Kako se kondenzator ponaša u krugu izmjenične struje?

Kako se kondenzator ponaša u krugu izmjenične struje?
Kako se kondenzator ponaša u krugu izmjenične struje?
Anonim

Ako je AC napajanje spojeno na otpornik, tada će struja i napon u krugu u bilo kojoj točki vremenskog dijagrama biti proporcionalni jedan drugome. To znači da će krivulje struje i napona istovremeno doseći "vršnu" vrijednost. Pritom kažemo da su struja i napon u fazi.

Sada razmotrite kako će se kondenzator ponašati u krugu izmjenične struje.

AC kondenzator
AC kondenzator

Ako je kondenzator spojen na izvor izmjeničnog napona, maksimalni napon na njemu bit će proporcionalan maksimalnoj struji koja teče u krugu. Međutim, vrh sinusnog vala napona neće se pojaviti u isto vrijeme kad i vrh struje.

U ovom primjeru, trenutna vrijednost struje dosegne svoju maksimalnu vrijednost četvrtinu perioda (90 el.deg.) prije nego što to učini napon. U ovom slučaju kažu da "struja vodi napon za 90◦".

Za razliku od situacije u DC krugu, V/I vrijednost ovdje nije konstantna. Ipak, omjer V max / I max je vrlo korisna vrijednost i u elektrotehnici se naziva kapacitivnost.(Xc) komponenta. Budući da ova vrijednost još uvijek predstavlja omjer napona i struje, t.j. u fizičkom smislu to je otpor, njegova mjerna jedinica je ohm. Vrijednost Xc kondenzatora ovisi o njegovom kapacitetu (C) i frekvenciji izmjenične struje (f).

Budući da se efektivni napon primjenjuje na kondenzator u krugu izmjenične struje, u tom krugu teče ista izmjenična struja, koja je ograničena kondenzatorom. Ovo ograničenje je zbog reaktancije kondenzatora.

struja kondenzatora
struja kondenzatora

Stoga, vrijednost struje u krugu koji ne sadrži komponente osim kondenzatora određena je alternativnom verzijom Ohmovog zakona

IRMS=URMS / XC

Gdje je URMS efektivna (rms) vrijednost napona. Imajte na umu da Xc zamjenjuje R u DC verziji Ohmovog zakona.

Sada vidimo da se kondenzator u krugu izmjenične struje ponaša vrlo drugačije od fiksnog otpornika, pa je situacija ovdje shodno tome kompliciranija. Kako bismo bolje razumjeli procese koji se odvijaju u takvom lancu, korisno je uvesti takav koncept kao vektor.

fiksni otpornik
fiksni otpornik

Osnovna ideja vektora je ideja da se kompleksna vrijednost vremenski promjenjivog signala može predstaviti kao proizvod kompleksnog broja (koji je neovisan o vremenu) i nekog složenog signala koji je funkcija vremena.

Na primjer, možemo predstaviti funkciju Acos(2πνt + θ) baš kao kompleksna konstanta A∙ejΘ.

Budući da su vektori predstavljeni veličinom (ili modulom) i kutom, oni su grafički predstavljeni strelicom (ili vektorom) koja rotira u ravnini XY.

S obzirom da je napon na kondenzatoru "lag" u odnosu na struju, vektori koji ih predstavljaju nalaze se u kompleksnoj ravnini kao što je prikazano na gornjoj slici. Na ovoj slici, vektori struje i napona rotiraju se u suprotnom smjeru od smjera kazaljke na satu.

U našem primjeru, struja na kondenzatoru je posljedica njegovog povremenog punjenja. Budući da kondenzator u krugu izmjenične struje ima sposobnost povremenog nakupljanja i pražnjenja električnog naboja, postoji stalna izmjena energije između njega i izvora energije, što se u elektrotehnici naziva reaktivnim.

Preporučeni: