Kolmivaihemoottori ja -generaattori

Ensimmäisessä luvussa esiteltiin tasavirtamoottorin toimintaa. Sitä yleisemmin käytettävä sähkömoottorityyppi on kolmivaihemoottori, joka voidaan rakentaa käämeistä, johtimista ja magneetista. Kolmivaihemoottorin saa pyörimään sen käämeihin syötetty vaihtovirta. Eri käämeissä sähkövirta saa huippuarvonsa vuorotellen, joten käämien magneettikentät kohdistavat keskellä olevaan magneettiin vuorotellen vääntövaikutuksen. Oheisessa videossa näet kolmivaihemoottorille ominaisen käämien asettelun. Moottorin pyörivää osaa havainnollistaa kompassin neula.

Kolmivaihevirtaa tuotetaan kolmivaihegeneraattorissa, joka on rakenteeltaan vastaava mutta toiminnaltaan käänteinen kuin kolmivaihemoottori. Pyörivän magneetin ympärillä siinäkin on tasavälein kolme käämiä. Generaattorissa magneettia pyöritetään mekaanisesti, jolloin käämeihin indusoituu vaihtojännite, joka saavuttaa huippuarvonsa vuorotellen eri käämeissä. Kolmen käämin jännitteet ovat siis eri vaiheissa keskenään. Kuvan mukaisessa symmetrisessä asetelmassa vaihe-ero kaikkien käämien välillä on kolmasosa jaksonajasta.


Jo sähköverkkojen rakentamisen alkuvaiheessa 1800-luvun lopulla havaittiin käytännössä kustannustehokkaimmaksi, että jo voimaloissa tuotetaan kolmivaihevirtaa sen sijaan, että jokaisessa sähkömoottorissa jaettaisiin yksi vaihtovirta kolmeen eri vaiheessa olevaan virtaan. Tästä on muodostunut maailmanlaajuinen standardi: kaikissa voimalaitoksissa tuotetaan sähköä lähes pelkästään kolmivaihevirtana. Merkittävimmän poikkeuksen muodostavat aurinkovoimalat, joissa aurinkopaneelit tuottavat tasavirtaa. Se muunnetaan erikseen kolmivaihevirraksi ennen sähköverkkoon syöttämistä.