Body diskuse
- Úvod do AC obvodu
- Důležité terminologie týkající se AC Circuit
- Čistě odporový střídavý obvod
- Čistě kapacitní střídavý obvod
- Čistě indukční střídavý obvod
Úvod do AC obvodu
AC znamená střídavý proud. Pokud se tok náboje ze zdroje energie pravidelně mění, bude obvod označován jako střídavý obvod. Napětí a proud (velikost i směr) střídavého obvodu se mění s časem.
Obvod střídavého proudu přichází s dalším odporem proti proudu, protože v obvodech střídavého proudu jsou přítomny také impedance a reaktance. V tomto článku probereme tři základní, ale důležité a základní střídavé obvody. Zjistíme pro ně rovnice napětí a proudu, fázorová schémata, výkonové formáty. Z těchto obvodů lze odvodit složitější, ale základní obvody, jako jsou - obvody řady RC, obvody řady LC, obvody řady RLC atd.
Co je to DC Circuit? Zjistěte více o KCL, KVL! Klikněte zde!
Důležité terminologie týkající se AC Circuit
Analýza obvodu střídavého proudu a jejich studium vyžaduje základní znalosti z elektrotechniky. Níže jsou uvedeny odkazy na některé z často používaných terminologií. Než prozkoumáte rodinu střídavých obvodů, krátce si je prostudujte.
- amplituda: Energie proudí v obvodu střídavého proudu ve formě sinusových vln. Amplituda se vztahuje k maximální velikosti vlny, které lze dosáhnout v pozitivní i negativní doméně. Maximální velikost je vyjádřena jako Vm a Im (pro napětí a proud).
- Střídání: Sinusové signály mají periodu 360o. To znamená, že vlna se opakuje po 360o časové rozpětí. Polovina tohoto cyklu se označuje jako alternace.
- Okamžitá hodnota: Velikost napětí a proudu daného v kterémkoli okamžiku je známá jako okamžitá hodnota.
- Frekvence: Frekvence je dána počtem cyklů vytvořených vlnou v časovém rozsahu jednou sekundu. Jednotka frekvence je dána Hertzem (Hz).
- Časový úsek: Časové období lze definovat jako časové rozpětí, které vlna potřebuje k dokončení jednoho celého cyklu.
- Vlnová forma: Vlnová forma je grafické znázornění šíření vln.
- Hodnoty RMS: Hodnota RMS znamená hodnotu „odmocniny“. RMS hodnota jakýchkoli komponent střídavého proudu představuje stejnosměrnou ekvivalentní hodnotu veličiny.
Čistě odporový střídavý obvod
Pokud se střídavý obvod skládá pouze z čistého odporu, bude tento obvod nazýván jako čistý odporový střídavý obvod. V tomto typu není zapojen žádný induktor ani kondenzátor AC obvod. V tomto obvodu zůstává výkon generovaný odporem a energetickými složkami, napětím a proudem, ve stejné fázi. Tím je zajištěno, že současně dojde k nárůstu napětí a proudu pro špičkovou nebo maximální hodnotu.
Předpokládejme, že zdrojové napětí je V, hodnota odporu R, proud protékající obvodem I. Odpor je zapojen do série. Níže uvedená rovnice udává napětí obvodu.
V=Vm Sinωt
Nyní z Ohmova zákona víme, že V = IR nebo I = V / R
Takže proudem budu,
Já = (Vm / R) Sinωt
Nebo I = Im Sinωt; Jám = Vm / R.
Proud a napětí budou mít maximální hodnotu pro ωt = 90o.
Fázorové schéma čistě odporového obvodu
Při pozorování rovnic můžeme dojít k závěru, že mezi proudem a napětím obvodu není fázový rozdíl. To znamená, že rozdíl fázového úhlu mezi dvěma energetickými složkami bude nulový. Mezi napětím a proudem čistého odporového střídavého obvodu tedy není zpoždění ani přívod.
Napájení v čistě odporovém obvodu
Jak již bylo zmíněno dříve, proud a napětí zůstávají v obvodu ve stejné fázi. The výkon se udává jako násobek napětí a aktuální. Navrženo pro střídavé obvody, okamžité hodnoty napětí a proudu jsou brány v úvahu určené pro výpočet výkonu.
Síla tedy může být napsána jako - P = Vm Srdečně * Im Sinωt.
Nebo P = (Vm * Im / 2) * 2 Sinω2t
Nebo P = (Vm / √2) * (I.m/ √2) * (1 - Cos2ωt)
Nebo P = (Vm / √2) * (I.m/ √2) - (V.m / √2) * (I.m/ √2) * Cos2ωt
Nyní pro průměrný výkon v střídavém obvodu,
P = průměr [(Vm / √2) * (I.m/ √2)] - Průměr z [(Vm / √2) * (I.m/ √2) * Cos2ωt]
Cos2ωt nyní přichází jako nula.
Síla tedy přichází jako - P = Vrms *Irms.
Zde P znamená průměrný výkon, Vrms znamená odmocninu střední mocniny a járms znamená střední kvadratickou hodnotu proudu.
