Hogyan lehet megtalálni a tápfeszültséget egy AC áramkörben

A váltakozó áramú tápellátás nem ugyanaz, mint az egyenáram. Mindenki tudja, hogy az egyenáram képes felmelegíteni egy aktív R terhelést. És ha egy C kondenzátort tartalmazó áramkört egyenárammal kezdünk feszültség alá helyezni, amint az fel van töltve, ez a kondenzátor nem vezet tovább áramot az áramkörön.

Az L tekercs egy egyenáramú áramkörben általában mágnesként viselkedhet, különösen, ha ferromágneses magot tartalmaz. Ebben az esetben az aktív ellenállású tekercsvezeték semmiben sem különbözik a tekercsel sorba kapcsolt R ellenállástól (és a tekercs vezeték ohmos ellenállásával azonos névleges névleges érték).

Akárhogy is, egy egyenáramú áramkörben, ahol a terhelés csak passzív elemekből áll, átmeneti folyamatok szinte azonnal véget érnek, amint elkezd etetni, és már nem mutatkoznak.

Váltakozó áramú és meddő elemek

Ami a váltóáramú áramkört illeti, abban a tranziensek a legfontosabbak, ha nem a döntő jelentőségűek, és az ilyen áramkör minden olyan eleme, amely nemcsak hő vagy mechanikai munka formájában képes energiát disszipálni, hanem a legkevésbé. Az elektromos vagy mágneses mező formájában felhalmozódó energia befolyásolja az áramerősséget, egyfajta nemlineáris választ okozva, amely nemcsak az alkalmazott feszültség amplitúdójától függ, hanem az áthaladó áram frekvenciájától is.

Így váltakozó árammal a teljesítmény nemcsak hő formájában disszipálódik az aktív elemeken, hanem az energia egy része egymás után felhalmozódik, majd visszakerül az áramforráshoz. Ez azt jelenti, hogy a kapacitív és induktív elemek ellenállnak a váltakozó áram áthaladásának.

Az áramkörben szinuszos váltóáram A kondenzátor először a periódus feléig töltődik, majd a következő félperiódusban lemerül, visszavezeti a töltést a hálózatba, és így tovább a hálózati szinuszhullám minden felében. A váltakozó áramú áramkörben lévő tekercs az időszak első negyedében mágneses teret hoz létre, és a következő negyedben ez a mágneses tér csökken, és az energia áram formájában visszatér a forráshoz. Így viselkednek a tisztán kapacitív és tisztán induktív terhelések.

Tisztán kapacitív terhelés esetén az áram a hálózati szinuszhullám periódusának negyedével, azaz trigonometrikusan nézve 90 fokkal vezeti a feszültséget (amikor a kondenzátor feszültsége eléri a maximumot, a rajta áthaladó áram nulla , és amikor a feszültség kezd átlépni a nullát, az áram a terhelő áramkörben maximális lesz).

Tisztán induktív terhelés esetén az áram 90 fokkal elmarad a feszültségtől, vagyis a szinuszos periódus negyedével (amikor az induktivitásra alkalmazott feszültség maximális, az áramerősség csak növekedni kezd). Tisztán aktív terhelés esetén az áram és a feszültség egyetlen pillanatban sem marad el egymástól, vagyis szigorúan fázisban vannak.

Teljes, meddő és aktív teljesítmény, teljesítménytényező

Kiderül, hogy ha a váltóáramú áramkör terhelése nem teljesen aktív, akkor reaktív komponensek szükségszerűen jelen vannak benne: azok, amelyek transzformátorok és elektromos gépek tekercseinek induktív komponensével rendelkeznek, kondenzátorok és más kapacitív elemek kapacitív komponenssel, akár csak a vezetékek induktivitása stb. .n.

Ennek eredményeként egy váltakozó áramú áramkörben a feszültség és az áram fázison kívül van (nem ugyanabban a fázisban, vagyis maximumuk és minimumuk nem esik egybe a maximummal – a maximummal, a minimum pedig pontosan a minimummal) és mindig van némi késés az áramban a feszültségtől egy bizonyos szöggel, amit általában phi-nek neveznek. A phi koszinusz nagyságát pedig ún teljesítménytényező, mivel a phi koszinusz valójában a terhelési körben visszafordíthatatlanul felhasznált R aktív teljesítmény és a terhelésen szükségszerűen áthaladó S teljes teljesítmény aránya.

A váltakozó áramú feszültségforrás az S összteljesítményt szolgáltatja a terhelő áramkörnek, ennek egy része az időszak minden negyedében visszakerül a forráshoz (azt a részt, amely vissza-visszatér, az ún. reaktív komponens Q), egy részét pedig P aktív teljesítmény formájában fogyasztják el – hő vagy mechanikai munka formájában.

Ahhoz, hogy a reaktív elemeket tartalmazó terhelés rendeltetésszerűen működjön, teljes teljesítményű elektromos energiaforrásról kell táplálni.

Hogyan számítsuk ki a látszólagos teljesítményt AC áramkörben

A váltakozó áramkörben a terhelés teljes S teljesítményének méréséhez elegendő az I áramot és az U feszültséget megszorozni, vagy inkább azok átlagos (effektív) értékét, amelyeket könnyű mérni váltakozó áramú voltmérővel és ampermérővel ( ezek az eszközök pontosan az átlagos, effektív értéket mutatják, ami egy kétvezetékes egyfázisú hálózatnál kisebb, mint az amplitúdó 1,414-szerese). Így tudni fogja, mennyi áram jut a forrástól a vevőhöz. Az átlagértékeket azért vesszük, mert egy hagyományos hálózatban az áram szinuszos, és másodpercenként meg kell kapnunk az elfogyasztott energia pontos értékét.

Hogyan számítsuk ki az aktív teljesítményt egy váltakozó áramú áramkörben

Ha a terhelés tisztán aktív jellegű, például egy nikrómból készült fűtőtekercs vagy egy izzólámpa, akkor egyszerűen megszorozhatja az ampermérő és a voltmérő leolvasását, ez lesz az aktív energiafogyasztás P. De ha a terhelés aktív-reaktív jellegű, akkor a számításhoz ismerni kell a koszinusz phi-t, azaz a teljesítménytényezőt.

Speciális elektromos mérőeszköz - fázismérő, lehetővé teszi a koszinusz phi közvetlen mérését, azaz a teljesítménytényező számértékének lekérését. A phi koszinusz ismeretében meg kell szorozni az S teljes teljesítménnyel, amelynek számítási módját az előző bekezdés ismerteti. Ez lesz az aktív teljesítmény, a hálózat által fogyasztott energia aktív összetevője.

Hogyan számítsuk ki a meddő teljesítményt

A meddőteljesítmény megtalálásához elegendő a Pitagorasz-tétel következményét használni, beállítani a hatványháromszöget, vagy egyszerűen megszorozni a teljes teljesítményt a szinuszossal.