Tartalom
Amikor az erőművek energiát szolgáltatnak az épületeknek és a háztartásoknak, nagy távolságokat egyenáram (DC) formájában szolgáltatják. A háztartási készülékek és az elektronika azonban általában váltakozó áramra támaszkodnak.
A két forma közötti átváltás megmutathatja, hogy az elektromos áram ellenállása hogyan különbözik egymástól, és hogy ezeket hogyan használják a gyakorlati alkalmazásokban. Ön előállíthat DC és AC egyenleteket a DC és AC ellenállás különbségeinek leírására.
Míg az egyenáramú áram egy irányban áramlik egy elektromos áramkörben, a váltakozó áramú energiaforrásokból származó áram rendszeres időközönként váltakozik előre és hátra. Ez a moduláció leírja, hogyan változik az AC és szinuszhullám formájában.
Ez a különbség azt is jelenti, hogy a váltakozó áramot olyan idődimenzióval írhatja le, amelyet térbeli dimenzióvá alakíthat, hogy megmutatja, hogyan változik a feszültség az áramkör különböző területein. Az alapvető áramköri elemek váltakozó áramú áramforrással történő felhasználásával az ellenállást matematikai módon leírhatja.
DC és AC ellenállás
Váltóáramú áramkörök esetén az áramforrást a szinuszhullámmal együtt kell kezelni Ohms törvény, V = IR feszültségre V, jelenlegi én és ellenállás R, de használja impedancia Z ahelyett R.
A váltóáramkör ellenállását ugyanúgy meg lehet határozni, mint az egyenáramú áramkört: megosztva a feszültséget árammal. Váltóáramú áramkör esetén az ellenállást impedanciának nevezzük, és más formákban is kialakulhat a különféle áramköri elemeknél, például induktív ellenállás és kapacitív ellenállás, induktorok és kondenzátorok mérési ellenállása. Az induktorok mágneses tereket generálnak, hogy energiát tárolhassanak az áramra adott válaszként, míg a kondenzátorok az áramkörökben töltik az energiát.
Az elektromos áramot ábrázolhatja az AC ellenálláson keresztül I = énm x sin (ωt + θ) az áram maximális értékére im, mint fáziskülönbség θ, az áramkör szögfrekvenciája ω és az idő t. A fáziskülönbség maga a szinuszhullám szögének mérése, amely megmutatja, hogy az áram feszültségnél milyen fázistól eltér. Ha az áram és a feszültség fázisban vannak egymással, akkor a fázisszög 0 ° lenne.
Frekvencia annak függvénye, hogy hány szinuszhullám haladt át egy ponton egy másodperc után. A szögfrekvencia ez a frekvencia, szorozva 2π-vel, az energiaforrás sugárirányú természetének figyelembevétele érdekében. Szorozzuk meg ezt az egyenletet az áramerősség ellenállásával, hogy feszültséget kapjunk. A feszültség hasonló formájú Vm x sin (ωt) Ez azt jelenti, hogy kiszámíthatja az AC impedanciát a feszültség árammal való megosztása eredményeként, amelynek V-nek kell lenniem bűn (ωt) / énm sin (+t + θ) .
Az AC impedancia más áramköri elemekkel, például induktorokkal és kondenzátorokkal, használja az egyenleteket Z = √ (R2 + XL2), Z = √ (R2 + XC2) és Z = √ (R2 + (XL- XC)2 az induktív ellenálláshoz xL, kapacitív ellenállás xC hogy megtalálja a Z váltakozó impedanciát. Ez lehetővé teszi az impedancia mérését a váltóáramú áramkörök induktorjai és kondenzátorai között. Használhatja az egyenleteket is xL = 2πfL és xC = 1 / 2πfC ezeket az ellenállási értékeket összehasonlítani az induktivitással L és kapacitás C Henrik induktivitása és Faradok kapacitása szempontjából.
DC és AC áramkör egyenletek
Bár a váltakozó áramú és egyenáramú áramkörök egyenletei különböző formákban vannak, mindkettő ugyanazon alapelvektől függ. Egy DC és AC áramkörök bemutatója ezt bizonyíthatja. Az egyenáramú áramkörök nulla frekvenciájúak, mert ha megfigyelnék az egyenáramú áramforrás áramforrását, akkor nem jelenne meg semmilyen hullámforma vagy szög, amelyen meg lehet mérni, hogy hány hullám halad át egy adott ponton. A váltakozó áramú áramkörök ezeket a hullámokat ábrázolásokkal, vályúkkal és amplitúdókkal mutatják, amelyek lehetővé teszik, hogy frekvenciát használjon a leírásra.
