Hvordan oppfører en kondensator seg i en AC-krets?

Hvordan oppfører en kondensator seg i en AC-krets?
Hvordan oppfører en kondensator seg i en AC-krets?
Anonim

Hvis en vekselstrømforsyning er koblet til en motstand, vil strømmen og spenningen i kretsen på et hvilket som helst punkt i tidsdiagrammet være proporsjonal med hverandre. Dette betyr at strøm- og spenningskurvene vil nå "peak"-verdien samtidig. Når vi gjør det, sier vi at strømmen og spenningen er i fase.

Vurder nå hvordan en kondensator vil oppføre seg i en AC-krets.

AC kondensator
AC kondensator

Hvis en kondensator er koblet til en AC-spenningskilde, vil den maksimale spenningen over den være proporsjonal med den maksimale strømmen som flyter i kretsen. Toppen av spenningens sinusbølge vil imidlertid ikke inntreffe samtidig som toppen av strømmen.

I dette eksempelet når den øyeblikkelige verdien av strømmen sin maksimale verdi en kvart periode (90 el.grader) før spenningen gjør det. I dette tilfellet sier de at "strømmen leder spenningen med 90◦".

I motsetning til situasjonen i DC-kretsen, er ikke V/I-verdien konstant her. Likevel er forholdet V max / I max en svært nyttig verdi og kalles kapasitans i elektroteknikk.(Xc) komponent. Siden denne verdien fortsatt representerer forholdet mellom spenning og strøm, dvs. i fysisk forstand er det motstand, dens måleenhet er ohm. Xc-verdien til en kondensator avhenger av kapasitansen (C) og AC-frekvensen (f).

Fordi rms-spenningen tilføres kondensatoren i en AC-krets, flyter den samme AC-strømmen i den kretsen, som begrenses av kondensatoren. Denne begrensningen skyldes reaktansen til kondensatoren.

kondensatorstrøm
kondensatorstrøm

Derfor bestemmes verdien av strømmen i en krets som ikke inneholder andre komponenter enn en kondensator av en alternativ versjon av Ohms lov

IRMS=URMS / XC

Hvor URMS er rms (rms) spenningsverdien. Merk at Xc erstatter R i DC-versjonen av Ohms lov.

Nå ser vi at en kondensator i en AC-krets oppfører seg veldig annerledes enn en fast motstand, og situasjonen her er tilsvarende mer komplisert. For bedre å forstå prosessene som skjer i en slik kjede, er det nyttig å introdusere et slikt konsept som en vektor.

fast motstand
fast motstand

Den grunnleggende ideen til en vektor er forestillingen om at den komplekse verdien av et tidsvarierende signal kan representeres som produktet av et komplekst tall (som er uavhengig av tid) og et komplekst signal som er et funksjon av tid.

Vi kan for eksempel representere funksjonen Acos(2πνt + θ) akkurat som en kompleks konstant A∙ejΘ.

Siden vektorer er representert av størrelse (eller modul) og vinkel, er de grafisk representert av en pil (eller vektor) som roterer i XY-planet.

Gitt at spenningen på kondensatoren er "lag" i forhold til strømmen, er vektorene som representerer dem plassert i det komplekse planet som vist i figuren over. I denne figuren roterer strøm- og spenningsvektorene i motsatt retning av retningen med klokken.

I vårt eksempel skyldes strømmen på kondensatoren dens periodiske opplading. Siden kondensatoren i AC-kretsen har evnen til periodisk å akkumulere og utlade en elektrisk ladning, er det en konstant utveksling av energi mellom den og strømkilden, som i elektroteknikk kalles reaktiv.

Anbefalt: