Kako se kondenzator obnaša v izmeničnem tokokrogu?

Kako se kondenzator obnaša v izmeničnem tokokrogu?
Kako se kondenzator obnaša v izmeničnem tokokrogu?
Anonim

Če je napajalnik AC priključen na upor, bosta tok in napetost v tokokrogu na kateri koli točki časovnega diagrama sorazmerni drug drugemu. To pomeni, da bosta krivulji toka in napetosti hkrati dosegli "vršno" vrednost. Pri tem pravimo, da sta tok in napetost v fazi.

Zdaj razmislite, kako se bo kondenzator obnašal v izmeničnem tokokrogu.

AC kondenzator
AC kondenzator

Če je kondenzator priključen na vir izmenične napetosti, bo največja napetost na njem sorazmerna z največjim tokom, ki teče v vezju. Vendar se vrh napetostnega sinusnega vala ne bo pojavil hkrati z vrhom toka.

V tem primeru trenutna vrednost toka doseže svojo največjo vrednost četrtino obdobja (90 el.deg.) preden to doseže napetost. V tem primeru pravijo, da "tok vodi napetost za 90◦".

Za razliko od situacije v tokokrogu DC, vrednost V/I tukaj ni konstantna. Kljub temu je razmerje V max / I max zelo uporabna vrednost in se v elektrotehniki imenuje kapacitivnost.(Xc) komponenta. Ker ta vrednost še vedno predstavlja razmerje med napetostjo in tokom, t.j. v fizičnem smislu je upor, njegova merska enota je ohm. Vrednost Xc kondenzatorja je odvisna od njegove kapacitivnosti (C) in frekvence izmeničnega toka (f).

Ker je efektivna napetost uporabljena na kondenzatorju v izmeničnem tokokrogu, v tem vezju teče enak izmenični tok, ki je omejen s kondenzatorjem. Ta omejitev je posledica reaktance kondenzatorja.

kondenzatorski tok
kondenzatorski tok

Zato je vrednost toka v vezju, ki ne vsebuje nobenih komponent razen kondenzatorja, določena z alternativno različico Ohmovega zakona

IRMS=URMS / XC

Kjer je URMS efektivna (rms) vrednost napetosti. Upoštevajte, da Xc nadomešča R v DC različici Ohmovega zakona.

Sedaj vidimo, da se kondenzator v izmeničnem tokokrogu obnaša zelo drugače kot fiksni upor, zato je situacija tukaj ustrezno bolj zapletena. Za boljše razumevanje procesov, ki se pojavljajo v takšni verigi, je koristno uvesti tak koncept kot vektor.

fiksni upor
fiksni upor

Osnovna ideja vektorja je ideja, da je kompleksno vrednost časovno spremenljivega signala mogoče predstaviti kot produkt kompleksnega števila (ki je neodvisno od časa) in nekega kompleksnega signala, ki je funkcija časa.

Na primer, lahko predstavljamo funkcijo Acos(2πνt + θ) samo kot kompleksna konstanta A∙ejΘ.

Ker so vektorji predstavljeni z velikostjo (ali modulom) in kotom, so grafično predstavljeni s puščico (ali vektorjem), ki se vrti v ravnini XY.

Glede na to, da je napetost na kondenzatorju "zamik" glede na tok, se vektorji, ki jih predstavljajo, nahajajo v kompleksni ravnini, kot je prikazano na zgornji sliki. Na tej sliki se vektorja toka in napetosti vrtita v nasprotni smeri v smeri urinega kazalca.

V našem primeru je tok na kondenzatorju posledica njegovega občasnega polnjenja. Ker ima kondenzator v izmeničnem tokokrogu sposobnost periodičnega kopičenja in praznjenja električnega naboja, obstaja stalna izmenjava energije med njim in virom energije, kar v elektrotehniki imenujemo reaktivno.

Priporočena: