AC-kring: 5 belangrike faktore wat daarmee verband hou

Besprekingspunte

Inleiding tot AC Circuit

AC staan ​​vir wisselstroom. As die vloei van lading vanaf 'n energiebron periodiek verander, sal daar na die stroombaan verwys word as 'n WS-kring. Die spanning en stroom (beide grootte en rigting) van 'n WS-kring verander met tyd.

WS-kring kom met bykomende weerstand teen stroomvloei na vore, aangesien impedansie en reaktansie ook in WS-kringe teenwoordig is. In hierdie artikel sal ons drie elementêre dog belangrike en fundamentele WS-bane bespreek. Ons sal die spanning- en stroomvergelykings, fasordiagramme, drywingsformate daarvoor uitvind. Meer ingewikkelde dog basiese stroombane kan van hierdie stroombane afgelei word, soos – Series RC Circuits, Series LC circuits, Series RLC circuits, ens.

Wat is DC Circuit? Kom meer te wete oor KCL, KVL! Kliek hier!

Belangrike terminologieë wat verband hou met AC Circuit

Om die WS-stroombaan te ontleed en dit te bestudeer, verg basiese kennis van elektriese ingenieurswese. Sommige van die terminologieë wat gereeld gebruik word, word hieronder vir verwysings aangeteken. Bestudeer hulle kortliks voordat jy die AC-stroombaanfamilie verken.

  • amplitude: Krag vloei in die WS-kring in die vorm van sinusvormige golwe. Amplitude verwys na die maksimum grootte van die golf wat in beide die positiewe en negatiewe domeine bereik kan word. Die maksimum grootte word voorgestel as Vm en Im (vir spanning en stroom, onderskeidelik).
  • afwisseling: Sinusvormige seine het 'n tydperk van 360o. Dit beteken die golf herhaal homself na 'n 360o tydsverloop. Die helfte van hierdie siklus word na verwys as afwisseling.
  • Oombliklike waarde: Grootte van spanning en stroom wat op enige tydstip gegee word, staan ​​bekend as oombliklike waarde.
  • Frekwensie: Frekwensie word gegee deur die aantal siklusse wat geskep word deur 'n golf in een tweede keer. Die eenheid van frekwensie word gegee deur Hertz (Hz).
  • Tydsperiode: Tydperiode kan gedefinieer word as die tydsduur wat 'n golf neem om een ​​volle siklus te voltooi.
  • Golfvorm: Golfvorm is die grafiese voorstelling van die voortplanting van golwe.
  • RMS waardes: RMS-waarde beteken die 'root mean square'-waarde. RMS-waarde van enige WS-komponente verteenwoordig die GS-ekwivalente waarde van die hoeveelheid.

Suiwer Resistiewe AC-kring

As 'n WS-kring slegs uit 'n suiwer weerstand bestaan, sal daardie stroombaan as Suiwer Resistiewe WS-kring genoem word. Daar is geen induktor of kapasitor betrokke by hierdie tipe AC stroombaan. In hierdie stroombaan bly die krag opgewek deur die weerstand en die energiekomponente, spanning en strome, in 'n identiese fase. Dit verseker dat die styging van spanning en stroom vir die piekwaarde of die maksimum waarde op dieselfde tyd plaasvind.

Suiwer Resistiewe AC-kring
Suiwer Resistiewe AC-kring

Kom ons neem aan die bronspanning is V, die weerstandswaarde is R, die stroom wat deur die stroombaan vloei is I. Weerstand is in serie gekoppel. Die onderstaande vergelyking gee die spanning van die stroombaan.

V = Vm Sinωt

Nou, uit Ohm se wet, weet ons dat V= IR, of I = V/R

So, die huidige wat ek sal wees,

Ek = (Vm / R) Sinωt

Of, ek = ekm Sinωt; ekm =Vm /R

Die stroom en spanning sal die maksimum waarde vir ωt = 90 hêo.

Fasordiagram van 'n suiwer resistiewe stroombaan

As ons die vergelykings waarneem, kan ons aflei dat daar geen faseverskil tussen die stroombaan se stroom en spanning is nie. Dit beteken dat die fasehoekverskil tussen die twee energiekomponente nul sal wees. Daar is dus geen vertraging of leiding tussen spanning en stroom van die suiwer resistiewe WS-kring nie.

Fasordiagram van suiwer weerstandskring

Krag in 'n suiwer resistiewe stroombaan

Soos vroeër genoem, bly stroom en spanning in dieselfde fase in die stroombaan. Die drywing word gegee as 'n vermenigvuldiging van spanning en huidige. Voorgestel vir WS-kringe, word die oombliklike waardes van spanning en stroom in ag geneem wat bedoel is vir die berekening van drywing.

Dus, krag kan geskryf word as - P = Vm Sonde * Im Sinωt.

Of, P = (Vm * Ekm /2) * 2 Sinω2t

Of, P = (Vm /√2) * (Im/ √2) * (1 – Cos2ωt)

Of, P = (Vm /√2) * (Im/ √2) – (Vm /√2) * (Im/ √2) * Cos2ωt

Nou vir gemiddelde krag in wisselstroomkring,

P = Gemiddeld van [(Vm /√2) * (Im/ √2)] – Gemiddeld van [ (Vm /√2) * (Im/ √2) * Cos2ωt]

Nou, Cos2ωt kom as nul.

So, die krag kom soos – P = Vrms *Irms.

Hier staan ​​P vir gemiddelde drywing, Vrms staan ​​vir wortel gemiddelde vierkante spanning, en Irms staan ​​vir wortel gemiddelde kwadraat waarde van stroom.

