtipiste|nollapiste]]en tai rinnakkaisreaktorin [[impedanssi]]a. Yksivaiheisten vikojen aikana reaktori rajoittaa vikavirtaa nollapisteessä ja johdon tila palautuu entiselleen nopeammin.<ref>[http://www.abb.fi/product/seitp321/7bef6b5075519c98c22570060039cfb9.aspx?productLanguage=fi&country=FI ABB Oy - Nollapistereaktori]</ref> Nollapistereaktoreita käytetään [[Tähti-kolmiomuunnos|tähteen]] kytkettyjen muuntajien yhteydessä, [[Tähti-kolmiomuunnos|kolmioon]] kytketyissä muuntajissa taas ei ole [[nollapiste]]ttä eikä nollapistereaktoria tällöin käytetä.
 
'''Sarjareaktoreiden''' tarkoitus on [[vaihtovirta]][[S%C3%A4hk%C3%B6verkko|verkossa]] rajoittaa vikavirtaa [[S%C3%A4hk%C3%B6verkko|siirtoverkon]] [[oikosulku]]tilanteissa ja/tai valvoa tehon siirtymistä vakaissa olosuhteissa. Reaktorin rajoittaessa vikavirran riittävän alhaiselle tasolle, se voi suojata järjestelmän laitteita rikkoutumiselta.<ref>[http://www.abb.fi/product/seitp321/d66e4b76e1ab6ff1c225700600399afe.aspx?productLanguage=fi&country=FI ABB Oy - Sarjareaktorit]</ref> Sarjareaktori myös estää johdinten hallitsemattomia virtapiikkejä jotka voivat aiheuttaa valokaaria ja vakavia vaurioita järjestelmässä.
 
'''Tasoitusreaktori'''t kuuluvat tärkeänä osana korkeajännite[[tasavirta]]järjestelmiin. Niiden tarkoituksena on vähentää ns. virran sykintää tasasuuntauksen jälkeen koko kuormitusvirran kulkiessa reaktorin läpi. Sykinnällä tarkoitetaan [[tasasuuntaaja]]lta tulevassa tasavirrassa olevia jatkuvia harmonisia virtoja.{{selvennä|Mitä ovat harmoniset virrat?}} Reaktorin tarkoituksena on luoda korkea [[impedanssi]] harmonisille virroille, vähentää niiden suuruutta ja näin tasoittaa edelleen [[tasavirta]]a.<ref name="abb.fi1">[http://www.abb.fi/product/seitp321/02ee762576026a41c22570060039d68a.aspx?productLanguage=fi&country=FI ABB Oy - HVDC-tasoitusreaktori]</ref>
 
Tasoitusreaktorit ovat hyvin suuria käämityksen suuren kierroslukumäärän ja suuren sydämen takia, molemmat tekijät nostavat reaktorin impedanssin tarvittavalle tasolle.<ref name="abb.fi1"/> Tasoitusreaktorin [[induktanssi]] on myös hyvin suuri. Tämä on myös yksi tärkeistä tasavirtaa vakavoivista tekijöistä.
 
=== Yhteismuotokuristin ===
Rivi 83 ⟶ 87:
 
 
== Käyttötarkoituksia ==
 
Keloja käytetään mm. häiriönpoistoon sekä [[Elektroniikan suodattimet|ali- ja ylipäästösuotimina]], kuten kaiuttimen [[Jakosuodin,jakosuotimena]],
sekä magneettikentän luomiseen sähköllä.
 
Käyttökohteina mm. [[muuntaja|muuntajat]], [[laturi|laturit]], [[Kalastus|kalastaminen]] , [[sähkömagneetti]].
 
== Katso myös ==
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/wiki/Kela_(komponentti)”