Az egyenáram és az áramkör egyenletének összehasonlítása a feszültség, az áram és az ellenállás különféle kifejezéseit mutathatja, de az ezeket az egyenleteket irányító mögöttes elméletek azonosak. A DC és a AC áramkör egyenleteinek különbségei maguk az áramköri elemek természetéből fakadnak.
Az Ohms törvényt használja V = IR mindkét esetben összeadod az áramot, a feszültséget és az ellenállást a különféle típusú áramkörök között, ugyanolyan módon, mind az egyenáramú, mind az egyenáramú áramköröknél. Ez azt jelenti, hogy a zárt hurok körül levő feszültséget nullával összegezzük, és az elektromos áramkör minden csomópontjába vagy pontjába belépő áramot egyenlőnek kell hagynunk a távozó árammal, de az AC áramköröknél vektort használunk.
DC és AC áramkörök bemutatója
Ha párhuzamos RLC áramköre lenne, vagyis váltakozó áramú áramköri ellenállás, induktor (L) és kondenzátor egymással párhuzamosan és az áramforrással párhuzamosan van elrendezve, akkor kiszámítja az áramot, a feszültséget és az ellenállást (vagy ebben az esetben impedancia) ugyanúgy, mint egy egyenáramú áramkörnél.
Az áramforrás teljes áramának meg kell egyeznie a vektor a három ágon átáramló áram összege. A vektorösszeg azt jelenti, hogy az egyes áramok értékét négyzetre osztjuk, és összegezzük énS2 = ÉnR2 + (IL - énC)2 tápáramra énS, ellenállás áram énR, induktor áram énL és a kondenzátor árama énC. Ez ellentmond a helyzet DC-áramköri változatának énS = ÉnR + ÉnL + ÉnC.
Mivel az ágai közötti feszültségcsökkenések állandóak maradnak a párhuzamos áramkörökben, kiszámolhatjuk a párhuzamos RLC áramkörben az egyes ágak közötti feszültségeket R = V / IR, xL = V / IL és xC = V / IC. Ez azt jelenti, hogy ezeket az értékeket az eredeti egyenletek valamelyikével össze lehet állítani Z = √ (R2 + (XL- XC)2 kapni 1 / Z = √ (1 / R)2 + (1 / XL - 1 / XC)2. Ez az érték 1 / Z a váltóáramú áram befogadására is hívják. Ezzel szemben a DC áramforrással rendelkező megfelelő áramkör ágai közötti feszültség esik, és egyenlő lenne a tápegység feszültségforrásával. V.
Soros RLC áramkörnél, váltakozó áramú áramkörnél, ellenállás, induktor és kondenzátor sorba rendezve ugyanazok a módszerek használhatók. Kiszámolhatja a feszültséget, az áramot és az ellenállást ugyanazon alapelvek alapján, mint amikor a bemenő és a távozó csomópontok és pontok áramát egymással egyenlővé teszik, miközben a feszültség esését a zárt hurkokon nullával megegyezően összegzik.
Az áramkörön áthaladó áram minden elemnél egyenlő lenne, és egy váltakozó áramú forrás árama adná azt I = énm x sin (ωt). A feszültséget viszont a hurok körül lehet összeadni Vs - VR - VL - VC = 0 a VR tápfeszültségre VS, ellenállás feszültség VR, induktor feszültség VL és a kondenzátor feszültsége VC.
A megfelelő DC áramkörnél az áram egyszerűen lenne V / R amint azt az Ohms-törvény megadja, és a feszültség is lesz Vs - VR - VL - VC = 0 a sorozat minden egyes elemére. A DC és az AC forgatókönyvek közötti különbség az, hogy míg DC esetén az ellenállás feszültségét mérhetjük mint IR, induktorfeszültség mint LDI / dt és a kondenzátor feszültsége as QC (díj ellenében C és kapacitás Q), egy váltakozó áramkör feszültségei lennének VR = IR, VL = IXLsin (+t + 90_ °) és VC = _IXCsin (ωt - 90%)°). Ez megmutatja, hogy az AC RLC áramköröknek milyen induktorral vannak a feszültségforrás 90 ° -kal, a kondenzátor pedig 90 ° -kal hátra.