Hvordan finne strømmen i en AC-krets

Vekselstrøm er ikke det samme som likestrøm. Alle vet at likestrøm er i stand til å varme opp en aktiv belastning R. Og hvis du begynner å energisere en krets som inneholder en kondensator C med likestrøm, så snart den er ladet, vil denne kondensatoren ikke passere mer strøm gjennom kretsen.

Spolen L i en DC-krets kan vanligvis oppføre seg som en magnet, spesielt hvis den inneholder en ferromagnetisk kjerne. I dette tilfellet vil spoleledningen som har en aktiv motstand på ingen måte være forskjellig fra motstanden R koblet i serie med spolen (og av samme verdi som den ohmske motstanden til spoleledningen).

Uansett, i en DC-krets der lasten består av bare passive elementer, forbigående prosesser de slutter nesten så snart hun begynner å mate og vises ikke lenger.

Vekselstrøm og reaktive elementer

Når det gjelder en vekselstrømkrets, er transienter av den viktigste, om ikke avgjørende, betydningen, og ethvert element i en slik krets er ikke bare i stand til å spre energi i form av varme eller mekanisk arbeid, men også i stand til det minste. akkumulering av energi i form av et elektrisk eller magnetisk felt vil påvirke strømmen, og forårsake en slags ikke-lineær respons, ikke bare avhengig av amplituden til den påførte spenningen, men også av frekvensen til strømmen som passerer.

Med vekselstrøm spres altså kraften ikke bare i form av varme på de aktive elementene, men noe av energien akkumuleres suksessivt og returneres deretter tilbake til strømkilden. Dette betyr at kapasitive og induktive elementer motstår passering av vekselstrøm.

I kretsen sinusformet vekselstrøm Kondensatoren lades først i halve perioden, og i løpet av den neste halve perioden lades den ut, og returnerer ladningen tilbake til strømnettet, og så videre hver halvperiode av nettsinusbølgen. En induktor i en vekselstrømskrets skaper et magnetfelt i løpet av det første kvartalet av en periode, og i løpet av det neste kvartalet av det magnetiske feltet avtar, går energien i form av en strøm tilbake til kilden. Dette er hvordan rent kapasitive og rent induktive laster oppfører seg.

Med en rent kapasitiv belastning leder strømmen spenningen med en fjerdedel av perioden til nettsinusbølgen, det vil si med 90 grader, hvis den ses trigonometrisk (når spenningen i kondensatoren når et maksimum, er strømmen gjennom den null , og når spenningen begynner å passere null, vil strømmen i lastkretsen være maksimal).

Med en rent induktiv belastning forsinker strømmen spenningen med 90 grader, det vil si at den forsinker med en fjerdedel av den sinusformede perioden (når spenningen påført induktansen er maksimal, begynner strømmen bare å øke). For en rent aktiv belastning henger ikke strømmen og spenningen etter hverandre til enhver tid, det vil si at de er strengt i fase.

Total, reaktiv og aktiv effekt, effektfaktor

Det viser seg at hvis belastningen i vekselstrømkretsen ikke er perfekt aktiv, er reaktive komponenter nødvendigvis til stede i den: de med en induktiv komponent av viklingene til transformatorer og elektriske maskiner, kondensatorer og andre kapasitive elementer med en kapasitiv komponent, selv bare induktansen til ledningene osv. .n.

Som et resultat, i en AC-krets, er spenningen og strømmen ute av fase (ikke i samme fase, noe som betyr at deres maksima og minima ikke sammenfaller med maksimum - med maksimum og minimum med minimum nøyaktig) og det er alltid noe etterslep av strømmen fra spenningen med en viss vinkel, som vanligvis kalles phi. Og størrelsen på cosinus phi kalles maktfaktor, siden cosinus phi faktisk er forholdet mellom den aktive effekten R, ugjenkallelig forbrukt i lastkretsen, og den totale effekten S som nødvendigvis passerer gjennom lasten.

Vekselspenningskilden leverer totaleffekten S til lastkretsen, en del av denne totale effekten returneres hvert kvartal tilbake til kilden (den delen som går tilbake og vandrer frem og tilbake kalles reaktiv komponent Q), og en del forbrukes i form av aktiv kraft P — i form av varme eller mekanisk arbeid.

For at en last som inneholder reaktive elementer skal fungere etter hensikten, må den drives av en elektrisk energikilde med full effekt.

Hvordan beregne tilsynelatende effekt i en AC-krets

For å måle den totale effekten S til lasten i vekselstrømkretsen, er det nok å multiplisere strømmen I og spenningen U, eller snarere deres gjennomsnittlige (effektive) verdier, som er enkle å måle med et vekselstrømsvoltmeter og amperemeter ( disse enhetene viser nøyaktig den gjennomsnittlige, effektive verdien, som for et to-tråds enfasenettverk er mindre enn amplituden 1,414 ganger). På denne måten vil du vite hvor mye strøm som går fra kilden til mottakeren. Gjennomsnittsverdiene er tatt fordi i et konvensjonelt nettverk er strømmen sinusformet, og vi må få den nøyaktige verdien av energien som forbrukes hvert sekund.

Hvordan beregne aktiv effekt i en AC-krets

Hvis belastningen er av rent aktiv karakter, for eksempel, er det en varmespiral laget av nikrom eller en glødelampe, så kan du ganske enkelt multiplisere avlesningene til amperemeteret og voltmeteret, dette vil være det aktive strømforbruket P. Men hvis lasten har en aktiv-reaktiv natur, da må beregningen vite cosinus phi, dvs. effektfaktor.

Spesiell elektrisk måleanordning — fasemåler, vil tillate deg å måle cosinus phi direkte, det vil si få den numeriske verdien av effektfaktoren. Når du kjenner cosinus phi, gjenstår det å multiplisere den med den totale kraften S, hvis beregningsmetode er beskrevet i forrige avsnitt. Dette vil være den aktive effekten, den aktive komponenten av energien som forbrukes av nettverket.

Hvordan beregne reaktiv effekt

For å finne reaktiv kraft er det nok å bruke konsekvensen av Pythagoras teorem, sette krafttrekanten eller ganske enkelt multiplisere den totale kraften med sinusoiden.