Vrste, aplikacije, primeri izmeničnih tokov

The izmenično tokovni tokori tudi CA vezja So sestavljene iz kombinacij uporovnih, induktivnih in kapacitivnih elementov v kombinaciji z nadomestnim virom napetosti, ki je običajno sinusoidni.

Pri uporabi napetosti se za kratek čas vzpostavi spremenljivi tok, imenovan prehodni tok, ki popusti sinusoidnemu stacionarnemu toku.

Tokokrog izmeničnega toka

Sinusoidni tok ima vrednosti, ki se izmenjujejo med pozitivnim in negativnim, in se spreminjajo v redne intervale, določene s predhodno uveljavljeno frekvenco. Oblika toka je izražena kot:

I (t) = i_m Sen (ωt --fi)

Kjer sem_m Je največji tok ali amplituda toka, ω je frekvenca, t Čas je in φ fazna razlika. Enote, ki se običajno uporabljajo za tok.

Čas se meri v nekaj sekundah, saj so frekvenca Hertzios ali Hertz, skrajšana Hz, medtem ko je fazna razlika kot, ki se običajno meri v radianih, čeprav se včasih pojavi v stopinjah. Niti ti niti radiani ne veljajo za enote.

Simbol, ki se uporablja za nadomestni vir napetosti

Pogosto je nadomestna napetost simbolizirana z valom znotraj kroga, da jo ločimo od neposredne napetosti, ki jo simbolizirata dve neenakomerni in vzporedni črti.

[TOC]

Vrste izmeničnih tokov

Obstaja veliko vrst tokovnih tokov, začenši z najpreprostejšimi vezji, prikazanimi na naslednji sliki. Od leve proti desni imajo:

-Spoštovanje z odpornostjo r

-Vezje s tuljavo l

-Vezje s kondenzatorjem c.

Od leve proti desni: uporovni, induktivni in končni vezje. Vir: f. Zapata.

Vezje z uporovnim elementom

V vezju z uporom R, priključenim na nadomestni napetostni vir, je uporna napetost V_R = V_m Sen ωt. Z zakonom Ohm, ki velja tudi za čisto uporovna vezja izmeničnega toka:

V_R = I_R∙ r

Zato največji tok i_m = V_m /R.

Tako tok kot napetost sta v fazi, kar pomeni, da dosežeta svoje največje vrednosti, pa tudi 0, hkrati.

V čisto uporovnem izmeničnem toku, tok in upor sta v fazi. Vir: f. Zapata.

Induktivno vezje elementov

V tuljavi l je napetost V_L = V_m Sen ωt in je povezan s tokom v induktorju z enačbo:

Vključevanje:

Zaradi lastnosti trigonometričnih razlogov_L Napisana je v smislu greha ωt kot:

Yo_L = I_m greh (ωt - ½ π)

Vam lahko služi: naravni sateliti

Nato sta napetost in tok zastareli, slednji sta zavlekli ½ π = 90 ° glede na napetost (tok se začne prej, t = 0 s. To je razvidno na naslednji sliki v primerjavi s sinusoidom I_L in v V_L:

Nadomestna napetost in tok v čisto induktivnem toku izmeničnega toka. Vir: f. Zapata.

Induktivna reakcija

Induktivna reaktanca je opredeljena kot x_L = Ωl, se pogosto poveča in ima dimenzije upora, torej v analogiji z OHM -ovim zakonom:

V_L = I_L ∙ x_L

Vezje s kapacitivnim elementom

Za Con Casser C, povezan z izmeničnim tokom, je izpolnjeno:

Q = C ∙ V_C = C ∙ V_m Sen ωt

Tok v kondenzatorju izhaja do obremenitve glede na čas:

Yo_C= ωc ∙ V_m cos ωt

Toda cos ωt = sin (ωt + ½ π), potem:

Yo_C = Ωcv_m greh (ωt+ ½ π)

V tem primeru je tok napredek na napetost v ½ π, kot je razvidno iz grafike.

Napetost in tok v nadomestnem vezju s čisto kapacitivnim elementom. Vir: f. Zapata.

Kapacitivna reaktanca

Kapacitivna reaktanca lahko napišemo x_C = 1/ωc, zmanjšuje s frekvenco in ima tudi uporne enote, to je ohm. Na ta način je Ohmov zakon tak:

V_C = X_C.Yo_C

Prijave

Michael Faraday (1791-1867) je prvi dobil tok, ki je občasno spremenil svoj pomen s svojimi indukcijskimi poskusi, čeprav je bil v zgodnjih dneh uporabljen le neposredni tok.

