Kako se kondenzator ponaša u AC kolu?

Kako se kondenzator ponaša u AC kolu?
Kako se kondenzator ponaša u AC kolu?
Anonim

Ako je AC napajanje spojeno na otpornik, tada će struja i napon u kolu u bilo kojoj tački vremenskog dijagrama biti proporcionalni jedan drugom. To znači da će krive struje i napona istovremeno dostići "vršnu" vrijednost. Pri tome kažemo da su struja i napon u fazi.

Sada razmotrite kako će se kondenzator ponašati u AC kolu.

AC kondenzator
AC kondenzator

Ako je kondenzator spojen na izvor izmjeničnog napona, maksimalni napon na njemu će biti proporcionalan maksimalnoj struji koja teče u kolu. Međutim, vrh sinusnog vala napona neće se pojaviti u isto vrijeme kada i vrh struje.

U ovom primjeru, trenutna vrijednost struje dostiže svoju maksimalnu vrijednost četvrtinu perioda (90 el.deg.) prije nego napon. U ovom slučaju kažu da "struja vodi napon za 90◦".

Za razliku od situacije u DC kolu, V/I vrijednost ovdje nije konstantna. Ipak, omjer V max / I max je vrlo korisna vrijednost i u elektrotehnici se naziva kapacitivnost.(Xc) komponenta. Pošto ova vrijednost i dalje predstavlja omjer napona i struje, tj. u fizičkom smislu to je otpor, njegova jedinica mjere je ohm. Xc vrijednost kondenzatora ovisi o njegovom kapacitetu (C) i AC frekvenciji (f).

Budući da se efektivni napon primjenjuje na kondenzator u AC kolu, ista izmjenična struja teče u tom kolu, koja je ograničena kondenzatorom. Ovo ograničenje je zbog reaktanse kondenzatora.

struja kondenzatora
struja kondenzatora

Prema tome, vrijednost struje u kolu koje ne sadrži nikakve komponente osim kondenzatora određena je alternativnom verzijom Ohmovog zakona

IRMS=URMS / XC

Gdje je URMS efektivna (rms) vrijednost napona. Imajte na umu da Xc zamjenjuje R u DC verziji Ohmovog zakona.

Sada vidimo da se kondenzator u krugu naizmjenične struje ponaša sasvim drugačije od fiksnog otpornika, pa je situacija ovdje shodno tome složenija. Da bismo bolje razumjeli procese koji se odvijaju u takvom lancu, korisno je uvesti takav koncept kao što je vektor.

fiksni otpornik
fiksni otpornik

Osnovna ideja vektora je ideja da se kompleksna vrijednost vremenski promjenjivog signala može predstaviti kao proizvod kompleksnog broja (koji je neovisan o vremenu) i nekog kompleksnog signala koji je funkcija vremena.

Na primjer, možemo predstaviti funkciju Acos(2πνt + θ) baš kao kompleksna konstanta A∙ejΘ.

Pošto su vektori predstavljeni veličinom (ili modulom) i uglom, oni su grafički predstavljeni strelicom (ili vektorom) koja rotira u ravni XY.

S obzirom da je napon na kondenzatoru "lag" u odnosu na struju, vektori koji ih predstavljaju nalaze se u kompleksnoj ravni kao što je prikazano na gornjoj slici. Na ovoj slici, vektori struje i napona rotiraju se u suprotnom smjeru od smjera kazaljke na satu.

U našem primjeru, struja na kondenzatoru je zbog njegovog periodičnog punjenja. Budući da kondenzator u strujnom kolu ima sposobnost da periodično akumulira i prazni električni naboj, postoji stalna razmjena energije između njega i izvora napajanja, što se u elektrotehnici naziva reaktivnim.

Preporučuje se: