Tek.no

Guide

Elektronikkens verden – Del 2

22 Mai 2011 14:00

Litt teori om vekselspenning

Det er vekselspenning som befinner seg i huset ditt. Med vekselspenning mener vi at spenningen bytter pol. Det ene millisekundet kan den ene kabelen være positiv, det andre millisekundet er den negativ. Den norske standarden for vekselspenning er 230 V, 50 Hz. Det siste tallet betyr at spenningen har samme polaritet 50 ganger hvert sekund

Om du måler med et multimeter i stikkontakten din og finner ut at du faktisk har 247 V tilgjengelig, er det ikke noe galt. Din strømleverandør er faktisk ikke pliktig til å levere 230 V konstant, men de har en margin på ±10 %. Dette betyr at alt elektrisk utstyr i huset ditt som er merket ”230 V” faktisk må ha muligheten til å fungere prikkfritt i spenninger mellom 209 V og 253 V. For å ikke gjøre ting unødvendig tungvint, vil vi heretter oppgi dette som 230 V.

Spenningen skifter pol 50 ganger i sekundet. I omtrent 10 ms vil strømmen følge de røde pilene på bildet, og i de neste 10 ms vil den følge de blå.

Dette er en sinuskurve, det grafiske bildet av hvordan spenningen beveger seg. Dette er et helt vanlig koordinatsystem med tiden på X-aksen og spenningen på Y-aksen. Selv om spenningen beveger seg under nullpunktet, betyr ikke det at spenningen blir trukket tilbake. Dette kan sammenlignes med en bil; Du kjører i 30 km/t, sakner farten, og rygger tilbake i samme hastighet. Selvom du rygger, kjører du fortsatt i 30 km/t.

Verdiene vi nå skal forklare er "effektivverdi" og "amplitudeverdi". For å gjøre ting lettere, både forklaringsmessig og forståelsesmessig, vil vi vippe den ene halvperioden av sinusen opp over nullpunktet. Spenningen er fortsatt den samme som den var på forrige bilde, men det blir lettere å se det vi nå skal forklare om vi snur sinusen på denne måte.

Som nevnt er det 230 V som befinner seg i de fleste hus i Norge, men dette betyr ikke at det er 230 V som er toppen av sinusen. Som du ser er det store gap mellom sinusperiodene, noe som er et tap. For å kompensere for dette må toppen av sinusen ligge mye høyere enn spenningen man skal få ut.

Som bildet illustrerer må vi i teorien etterfylle gapene med toppen av sinusperioden. Dette betyr at toppen av sinusen vil ligge høyere enn spenningen man har ut, også kjent som en peakverdi. Tallet man må regne med for å kompensere for dette, er kvadratroten av 2, altså tilnærmet 1.41. Effektivverdien er den spenningen man får ut, mens amplitudeverdien er toppen av sinusen.

Amplitudeverdi = effektivverdi * 1,41
230 * 1.41 = 325 V

Effektivverdi = amplitudeverdi / 1.41
325 / 1.41 = 230 V

Dette blir tatt hensyn til av alle måleinstrumenter, selv om den høyeste spenningen i veggen din er 325 V, viser multimeteret 230 V. Men, det er viktig å huske dette når vi skal jobbe med kondensatorer, tenker man ikke på aplitudeverdi blir det kluss i regnestykkene. En kondensator vil alltid lade seg opp til toppen av sinusen, noe som fører til at vi fort kan få flere volt ut enn det vi hadde disponibelt opprinnelig.