Discussiepunten
- Inleiding tot AC-circuit
- Belangrijke terminologieën met betrekking tot AC Circuit
- Zuiver resistief wisselstroomcircuit
- Zuiver capacitief wisselstroomcircuit
- Zuiver inductief wisselstroomcircuit
Inleiding tot AC-circuit
AC staat voor wisselstroom. Als de stroom van lading van een energiebron periodiek verandert, wordt het circuit een wisselstroomcircuit genoemd. De spanning en stroom (zowel grootte als richting) van een wisselstroomcircuit verandert met de tijd.
Wisselstroomcircuit komt met extra weerstand tegen stroom, omdat impedantie en reactantie ook aanwezig zijn in wisselstroomcircuits. In dit artikel bespreken we drie elementaire maar belangrijke en fundamentele AC-circuits. We zullen de spannings- en stroomvergelijkingen, fasordiagrammen en vermogensformaten voor hen ontdekken. Meer gecompliceerde maar basale circuits kunnen van deze circuits worden afgeleid, zoals - Serie RC-circuits, Serie LC-circuits, Serie RLC-circuits, enz.
Wat is een DC-circuit? Meer informatie over KCL, KVL! Klik hier!
Belangrijke terminologieën met betrekking tot AC Circuit
Het analyseren en bestuderen van het wisselstroomcircuit vereist enige basiskennis van elektrotechniek. Enkele van de vaak gebruikte terminologieën worden hieronder ter referentie vermeld. Bestudeer ze kort voordat u de AC-circuitfamilie gaat verkennen.
- amplitude: Er stroomt vermogen in het wisselstroomcircuit in de vorm van sinusvormige golven. Amplitude verwijst naar de maximale grootte van de golf die kan worden bereikt in zowel het positieve als het negatieve domein. De maximale grootte wordt weergegeven als Vm en Im (respectievelijk voor spanning en stroom).
- Afwisseling: Sinusvormige signalen hebben een periode van 360o. Dat betekent dat de golf zich herhaalt na een 360o tijdspanne. De helft van deze cyclus wordt afwisseling genoemd.
- Onmiddellijke waarde: De omvang van de spanning en stroom die op elk moment wordt gegeven, staat bekend als de momentane waarde.
- Frequentie: De frequentie wordt gegeven door het aantal cycli dat door een golf wordt gecreëerd in een tijdspanne van een tweede keer. De eenheid van frequentie wordt gegeven door Hertz (Hz).
- Tijdsperiode: Tijdsperiode kan worden gedefinieerd als de tijdspanne die een golf nodig heeft om een volledige cyclus te voltooien.
- Golfvorm: Golfvorm is de grafische weergave van de voortplanting van golven.
- RMS-waarden: RMS-waarde betekent de 'root mean square'-waarde. De RMS-waarde van alle AC-componenten vertegenwoordigt de DC-equivalente waarde van de hoeveelheid.
Zuiver resistief wisselstroomcircuit
Als een AC-circuit alleen uit een pure weerstand bestaat, wordt dat circuit Pure Resistive AC Circuit genoemd. Er is geen spoel of condensator betrokken bij dit type AC-circuit. In dit circuit blijven het vermogen dat wordt opgewekt door de weerstand en de energiecomponenten, spanning en stromen, in een identieke fase. Dat zorgt ervoor dat de stijging van spanning en stroom voor de piekwaarde of de maximale waarde tegelijkertijd plaatsvindt.
Laten we aannemen dat de bronspanning V is, de weerstandswaarde R, de stroom die door het circuit vloeit is I. Weerstand is in serie geschakeld. De onderstaande vergelijking geeft de spanning van het circuit.
V = Vm Zonde
Nu, uit de wet van Ohm weten we dat V = IR, of I = V / R
Dus de huidige zal ik zijn,
Ik = (Vm / R) Zonde
Of, ik = ikm Sinωt; ikm = Vm / R
De stroom en spanning hebben de maximale waarde voor ωt = 90o.
Phasordiagram van een puur resistief circuit
Als we de vergelijkingen observeren, kunnen we concluderen dat er geen faseverschil is tussen de stroom en de spanning van het circuit. Dat betekent dat het fasehoekverschil tussen de twee energiecomponenten nul zal zijn. Er is dus geen vertraging of voorsprong tussen spanning en stroom van het pure resistieve AC-circuit.
Vermogen in een puur resistief circuit
Zoals eerder vermeld, blijven stroom en spanning in dezelfde fase in het circuit. De vermogen wordt gegeven als een vermenigvuldiging van spanning en actueel. Voorgesteld voor AC-circuits, wordt rekening gehouden met de momentane waarden van spanning en stroom die bedoeld zijn voor de berekening van het vermogen.
Dus macht kan worden geschreven als - P = Vm Zonde * Im Zonde.
Of, P = (Vm * Ikm / 2) * 2 Sinω2t
Of, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) * (1 - Cos2ωt)
Of, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) - (Vm / √2) * (Im/ √2) * Cos2ωt
Nu voor gemiddeld vermogen in wisselstroomcircuit,
P = gemiddelde van [(Vm / √2) * (Im/ √2)] - Gemiddelde van [(Vm / √2) * (Im/ √2) * Cos2ωt]
Nu komt Cos2ωt als nul.
Dus de kracht komt als - P = Vrms *Irms.
Hier staat P voor gemiddeld vermogen, Vrms staat voor wortel gemiddelde kwadratische spanning, en ikrms staat voor de gemiddelde kwadratische waarde van de stroom.