Čistě kapacitní střídavý obvod
Pokud se střídavý obvod skládá pouze z čistého kondenzátoru, pak se tento obvod bude nazývat čistě kapacitní střídavý obvod. V této formě není zapojen žádný odpor nebo induktor AC obvod. Typický kondenzátor je pasivní elektrické zařízení, které uchovává elektrickou energii v elektrickém poli. Jedná se o dvoukoncové zařízení. Kapacita je známá jako účinek kondenzátoru. Kapacita má jednotku – Farad(F).
Když je na kondenzátor přivedeno napětí, kondenzátor se nabije a po nějaké době se začne vybíjet, když je zdroj napětí odebrán.
Předpokládejme, že napětí zdroje je V; a kondenzátor má kapacitu C, proud protékající obvodem je I.
Níže uvedená rovnice udává napětí obvodu.
V=Vm Sinωt
Poplatek kondenzátoru je dán vztahem Q = CV, a I = dQ / dt dává proud uvnitř obvodu.
Takže, I = C dV / dt; jako I = dQ / dt.
Nebo, I = Cd (Vm Sinωt) / dt
Nebo I = Vm Cd (Sinωt) / dt
Nebo I = ω Vm C Cosωt.
Nebo I = [Vm / (1 / ωC)] sin (ωt + π / 2)
Nebo I = (Vm / Xc) * sin (ωt + π / 2)
Xc je známá jako reaktance obvodu AC (konkrétně kapacitní reaktance). Maximální proud bude dodržen, když (ωt + π / 2) = 90o.
Tak, Im = Vm / Xc
Fázorové schéma čistého kapacitního obvodu
Při pozorování rovnic můžeme dojít k závěru, že napětí obvodu vede přes aktuální hodnotu o úhel 90 stupňů. Fázorové schéma obvodu je uvedeno níže.
Napájení v čistě kapacitním obvodu
Jak již bylo zmíněno dříve, napěťová fáze má v obvodu náskok před proudem o 90 stupňů. Síla se udává jako násobek napětí a proudu. Pro výpočty střídavých obvodů se berou v úvahu okamžité hodnoty napětí a proudu určené pro výpočet výkonu.
Síla pro tento obvod tedy může být zapsána jako - P = Vm Srdečně * Im Hřích (ωt + π / 2)
Nebo P = (Vm * Im * Sinωt * Cosωt)
Nebo P = (Vm / √2) * (I.m/ √2) * Sin2ωt
Nebo P = 0
Z derivací tedy můžeme říci, že průměrný výkon kapacitního obvodu je nulový.
Čistě indukční střídavý obvod
Pokud se střídavý obvod skládá pouze z čistého induktoru, pak se tento obvod bude nazývat čistě indukční střídavý obvod. Není tam vůbec odpory resp kondenzátory jsou zapojeny do tohoto typu střídavého obvodu. Typický induktor je pasivní elektrické zařízení, které uchovává elektrickou energii v magnetických polích. Jedná se o dvoukoncové zařízení. Indukčnost je známá jako účinek induktoru. Indukčnost má jednotku – Henry(H). Uložená energie může být také vrácena do obvodu jako proud.
Předpokládejme, že zdrojové napětí je V; induktor má indukčnost L, proud protékající obvodem je I.
Níže uvedená rovnice udává napětí obvodu.
V=Vm Sinωt
Indukované napětí je dáno - E = - L dI / dt
Takže, V = - E
Nebo V = - (- L dI / dt)
Nebo Vm Sinωt = L dI / dt
Nebo dI = (Vm / L) Sinωt dt
Nyní, když použijeme integraci na obou stranách, můžeme psát.
Nebo ∫ dI = ∫ (Vm / L) Sinωt dt
Nebo I = (Vm / ωL) * (- Cosωt)
Nebo I = (Vm / ωL) sin (ωt - π / 2)
Nebo I = (Vm / XL) sin (ωt - π / 2)
Zde, XL = ωL a je známá jako indukční reaktance obvodu.
Maximální proud bude dodržen, když (ωt - π / 2) = 90o.
Tak, Im = Vm / XL
Fázorové schéma čistého indukčního obvodu
Při pozorování rovnic můžeme dojít k závěru, že proud obvodu vede přes hodnotu napětí o úhel 90 stupňů. Fázorové schéma obvodu je uvedeno níže.
Napájení v čistě indukčním obvodu
Jak již bylo zmíněno dříve, aktuální fáze má v obvodu náskok před napětím o 90 stupňů. Síla se udává jako násobek napětí a proudu. U obvodů střídavého proudu se okamžité hodnoty napětí a proudu berou v úvahu při výpočtu výkonu.
Síla pro tento obvod tedy může být zapsána jako - P = Vm Srdečně * Im Sin (ωt - π / 2)
Nebo P = (Vm * Im * Sinωt * Cosωt)
Nebo P = (Vm / √2) * (I.m/ √2) * Sin2ωt
Nebo P = 0
Z derivací tedy můžeme říci, že průměrný výkon indukčního obvodu je nulový.
Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –