Yliaaltojen ja tehokertoimen havainnointi laboratoriotöissä
Tarvainen, Jussi (2024)
2024
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024121837256
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024121837256
Tiivistelmä
Energiantuotanto ja sähköjärjestelmät ovat olleet suuressa murroksessa. Fossiilisten polttoaineiden väheneminen ja ilmaston lämpenemisen torjuminen ovat kasvattaneet uusiutuvan energiantuotannon osuutta nope-asti. Suomen valtion kestävän kasvun ohjelmaan sisältyvän vihreän siirtymän tavoitteena on tukea mm. fossiilisista polttoaineista luopumista. Uusiutuvassa energiantuotannossa hyödynnetään runsaasti tehoelektroniik-kaa, joka on lisääntynyt myös sähkön kulutuksen puolella.
Opinnäytetyön toimeksiantajana oli Jyväskylän ammattikorkeakoulu, JAMK. JAMKin opetussuunnitelma oli juuri uudistunut. Laboratoriotöiden rakenteen muuttuessa, niiden materiaaleja joudutaan päivittämään. Samassa yhteydessä tarkasteltiin myös asiasisällön ajantasaisuutta. Tehoelektroniikan lisääntymisestä sähkön tuotannossa ja kulutuksessa aiheutuu sähkönlaadullisia haasteita. Laboratoriotöiden kehittämistä tarkasteltiin nimenomaan sähkön laadun näkökulmasta. Työn edetessä aihe tarkentui yliaaltojen ja tehokertoimen havainnointiin.
JAMKin sähkön laadun laboratoriotyö oli aikaisemmin toteutettu hehkulampun, energiansäästölampun ja led-lampun vertailulla. Tutkimuksessa vertailtiin erilaisia led-lamppuja ja etsittiin kolme mahdollisimman erilaisilla sähkönlaadun ominaisuuksilla varustettua lamppua. Led-lamppujen erot olivat suurempia, kuin ennakkoon oli odotettu. Vertailun led-lampuista löytyi selkeitä sähkönlaadullisia eroja. Yksi lampuista erottui joukosta erinomaisilla sähkönlaadullisilla ominaisuuksillaan yhdistettynä energiatehokkuuteen.
Tutkimuksen tuloksena syntyi myös kaksi täysin uutta laboratoriotöihin mahdollisesti sisällytettävää osiota. Toisessa tutkitaan miten yliaallot voivat aiheuttaa nollajohtimeen suuren virran tilanteessa, jossa resistiivisellä kuormalla nollajohtimessa ei kulje lainkaan virtaa. Toisessa havainnoidaan yliaaltopitoisen virran mittauksen vaatimuksia mittalaitteilta.
Työstä saatiin ajankohtaista materiaalia sähkötekniikan laboratoriotöiden kehittämiseen. Sähkön laatu on tärkeä ja ajankohtainen aihe sähköinsinööreille. Sähkön tuotannon ja kulutuksen puolella tarvitaan uusia ratkaisuja käsillä oleviin ja tuleviin sähkön laadun haasteisiin. Sähkön laadun osaamista tarvitaan suunnittelussa, toteutuksessa, ylläpidossa ja vianhaussa.
Opinnäytetyön toimeksiantajana oli Jyväskylän ammattikorkeakoulu, JAMK. JAMKin opetussuunnitelma oli juuri uudistunut. Laboratoriotöiden rakenteen muuttuessa, niiden materiaaleja joudutaan päivittämään. Samassa yhteydessä tarkasteltiin myös asiasisällön ajantasaisuutta. Tehoelektroniikan lisääntymisestä sähkön tuotannossa ja kulutuksessa aiheutuu sähkönlaadullisia haasteita. Laboratoriotöiden kehittämistä tarkasteltiin nimenomaan sähkön laadun näkökulmasta. Työn edetessä aihe tarkentui yliaaltojen ja tehokertoimen havainnointiin.
JAMKin sähkön laadun laboratoriotyö oli aikaisemmin toteutettu hehkulampun, energiansäästölampun ja led-lampun vertailulla. Tutkimuksessa vertailtiin erilaisia led-lamppuja ja etsittiin kolme mahdollisimman erilaisilla sähkönlaadun ominaisuuksilla varustettua lamppua. Led-lamppujen erot olivat suurempia, kuin ennakkoon oli odotettu. Vertailun led-lampuista löytyi selkeitä sähkönlaadullisia eroja. Yksi lampuista erottui joukosta erinomaisilla sähkönlaadullisilla ominaisuuksillaan yhdistettynä energiatehokkuuteen.
Tutkimuksen tuloksena syntyi myös kaksi täysin uutta laboratoriotöihin mahdollisesti sisällytettävää osiota. Toisessa tutkitaan miten yliaallot voivat aiheuttaa nollajohtimeen suuren virran tilanteessa, jossa resistiivisellä kuormalla nollajohtimessa ei kulje lainkaan virtaa. Toisessa havainnoidaan yliaaltopitoisen virran mittauksen vaatimuksia mittalaitteilta.
Työstä saatiin ajankohtaista materiaalia sähkötekniikan laboratoriotöiden kehittämiseen. Sähkön laatu on tärkeä ja ajankohtainen aihe sähköinsinööreille. Sähkön tuotannon ja kulutuksen puolella tarvitaan uusia ratkaisuja käsillä oleviin ja tuleviin sähkön laadun haasteisiin. Sähkön laadun osaamista tarvitaan suunnittelussa, toteutuksessa, ylläpidossa ja vianhaussa.