Virtausanalyysin

Virtausanalyysi on sähkökäyttöisten järjestelmien sähkövirran ominaisuuksien systemaattista tutkimista. Siinä tarkastellaan sekä tasavirta- (DC) että vaihtovirta- (AC) järjestelmien virran ilmiöitä signaalin muodon, arvon ja ajallisen muutoksen näkökulmasta. Virtausanalyysi kattaa sekä yksittäisten komponenttien että koko järjestelmän käyttäytymisen, ja sitä käytetään suunnittelussa, tehonhallinnassa sekä sähköverkkojen laadun arvioinnissa. Keskeisiä mittauskohteita ovat virran aikamuutokset i(t), RMS-arvo, huippuarvot sekä harmonisten komponenttien osuus ja reaktiivinen virta.

Menetelmät: Virta-analyyysi hyödyntää sekä aikadomainin analyysin että taajuusanalyysin (esimerkiksi Fourier-analyysi) sekä transienttianalyysiä. Sinusoidisessa tilassa voidaan käyttää phasor-malleja, kun virtiiri on tasainen, mutta transientteja tarkastellaan kytkennöissä, oikosuluissa ja ylikuormituksissa. Mittauksessa käytetään virta- ja nykyantureita (esim. Hall-efektisensorit), oskilloskooppia sekä teho- ja laadunmittauslaitteita, ja laskennallisessa työssä hyödynnetään mallintamista ja simulointia (esim. SPICE).

Sovellukset: Virtausanalyysi tukee sähköverkkojen suunnittelua ja valvontaa, tehoelektroniikan laitteiden suunnittelua, moottorinohjausta sekä energianhallintaa. Lisäksi sitä käytetään vika- ja tilanmäärityksessä sekä suojalaitteiden asetusten optimoinnissa ja laadunvarmistuksessa (esim. THD-arvot).

Rajoitteet ja haasteet: Mittausolosuhteet, suuret sähkömagneettiset häiriöt, korkeat jännitteet, mittauslaitteiden kalibrointi ja mallinnuksen epävarmuus voivat vaikuttaa tuloksiin. Riittävä suojelu ja huolellinen datankäsittely ovat välttämättömiä.