Kuidas kondensaator vahelduvvooluahelas käitub?

Kuidas kondensaator vahelduvvooluahelas käitub?
Kuidas kondensaator vahelduvvooluahelas käitub?
Anonim

Kui vahelduvvoolu toiteallikas on ühendatud takistiga, on voolutugevus ja pinge vooluahelas ajaskeemi mis tahes punktis üksteisega võrdelised. See tähendab, et voolu- ja pingekõverad jõuavad "tippväärtuseni" samal ajal. Seda tehes ütleme, et vool ja pinge on faasis.

Mõelge nüüd, kuidas kondensaator vahelduvvooluahelas käitub.

Vahelduvvoolu kondensaator
Vahelduvvoolu kondensaator

Kui kondensaator on ühendatud vahelduvvoolu pingeallikaga, on selle maksimaalne pinge võrdeline vooluringis voolava maksimaalse vooluga. Pinge siinuslaine haripunkt ei toimu aga voolu tipuga samal ajal.

Selles näites saavutab voolu hetkväärtus oma maksimumväärtuse veerand perioodi (90 el.deg.) võrra enne seda, kui pinge saavutab. Sel juhul öeldakse, et "vool juhib pinget 90◦ võrra".

Erinev alt olukorrast alalisvooluahelas ei ole V/I väärtus siin konstantne. Sellegipoolest on suhe V max / I max väga kasulik väärtus ja seda nimetatakse elektrotehnikas mahtuvuseks.(Xc) komponent. Kuna see väärtus tähistab ikkagi pinge ja voolu suhet, st. füüsikalises mõttes on see takistus, selle mõõtühik on oom. Kondensaatori Xc väärtus sõltub selle mahtuvusest (C) ja vahelduvvoolu sagedusest (f).

Kuna vahelduvvooluahela kondensaatorile rakendatakse efektiivpinge, voolab selles ahelas sama vahelduvvool, mis on kondensaatoriga piiratud. See piirang on tingitud kondensaatori reaktiivsusest.

kondensaatori vool
kondensaatori vool

Seetõttu määratakse voolu väärtus ahelas, mis ei sisalda muid komponente peale kondensaatori, Ohmi seaduse alternatiivse versiooniga

IRMS=URMS / XC

Kus URMS on pinge efektiivväärtus (rms). Pange tähele, et Xc asendab Ohmi seaduse alalisvoolu versioonis R-i.

Nüüd näeme, et vahelduvvooluahelas olev kondensaator käitub väga erinev alt fikseeritud takistist ja olukord on siin vastav alt keerulisem. Sellises ahelas toimuvate protsesside paremaks mõistmiseks on kasulik selline mõiste kasutusele võtta vektorina.

fikseeritud takisti
fikseeritud takisti

Vektori põhiidee on arusaam, et ajas muutuva signaali kompleksväärtust saab esitada kompleksarvu (mis ei sõltu ajast) ja mõne komplekssignaali korrutisena, mis on aja funktsioon.

Näiteks võime esitada funktsiooni Acos(2πνt + θ) just kui komplekskonstant A∙ejΘ.

Kuna vektoreid esitatakse suurusjärgu (või mooduli) ja nurga järgi, on neid graafiliselt kujutatud XY-tasandil pöörleva noolega (või vektoriga).

Arvestades, et kondensaatori pinge on voolu suhtes "lagi", paiknevad neid esindavad vektorid komplekstasandil, nagu on näidatud ül altoodud joonisel. Sellel joonisel pöörlevad voolu- ja pingevektorid päripäeva vastupidises suunas.

Meie näites tuleneb kondensaatori vool selle perioodilisest laadimisest. Kuna vahelduvvooluahela kondensaatoril on võime perioodiliselt koguda ja tühjendada elektrilaengut, toimub selle ja toiteallika vahel pidev energiavahetus, mida elektrotehnikas nimetatakse reaktiivseks.

Soovitan: