Trofazna struja

Trofazna struja je sustav triju izmjeničnih, sinusoidno promjenljivih električnih struja koje su vremenski jedna prema drugoj fazno pomaknute. To je najčešće korišteni oblik višefaznih sustava struja i napona, što je jedno od najznačajnijih otkrića Nikole Tesle i na kojem se danas temelji proizvodnja, prijenos, raspodjela i uporaba električne energije. Okretna magnetska polja prijeko potrebna za rad električnih generatora i električnih motora stvaraju se primjenom višefaznih struja. Trofazni sustav napona, koji tjera trofazne struje, dobiva se iz trofaznoga sinkronoga generatora u kojem su smještena tri fazna namota, prostorno razmaknuta za 120° i međusobno povezana u jednoj točki (zvjezdište). U svakom od tih triju namota induciraju se električni naponi jednake amplitude i frekvencije, međusobno fazno (vremenski) pomaknuti za jednu trećinu perioda, odnosno za 120° ili 2π/3 radijana. Za tehničku primjenu važno je da je trofazni sustav simetričan, to jest da su sve električne struje i naponi jednake amplitude, frekvencije i međusobnoga faznog pomaka. Tada je zbroj svih triju struja ili svih triju napona jednak nuli, što omogućuje da se električna energija prenosi trofaznim vodovima sa samo tri vodiča, umjesto njih šest, koliko bi ih trebalo kada bi postojala tri nepovezana strujna kruga. Ako se, zbog specifičnosti primjene, opterećenja po fazama razlikuju, rabi se i četvrti, takozvani neutralni vodič, kojim tada teče struja razlike. Osim iz trofaznih sinkronih generatora, trofazni naponi i struje mogu se dobiti i primjenom suvremenih energetskih elektroničkih pretvarača, koji pretvaraju istosmjerni napon (obično iz akumulatorske baterije) u trofazni. Takvi uređaji rabe se u slučaju kvara kao rezervni izvori izmjeničnoga napona za potrošače od posebne važnosti (bolnice, banke, zračne luke).
Trofazna struja namijenjena je za trošila veće električne snage (od 1 do 2 kW), koja su ekonomičnija od trošila manje snage (na primjer trofazni elektromotori, trofazne peći), a spajaju se na sve tri faze. Na trofazni napon mogu se priključiti i jednofazna trošila u kućanstvu (rasvjeta, kućanski aparati), spajanjem na jednu od triju faza (oznake faza L1, L2 i L3) i na neutralni vodič (oznaka N). 

Električni motor ili elektromotor

Električni motor ili elektromotor je stroj koji pretvara električnu energiju u mehanički rad. Dvije su glavne vrste električnih motora: motor za istosmjernu struju i motor za izmjenične struje. Na temelju spoznaja o djelovanju magnetskih polja silom na električni vodič kojim teče električna struja, prvi je poznat od 1833., a napajao se istosmjernom strujom iz baterije galvanskih ćelija. Izumi motora za izmjenične struje povezani su s primjenama višefaznih sustava struja i napona te okretnih magnetskih polja, za što je najzaslužniji Nikola Tesla, a u uporabi su od 1888. 

Okretno polje

Okretno polje ili rotacijsko polje je magnetsko ili električno polje koje se vrti oko neke osi. Takva polja u električnim strojevima nastaju vrtnjom rotora na kojem se nalaze magneti (na primjer u sinkronim strojevima) ili napajanjem dvaju ili više prostorno razmaknutih statorskih namota višefaznim električnim strujama (na primjer u asinkronim strojevima). Tako na primjer za stvaranje kružnoga okretnoga magnetskoga polja statorski namoti trofaznoga dvopolnoga asinkronoga motora trebaju biti međusobno jednaki, prostorno razmaknuti za 120°, a njima trebaju teći trofazne struje međusobno fazno (vremenski) pomaknute za 120°. Vektori magnetske indukcije triju statorskih namota vremenski su promjenljivi, ali je njihov zbroj stalan, čime se stvara okretno polje stalne amplitude, koje ima stalnu brzinu vrtnje, ovisnu o frekvenciji struje i broju magnetskih polova. Nikola Tesla je (1882.) izumio i primijenio okretno polje stvoreno višefaznim strujama, a (1883.) izradio je model asinkronoga motora. Na istom načelu (više prostorno razmaknutih namota na pravcu kroz koje protječu fazno pomaknute struje) nastaju linearno gibajuća magnetska polja. Takva su polja osnova rada linearnih sinkronih i asinkronih motora u primjeni za lebdeća pružna vozila na magnetskom jastuku. 

Teslin transformator

Teslin transformator, rezonancijski transformator ili Teslina zavojnica je transformator za proizvodnju visokoga napona (do nekoliko milijuna volti) i izmjenične struje visokih frekvencija (10 do 300 kHz) koji je izumio Nikola Tesla 1891. Primar Teslina transformatora sastoji se od električne zavojnice načinjene od žice s malo zavoja, visokonaponskog električnoga kondenzatora i iskrišta. Frekvencija titranja titrajnoga strujnoga kruga primara ovisi o električnom kapacitetu kondenzatora i o induktivnosti zavojnice. Sekundarna zavojnica ima vrlo velik broj zavoja od tanke žice, a nalazi se unutar primarne zavojnice kako bi prijenos energije bio što bolji. Zavojnice ne sadrže željeznu jezgru jer bi s njom, zbog visokih frekvencija Tesline struje, gubitci energije bili veliki. Električni se kondenzator električki nabija do napona od nekoliko kilovolta s pomoću izvora izmjenične struje, najčešće s pomoću transformatora. Kada je kondenzator električki nabijen, strujni krug primara zatvara se preko iskrišta, kondenzator se prazni i nastaje visokofrekventno titranje (punjenje i pražnjenje kondenzatora kroz zavojnicu), a magnetsko polje primarne zavojnice inducira napon u sekundarnoj zavojnici. Visoki naponi u Teslinu transformatoru stvaraju snažne iskre ili duge pramenove svjetlosti ako se na vrh sekundarne zavojnice stavi metalni prsten ili toroid, a mogu se pojaviti i drugi učinci, na primjer u blizini sekundara u Geisslerovim cijevima nastaje luminiscencija, i kad one nisu povezane vodičima sa sekundarom. [10]

Teslina struja

Teslina struja je visokofrekventna izmjenična električna struja nastala u sekundarnom strujnom krugu Teslina transformatora. Primjenjivala se u medicinskoj elektroterapiji (darsonvalizacija; prema francuskom fizičaru koji ju je koristio Jacques-Arsène d’Arsonval) jer električna struja frekvencije veće od 10 000 Hz ne izaziva kontrakcije mišića. Nazvana je po Nikoli Tesli. 

Bežični prijenos energije

Bežični prijenos energije ili bežično slanje energije je proces koji se odvija u bilo kojem sustavu gdje se električna energija prenosi od izvora do trošila, bez spajanja istih u električni krug. Bežični prijenos je savršen u slučajevima kada je potreban trenutan ili stalan prijenos energije, ali je spajanje žicama nezgodno, opasno ili nemoguće. Iako su osnovni principi u uba slučaja povezani, ovaj prijenos se razlikuje od bežičnog prijenosa informacija (kao na primjer u radiju), gdje je postotak energije koji je zaprimljen jedino bitan ako postane premali da bi se razlučio signal. S bežičnim prijenosom energije, učinkovitost je važniji uvjet što stvara važne razlike između ovih dviju tehnologija.

Teslina turbina

Teslina turbina je turbina bez lopatica, koju je otkrio Nikola Tesla 1913. Umjesto lopatica ona koristi djelovanje graničnih slojeva između fluida (plinovi, tekućine, pare) i višestrukih vrhova glatkih diskova. Granični dijelovi fluida djeluju na diskove zbog viskoznosti (trenje fluida) i privlačnih sila slojeva diska i fluida. Kako rotor nema lopatica, niti bilo kakvih isturenih dijelova, on je veoma čvrst. Teslina turbine bi trebala imati vrlo mali razmak izmedu diskova, najviše 0,4 mm i površina treba biti vrlo glatka. U Teslino vrijeme se nisu mogli naći takvi materijali za vrlo tanke diskove, budući su se pod opterećenjem iskrivljavali i deformirali, i zato Teslina turbina nije doživjela tržišni uspjeh. Još uvijek se danas ispituju načini primjene Tesline turbine, čak i postoji od 2010. i konstrukcija za vjetroelektrane.[14] Prednost leži u korištenju za male snage turbina. Teslina želja je bila iskoristiti njegovu turbinu za korištenje geotermalne energije. 

Izvor: Wikipedia

Advertisements