Kaip kondensatorius veikia kintamosios srovės grandinėje?

Kaip kondensatorius veikia kintamosios srovės grandinėje?
Kaip kondensatorius veikia kintamosios srovės grandinėje?
Anonim

Jei kintamosios srovės maitinimo š altinis yra prijungtas prie rezistoriaus, srovė ir įtampa grandinėje bet kuriame laiko diagramos taške bus proporcingos viena kitai. Tai reiškia, kad srovės ir įtampos kreivės pasieks „piko“vertę vienu metu. Tai darydami sakome, kad srovė ir įtampa yra fazinės.

Dabar apsvarstykite, kaip kondensatorius veiks kintamosios srovės grandinėje.

AC kondensatorius
AC kondensatorius

Jei kondensatorius prijungtas prie kintamosios srovės įtampos š altinio, didžiausia jo įtampa bus proporcinga didžiausiai grandinėje tekančiajai srovei. Tačiau įtampos sinusinės bangos smailė nepasireikš tuo pačiu metu kaip ir srovės smailė.

Šiame pavyzdyje momentinė srovės vertė pasiekia didžiausią vertę ketvirtį laikotarpio (90 el.deg.) anksčiau nei įtampa. Šiuo atveju jie sako, kad „srovė nukreipia įtampą 90◦“.

Skirtingai nei DC grandinėje, V/I reikšmė čia nėra pastovi. Nepaisant to, santykis V max / I max yra labai naudinga vertė ir elektros inžinerijoje vadinamas talpa.(Xc) komponentas. Kadangi ši reikšmė vis tiek parodo įtampos ir srovės santykį, t.y. fizine prasme tai yra pasipriešinimas, jo matavimo vienetas yra omas. Kondensatoriaus Xc reikšmė priklauso nuo jo talpos (C) ir kintamosios srovės dažnio (f).

Kadangi kintamosios srovės grandinėje kondensatoriui tiekiama efektinė įtampa, toje grandinėje teka ta pati kintamoji srovė, kurią riboja kondensatorius. Šis apribojimas atsiranda dėl kondensatoriaus varžos.

kondensatoriaus srovė
kondensatoriaus srovė

Todėl srovės vertė grandinėje, kurioje nėra kitų komponentų, išskyrus kondensatorių, nustatoma pagal alternatyvią Ohmo dėsnio versiją

IRMS=URMS / XC

Kur URMS yra vidutinė (vidutinė) įtampos vertė. Atminkite, kad Xc pakeičia R nuolatinės srovės Ohmo dėsnio versijoje.

Dabar matome, kad kintamosios srovės grandinėje esantis kondensatorius elgiasi labai skirtingai nei fiksuotas rezistorius, todėl situacija čia yra atitinkamai sudėtingesnė. Norint geriau suprasti tokioje grandinėje vykstančius procesus, naudinga tokią sąvoką įvesti kaip vektorių.

fiksuotas rezistorius
fiksuotas rezistorius

Pagrindinė vektoriaus idėja yra nuostata, kad laike kintančio signalo kompleksinė vertė gali būti pavaizduota kaip kompleksinio skaičiaus (kuris nepriklauso nuo laiko) ir sudėtingo signalo, kuris yra laiko funkcija.

Pavyzdžiui, galime pavaizduoti funkciją Acos(2πνt + θ) kaip kompleksinė konstanta A∙ejΘ.

Kadangi vektoriai pavaizduoti pagal dydį (arba modulį) ir kampą, jie grafiškai pavaizduoti rodykle (arba vektoriumi), besisukančia XY plokštumoje.

Atsižvelgiant į tai, kad kondensatoriaus įtampa yra „atsilikusi“srovės atžvilgiu, juos vaizduojantys vektoriai yra kompleksinėje plokštumoje, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Šiame paveikslėlyje srovės ir įtampos vektoriai sukasi priešinga kryptimi nei pagal laikrodžio rodyklę.

Mūsų pavyzdyje kondensatoriaus srovė atsiranda dėl periodinio jo įkrovimo. Kadangi kintamosios srovės grandinėje esantis kondensatorius turi galimybę periodiškai kaupti ir iškrauti elektros krūvį, tarp jo ir maitinimo š altinio vyksta nuolatiniai energijos mainai, kurie elektrotechnikoje vadinami reaktyviuoju.

Rekomenduojamas: