Hur man hittar strömmen i en AC-krets

Växelström är inte detsamma som likström. Alla vet att likström är kapabel att värma upp en aktiv belastning R. Och om du börjar aktivera en krets som innehåller en kondensator C med likström, så snart den är laddad, kommer denna kondensator inte att passera någon mer ström genom kretsen.

Spolen L i en DC-krets kan vanligtvis bete sig som en magnet, speciellt om den innehåller en ferromagnetisk kärna. I detta fall kommer spolledningen med ett aktivt motstånd inte på något sätt att skilja sig från motståndet R som är anslutet i serie med spolen (och av samma klassificering som spolledningens ohmska resistans).

Hur som helst, i en likströmskrets där belastningen endast består av passiva element, övergående processer de slutar nästan så fort hon börjar äta och syns inte längre.

Växelström och reaktiva element

När det gäller en växelströmskrets är i den transienter av den viktigaste, om inte avgörande, betydelsen, och varje element i en sådan krets kan inte bara avleda energi i form av värme eller mekaniskt arbete, utan också i stånd till minst ackumulerande energi i form av ett elektriskt eller magnetiskt fält kommer att påverka strömmen, vilket orsakar ett slags icke-linjärt svar, beroende inte bara på amplituden hos den applicerade spänningen, utan också på frekvensen av den passerade strömmen.

Med växelström försvinner alltså kraften inte bara i form av värme på de aktiva elementen, utan en del av energin ackumuleras successivt och återförs sedan tillbaka till kraftkällan. Detta innebär att kapacitiva och induktiva element motstår passage av växelström.

I kretsen sinusformad växelström Kondensatorn laddas först under halva perioden, och under nästa halvperiod laddas den ur, vilket återför laddningen till elnätet och så vidare varje halvperiod av sinusvågen. En induktor i en växelströmskrets skapar ett magnetfält under första kvartalet av en period, och under nästa fjärdedel av det magnetiska fältet minskar, återgår energin i form av en ström tillbaka till källan. Så uppför sig rent kapacitiva och rent induktiva laster.

Med en rent kapacitiv belastning leder strömmen spänningen med en fjärdedel av perioden för nätsinusvågen, det vill säga med 90 grader, om den ses trigonometriskt (när spänningen i kondensatorn når ett maximum är strömmen genom den noll , och när spänningen börjar passera noll, kommer strömmen i belastningskretsen att vara maximal).

Med en rent induktiv belastning släpar strömmen efter spänningen med 90 grader, det vill säga den släpar med en fjärdedel av den sinusformade perioden (när spänningen som appliceras på induktansen är maximal, börjar strömmen bara att öka). För en rent aktiv belastning ligger strömmen och spänningen inte efter varandra när som helst i tiden, det vill säga de är strikt i fas.

Total, reaktiv och aktiv effekt, effektfaktor

Det visar sig att om belastningen i växelströmskretsen inte är perfekt aktiv, så är reaktiva komponenter nödvändigtvis närvarande i den: de med en induktiv komponent av lindningarna av transformatorer och elektriska maskiner, kondensatorer och andra kapacitiva element med en kapacitiv komponent, även bara trådarnas induktans, etc. .n.

Som ett resultat, i en växelströmskrets, är spänningen och strömmen ur fas (inte i samma fas, vilket innebär att deras maxima och minima inte sammanfaller med maximum - med maximum och minimum med minimum exakt) och det finns alltid någon fördröjning av strömmen från spänningen med en viss vinkel, vilket brukar kallas phi. Och storleken på cosinus phi kallas effektfaktoreftersom cosinus phi faktiskt är förhållandet mellan den aktiva effekten R, oåterkallelig förbrukad i belastningskretsen, och den totala effekten S som nödvändigtvis passerar genom belastningen.

Växelspänningskällan levererar den totala effekten S till belastningskretsen, en del av denna totala effekt återförs varje fjärdedel av perioden tillbaka till källan (den del som återvänder och vandrar fram och tillbaka kallas reaktiv komponent Q), och en del förbrukas i form av aktiv effekt P — i form av värme eller mekaniskt arbete.

För att en last som innehåller reaktiva element ska fungera som avsett, måste den drivas av en elektrisk energikälla med full effekt.

Hur man beräknar skenbar effekt i en AC-krets

För att mäta den totala effekten S för lasten i växelströmskretsen räcker det att multiplicera strömmen I och spänningen U, eller snarare deras genomsnittliga (effektiva) värden, som är lätta att mäta med en växelströmsvoltmeter och amperemeter ( dessa enheter visar exakt det genomsnittliga, effektiva värdet, som för ett tvåtråds enfasnätverk är mindre än amplituden 1,414 gånger). På så sätt kommer du att veta hur mycket ström som går från källan till mottagaren. Medelvärdena tas för att i ett konventionellt nätverk är strömmen sinusformad och vi måste få det exakta värdet på den energi som förbrukas varje sekund.

Hur man beräknar aktiv effekt i en AC-krets

Om belastningen är av rent aktiv natur, till exempel, är det en värmeslinga gjord av nikrom eller en glödlampa, så kan du helt enkelt multiplicera avläsningarna på amperemetern och voltmetern, detta blir den aktiva strömförbrukningen P. Men om lasten har en aktiv-reaktiv natur, då kommer beräkningen att behöva känna till cosinus phi, dvs effektfaktor.

Speciell elektrisk mätanordning — fasmätare, låter dig mäta cosinus phi direkt, det vill säga få det numeriska värdet av effektfaktorn. Genom att känna till cosinus phi återstår det att multiplicera den med den totala effekten S, vars beräkningsmetod beskrivs i föregående stycke. Detta kommer att vara den aktiva effekten, den aktiva komponenten av den energi som förbrukas av nätverket.

Hur man beräknar reaktiv effekt

För att hitta reaktiv effekt räcker det att använda följden av Pythagoras sats, ställa in potenstriangeln eller helt enkelt multiplicera den totala effekten med sinusoiden.