איך מתנהג קבל במעגל AC?

איך מתנהג קבל במעגל AC?
איך מתנהג קבל במעגל AC?
Anonim

אם ספק כוח AC מחובר לנגד, אז הזרם והמתח במעגל בכל נקודה בתרשים התזמון יהיו פרופורציונליים זה לזה. המשמעות היא שעקומת הזרם והמתח יגיעו לערך ה"שיא" בו-זמנית. בכך אנו אומרים שהזרם והמתח נמצאים בשלב.

עכשיו תחשבו איך קבל יתנהג במעגל AC.

קבל AC
קבל AC

אם קבל מחובר למקור מתח AC, המתח המרבי על פניו יהיה פרופורציונלי לזרם המרבי שזורם במעגל. עם זאת, שיא גל הסינוס של המתח לא יתרחש במקביל לשיא הזרם.

בדוגמה זו, הערך המיידי של הזרם מגיע לערכו המקסימלי רבע תקופה (90 el.deg.) לפני שהמתח מגיע. במקרה זה, הם אומרים ש"הזרם מוביל את המתח ב-90◦".

בניגוד למצב במעגל DC, ערך ה-V/I כאן אינו קבוע. עם זאת, היחס V max / I max הוא ערך שימושי מאוד והוא נקרא קיבול בהנדסת חשמל.רכיב (Xc). מכיוון שערך זה עדיין מייצג את היחס בין מתח לזרם, כלומר. במובן הפיזי זו התנגדות, יחידת המידה שלה היא אוהם. ערך Xc של קבל תלוי בקיבול שלו (C) ובתדר AC (f).

מכיוון שמתח ה-rms מופעל על הקבל במעגל AC, אותו זרם AC זורם באותו מעגל, אשר מוגבל על ידי הקבל. מגבלה זו נובעת מהתגובתיות של הקבל.

זרם קבלים
זרם קבלים

לכן, ערך הזרם במעגל שאינו מכיל רכיבים מלבד קבל נקבע על ידי גרסה חלופית של חוק אוהם

IRMS=URMS / XC

כאשר URMS הוא ערך המתח ה-rms (rms). שימו לב ש-Xc מחליף את R בגרסת DC של חוק אוהם.

עכשיו אנחנו רואים שקבל במעגל AC מתנהג בצורה שונה מאוד מנגד קבוע, והמצב כאן יותר מסובך בהתאם. על מנת להבין טוב יותר את התהליכים המתרחשים בשרשרת כזו, כדאי להציג מושג כזה בתור וקטור.

נגד קבוע
נגד קבוע

הרעיון הבסיסי של וקטור הוא הרעיון שניתן לייצג את הערך המורכב של אות משתנה בזמן כמכפלה של מספר מרוכב (שאינו תלוי בזמן) ואיזה אות מורכב שהוא פונקציה של זמן.

לדוגמה, נוכל לייצג את הפונקציה Acos(2πνt + θ) בדיוק כמו קבוע מורכב A∙ejΘ.

מכיוון שהוקטורים מיוצגים על ידי גודל (או מודולוס) וזווית, הם מיוצגים גרפית על ידי חץ (או וקטור) המסתובב במישור XY.

בהינתן שהמתח על הקבל הוא "פיגור" ביחס לזרם, הוקטורים המייצגים אותם ממוקמים במישור המורכב כפי שמוצג באיור למעלה. באיור זה, וקטורי הזרם והמתח מסתובבים בכיוון ההפוך לכיוון השעון.

בדוגמה שלנו, הזרם על הקבל נובע מהטעינה התקופתית שלו. מכיוון שלקבל במעגל AC יש יכולת לצבור ולפרוק מטען חשמלי מעת לעת, יש חילופי אנרגיה קבועים בינו לבין מקור הכוח, אשר בהנדסת חשמל נקרא ריאקטיבי.

מוּמלָץ: