Vahelduvvool

Vahelduvvooluks nimetatakse elektrivoolu, mille suund ja tugevus perioodiliselt muutuvad.

Tänapäeva elektrijaotusvõrkudes on üldjuhul ülekantav elektrivool 3 faasiline vahelduvvool. Alalisvoolu kasutatakse seal, kus on vaja võrgust sõltumatut toiteallikat – akut autol või taskutelefonis, toiteelementi käe- või seinakellas. Alalisvooluga töötab enamus elektertranspordi vahendeid – elektrirong, tramm, trollibuss ja elektriauto. Elektrienergia saadakse nende jaoks aga vahelduvvooluvõrgust (veoalajaamade või laadijate kaudu) ja muundatakse veoajamites tagasi veomootoritele sobiva sagedusega vahelduvvooluks. Alalisvoolu veomootorites toimub vaheldamine mehaanilise kommutaatoriga, vahelduvvoolu veomootorite korral kasutatakse vaheldamiseks pöördemomendi reguleerimiseks sobivat vaheldit või sagedusmuundurit. Alalisvooluga töötavad ka elektrokeemilised ja galvaanikaseadmed ja valgusdioodlambid. Vahelduvvoolu saamiseks enamkasutatav on siinuspinge, raadiotehnikas kasutatakse näiteks ka saehammaspinget.

Vahelduvvoolu eelised

Elektrienergia tootmise, jaotamise ja tarbimise seisukohalt on vahelduvvoolul alalisvoolu ees rida eeliseid:

• vahelduvvoolugeneraatorite jõuahelad on kontaktivabad – seal puudub vajadus voolu ülekandeks pöörlevalt rootorilt
• vahelduvpinge lihtne muundamine trafoga kõrgepingeliseks ja tagasi vähendab oluliselt ülekandekadusid elektrivõrkudes
• vahelduvvoolumootorid on lihtsamad, odavamad ja töökindlamad kui alalisvoolumootorid; alates XX sajandi viimasest veerandist aga sagedusmuundurite abil ka samahästi reguleeritavad.

Vahelduvvoolu puudused

• Võimsusteguri korrigeerimise vajadus ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise vajadus ülekandekadude vähendamiseks
• Pidurdusenergia võrku tagastamise ehk rekuperatiivpidurduse kasutamise keerukus elektriajamites
• Pingekvaliteedi tagamise keerukus mittelineaarsete koormuste korral.

Nimetatud põhjustel ja jõuelektroonika kiire arengu tõttu on alates XX sajandi lõpust hakatud tööstus- ja transpordirakendustes (kraanad, tööstusrobotid, jms.) üha enam kasutama alalisvoolu. Paljud suurema võimsusega vahelduvvooluajamite sagedusmuundurid võimaldavad lülitamist alalisvooluvõrku (vt. ABB Industrial Multidrives).

Vahelduvvoolu iseloomustavad põhisuurused

• elektromotoorjõu hetkväärtus, efektiivväärtus ja amplituudväärtus
• pinge hetkväärtus, efektiivväärtus ja amplituudväärtus
• voolutugevuse hetkväärtus, efektiivväärtus ja amplituudväärtus
• sagedus
• periood

Vahelduvvoolust veel

Meil on vooluvõrgus sagedus 50 Hz, aga igal pool see pole nii. Ameerikas on sagedus 60 Hz ning lennukitel ja laevadel kasutatakse sagedust 400 Hz, kuna suurema sagedusega kaasnevad väiksemad seadmed. See tähendab ka väiksemat massi ning lennukite puhul on seadmete mass üsna oluline, sest iga kilogramm maksab. Vahelduvvoolu sagedust kasutatakse ka asünkroonmootorite pöörlemissageduse muutmiseks. Selliseid seadmeid, mis muudavad vahelduvvoolu sagedust, kutsutakse sagedusmuunduriteks. Mida suurem on asünkroonmootorisse antav sagedus, seda kiiremini pöörleb mootori rootor. Öeldakse ka, et elektrimootori pöörlemissagedus kasvab lineaarselt vahelduvvoolu sagedusega. See tähendab, et kui meil on mootor, mis normaalse vooluvõrgust saadava elektrivooluga teeb 2800 pööret minutis, siis sageduse suurendamisel kaks korda suureneb ka mootori pöörete arv kaks korda, seega siis 5600 pöördeni minutis. Sagedusmuundurid võimaldavad voolu sagedust muuta laiades piirides, näiteks Siemensil 0–650 Hz.

Vaata ka

• Alalisvool
• Nikola Tesla
• Kolmefaasiline toitesüsteem