Suiwer kapasitiewe AC-kring

 As 'n WS-kring slegs uit 'n suiwer kapasitor bestaan, sal daardie stroombaan as suiwer kapasitiewe WS-kring genoem word. Daar is geen weerstand of induktor betrokke by hierdie vorm van AC stroombaan. 'n Tipiese kapasitor is 'n passiewe elektriese toestel wat elektriese energie in 'n elektriese veld stoor. Dit is 'n twee-terminale toestel. Kapasitansie staan ​​bekend as die effek van die kapasitor. Kapasitansie het 'n eenheid – Farad(F).

Suiwer kapasitiewe stroombaan

Wanneer spanning oor die kapasitor aangebring word, word die kapasitor gelaai, en na 'n rukkie begin dit ontlaai wanneer die spanningsbron weggeneem word.

Kom ons neem aan dat die bronspanning V is; die kapasitor het 'n kapasitansie van C, is die stroom wat deur die stroombaan vloei I.

Die onderstaande vergelyking gee die spanning van die stroombaan.

V = Vm Sinωt

Die kapasitor se lading word gegee deur Q =CV, en I = dQ / dt gee die stroom binne die stroombaan.

So, I = C dV/dt; as I = dQ/dt.

Of, I = C d (Vm Sinωt)/dt

Of, I = Vm C d (Sinωt) / dt

Of, I = ω Vm C Koste.

Of, ek = [Vm /(1/ωC)] sin (ωt + π/2)

Of, ek = (Vm / Xc) * sin (ωt + π/2)

Xc staan ​​bekend as die reaktansie van die WS-kring (spesifiek die kapasitiewe reaktansie). Die maksimum stroom sal waargeneem word wanneer (ωt + π/2) = 90o.

So, die Im = Vm / Xc

Fasordiagram van suiwer kapasitiewe stroombaan

Deur die vergelykings waar te neem, kan ons aflei dat die stroombaan se spanning met 'n hoek van 90 grade oor die stroomwaarde lei. Die fasediagram van die stroombaan word hieronder gegee.

Fasordiagram van kapasitiewe stroombaan

Krag in 'n suiwer kapasitiewe stroombaan

Soos vroeër genoem, het die spanningsfase 'n voorsprong oor stroom met 90 grade in die stroombaan. Die drywing word gegee as 'n vermenigvuldiging van spanning en stroom. Vir AC stroombane berekeninge, word die oombliklike waardes van spanning en stroom in ag geneem wat bedoel is vir die berekening van drywing.

Dus, drywing vir hierdie stroombaan kan geskryf word as – P = Vm Sonde * Im Sonde (ωt + π/2)

Of, P = (Vm * Ekm * Sinωt * Cosωt)

Of, P = (Vm /√2) * (Im/ √2) * Sin2ωt

Of, P = 0

Dus uit die afleidings kan ons sê dat die gemiddelde drywing van die kapasitiewe stroombaan nul is.

Suiwer induktiewe wisselstroomkring

 As 'n WS-kring slegs uit 'n suiwer induktor bestaan, sal daardie stroombaan as suiwer induktiewe WS-kring genoem word. Daar is glad nie weerstande of kapasitore is betrokke by hierdie tipe WS-kring. 'n Tipiese induktor is 'n passiewe elektriese toestel wat elektriese energie in die magnetiese velde stoor. Dit is 'n twee-terminale toestel. Induktansie staan ​​bekend as die effek van die induktor. Induktansie het 'n eenheid – Henry(H). Die gestoorde energie kan ook as stroom na die stroombaan teruggestuur word.

Suiwer induktiewe stroombaan

Kom ons neem aan dat die bronspanning V is; die induktor het 'n induktansie van L, die stroom wat deur die stroombaan vloei is I.

Die onderstaande vergelyking gee die spanning van die stroombaan.

V = Vm Sinωt

Die geïnduseerde spanning word gegee deur – E = – L dI/dt

So, V = – E

Of, V = – (- L dI/dt)

Of, Vm Sinωt = L dI/dt

Of, dI = (Vm/L) Sinωt dt

Nou, deur integrasie aan beide kante toe te pas, kan ons skryf.

Of, ∫ dI = ∫ (Vm/L) Sinωt dt

Of, I = (Vm/ ωL) * (- Cosωt)

Of, I = (Vm/ωL) sin (ωt – π/2)

Of, I = (Vm/XL) sin (ωt – π/2)

Hier, XL = ωL en staan ​​bekend as induktiewe reaktansie van die stroombaan.

Die maksimum stroom sal waargeneem word wanneer (ωt – π/2) = 90o.

So, die Im = Vm / XL

Fasordiagram van suiwer induktiewe stroombaan

Deur die vergelykings waar te neem, kan ons aflei dat die stroombaan met 'n hoek van 90 grade oor die spanningswaarde lei. Die fasediagram van die stroombaan word hieronder gegee.

Fasordiagram vir induktiewe stroombaan

Krag in 'n suiwer induktiewe stroombaan

Soos vroeër genoem, het 'n stroomfase 'n voorsprong oor spanning met 90 grade in die stroombaan. Die drywing word gegee as 'n vermenigvuldiging van spanning en stroom. Vir AC-stroombane word die oombliklike waardes van spanning en stroom in ag geneem wat gebruik word vir die berekening van drywing.

Dus, drywing vir hierdie stroombaan kan geskryf word as – P = Vm Sonde * Im Sonde (ωt – π/2)

Of, P = (Vm * Ekm * Sinωt * Cosωt)

Of, P = (Vm /√2) * (Im/ √2) * Sin2ωt

Of, P = 0

Dus, uit die afleidings, kan ons sê dat die induktiewe stroombaan se gemiddelde drywing nul is.

Laat 'n boodskap

Jou e-posadres sal nie gepubliseer word nie. Verpligte velde gemerk *

Scroll na bo