Zuiver capacitief wisselstroomcircuit
Als een wisselstroomcircuit alleen uit een pure condensator bestaat, wordt dat circuit een puur capacitief wisselstroomcircuit genoemd. Er is geen weerstand of inductor betrokken bij deze vorm van AC-circuit. Een typische condensator is een passief elektrisch apparaat dat elektrische energie opslaat in een elektrisch veld. Het is een apparaat met twee aansluitingen. Capaciteit staat bekend als het effect van de condensator. Capaciteit heeft een eenheid - Farad (F).
Wanneer er spanning wordt aangelegd over de condensator, wordt de condensator opgeladen en na enige tijd begint deze te ontladen wanneer de spanningsbron wordt weggenomen.
Laten we aannemen dat de bronspanning V is; de condensator heeft een capaciteit van C, is de stroom die door het circuit vloeit I.
De onderstaande vergelijking geeft de spanning van het circuit.
V = Vm Zonde
De lading van de condensator wordt gegeven door Q = CV en Ik = dQ / dt geeft de stroom in het circuit.
Dus, Ik = C dV / dt; als I = dQ / dt.
Of, Ik = C d (Vm Sinωt) / dt
Of, ik = Vm C d (Sint) / dt
Of, ik = ω Vm C Kosten.
Of, I = [Vm / (1 / ωC)] sin (ωt + π / 2)
Of ik = (Vm / Xc) * sin (ωt + π / 2)
Xc staat bekend als de reactantie van het wisselstroomcircuit (met name de capacitieve reactantie). De maximale stroom wordt in acht genomen wanneer (ωt + π / 2) = 90o.
Dus de Im = Vm / Xc
Phasordiagram van zuiver capacitief circuit
Als we de vergelijkingen observeren, kunnen we concluderen dat de spanning van het circuit over de huidige waarde leidt met een hoek van 90 graden. Het fasordiagram van het circuit wordt hieronder gegeven.
Vermogen in een puur capacitief circuit
Zoals eerder vermeld, heeft de spanningsfase een voorsprong van 90 graden op de stroom in het circuit. Het vermogen wordt gegeven als een vermenigvuldiging van spanning en stroom. Voor AC-circuitberekeningen wordt rekening gehouden met de momentane waarden van spanning en stroom die bedoeld zijn voor de berekening van het vermogen.
Het vermogen voor dit circuit kan dus worden geschreven als - P = Vm Zonde * Im Zonde (ωt + π / 2)
Of, P = (Vm * Ikm * Sinωt * Cost)
Of, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) * Zonde2ωt
Of, P = 0
Dus uit de afleidingen kunnen we zeggen dat het gemiddelde vermogen van het capacitieve circuit nul is.
Zuiver inductief wisselstroomcircuit
Als een wisselstroomcircuit alleen uit een pure inductor bestaat, wordt dat circuit een puur inductief wisselstroomcircuit genoemd. Er zijn helemaal geen weerstanden of condensatoren zijn betrokken bij dit type wisselstroomcircuit. Een typische inductor is een passief elektrisch apparaat dat elektrische energie opslaat in de magnetische velden. Het is een apparaat met twee aansluitingen. Inductantie staat bekend als het effect van de inductor. Inductantie heeft een eenheid - Henry (H). De opgeslagen energie kan ook als stroom worden teruggevoerd naar het circuit.
Laten we aannemen dat de bronspanning V is; de inductor heeft een inductie van L, de stroom die door het circuit vloeit is I.
De onderstaande vergelijking geeft de spanning van het circuit.
V = Vm Zonde
De geïnduceerde spanning wordt gegeven door - E = - L dI / dt
Dus, V = - E
Of, V = - (- L dI / dt)
Of, Vm Sinωt = L dI / dt
Of, dI = (Vm / L) Sinωt dt
Nu we integratie aan beide kanten toepassen, kunnen we schrijven.
Of, ∫ dI = ∫ (Vm / L) Sinωt dt
Of, ik = (Vm / ωL) * (- Cosωt)
Of, ik = (Vm / ωL) sin (ωt - π / 2)
Of, ik = (Vm / XL) sin (ωt - π / 2)
Hier XL = ωL en staat bekend als inductieve reactantie van het circuit.
De maximale stroom wordt waargenomen wanneer (ωt - π / 2) = 90o.
Dus de Ik = Vm / XL
Phasordiagram van puur inductief circuit
Als we de vergelijkingen observeren, kunnen we concluderen dat de circuitstroom over de spanningswaarde leidt met een hoek van 90 graden. Het fasordiagram van het circuit wordt hieronder gegeven.
Vermogen in een puur inductief circuit
Zoals eerder vermeld, heeft een stroomfase een overspanning van 90 graden in het circuit. Het vermogen wordt gegeven als een vermenigvuldiging van spanning en stroom. Voor wisselstroomcircuits worden de momentane waarden van spanning en stroom in overweging genomen die worden gebruikt voor de berekening van het vermogen.
Het vermogen voor dit circuit kan dus worden geschreven als - P = Vm Zonde * Im Zonde (ωt - π / 2)
Of, P = (Vm * Ikm * Sinωt * Cost)
Of, P = (Vm / √2) * (Im/ √2) * Zonde2ωt
Of, P = 0
Dus uit de afleidingen kunnen we zeggen dat het gemiddelde vermogen van het inductieve circuit nul is.
Hallo, ik ben Sudipta Roy. Ik heb B. Tech in elektronica gedaan. Ik ben een elektronica-liefhebber en houd mij momenteel bezig met elektronica en communicatie. Ik heb een grote interesse in het verkennen van moderne technologieën zoals AI en Machine Learning. Mijn geschriften zijn gewijd aan het verstrekken van nauwkeurige en bijgewerkte gegevens aan alle leerlingen. Iemand helpen bij het opdoen van kennis geeft mij enorm veel plezier.
Laten we verbinding maken via LinkedIn –