Konec 19. stoletja se je med Thomasom zgodila dobro znana vojna tokov. Edison, branilec uporabe neposrednega toka in Georgea Westinghousea, podpornik izmeničnega toka. Končno je bilo to tisto, ki je zmagalo z gospodarstvom, učinkovitostjo in enostavnostjo prenosa z manjšimi izgubami.

Zaradi tega doslej je tok, ki prihaja v domove in panoge, izmenični tok, čeprav uporaba neposrednega toka nikoli ni popolnoma izginila.

Izmenični tok se uporablja za skoraj vse, v mnogih aplikacijah smer gibanja obremenitev.

Po drugi strani pa je dejstvo, da trenutne spremembe pomena z določeno frekvenco, temelj električnih motorjev in različnih bolj specifičnih aplikacij, na primer naslednje:

Lahko vam služi: širjenje zvoka

Pelfming vezja

Vekoti, ki so sestavljeni iz nadomestnega vira, povezanega z uporom in serijskim kondenzatorjem.

Služijo tudi kot napetostne delitve in se uglasbijo na radijskih postajah (glej primer 1 v naslednjem razdelku).

Most Tip Circuits

Mostična vezja, ki se hranijo z izmeničnim tokom, se lahko uporabijo za merjenje zmogljivosti ali induktivnosti, na enak način, kot je uporabljen most Wheatstone, dobro znan vezje neposrednega toka, ki lahko meri vrednost neznanega upora.

Primeri izmeničnega toka

V prejšnjih razdelkih so bili opisani najpreprostejši izmenični tokovni vezji, čeprav so seveda zgoraj opisani osnovni elementi, pa tudi drugi nekoliko bolj zapleteni, kot so diode, ojačevalniki in tranzistorji, če jih naštejemo le nekaj, za dosego različnih učinkov.

Primer 1: RLC vezje

Eno najpogostejših vezij v AC To je tisti, ki vključuje odpornost r, tuljavo ali induktor L in kondenzator ali kondenzator C z virom izmeničnega toka.

RLC vezje v seriji Fed z izmeničnim tokom vira. Vir: f. Zapata.

Vezja serije RLC se zlasti odzivajo na frekvenco nadomestnega vira, s katerim se hranijo. Zato je ena najzanimivejših aplikacij kot radijsko uglašena vezja.

Radijski signal pogosto ustvarja tok z enako frekvenco v vezju, posebej zasnovanem kot sprejemnik, in amplituda tega toka je največja, če je sprejemnik prilagojen s to frekvenco, z učinkom, imenovanim učinkom resonanca.

Sprejemljivo vezje služi kot sprejemnik, ker je zasnovan tako, da signali neželenih frekvenc ustvarjajo zelo majhne tokove, ki jih radijski zvočniki ne zaznajo in zato niso slišniki. Po drugi strani pa na resonančno frekvenco amplituda toka doseže največ in nato se signal jasno sliši.

Resonančna frekvenca se pojavi, ko se izenačijo induktivne in kapacitivne reakcije vezja:

X_L = X_C

1/ωc = ωl

Ω² = 1/lc

Radijska postaja s frekvenčnim signalom ω naj bi bila "uglašena", za določeno frekvenco pa so izbrane vrednosti L in C.

Lahko vam služi: normalen napor: iz česa je sestavljen, kako se izračuna, primeri

Primer 2: RLC vezje vzporedno

RLC vezja vzporedno imajo tudi določene odzive glede na frekvenco vira, kar je odvisno od reaktance vsakega od elementov, opredeljenih kot razlog med napetostjo in tokom.

RLC vezje vzporedno, povezano z virom izmeničnega toka. Vir: f. Zapata.

Vaja rešena

V vezju LRC v seriji 1 prejšnjega odseka je upor vreden 200 ohm, induktivnost 0.4 h in kondenzator je 6 μF. Napajalni del je nadomestna amplitudna napetost, ki je enaka 30 V, pogosto 250 rad/s. Prosimo, da najde:

a) reakcije vsakega elementa

b) Vrednost modula impedance vezja.

c) amplituda toka

Rešitev

Ustrezne reakcije se izračunajo s formulami:

X_C = 1/ωc = 1/(250 rad/s x 6 x10^-6 F) = 666,67 ohm

X_L = Ωl = 250 rad/s x 0.4 h = 100 ohm

In reaktanca upora je enakovredna njegovi vrednosti v Ohmi:

X_R = R = 200 ohm

Rešitev b

Impedanca Z je opredeljen kot razlog med napetostjo in tokom v vezju, bodisi zaporedno bodisi vzporedno:

Z = v_m / Yo_m

Impedanca se meri v Ohmih, pa tudi odpor ali reaktanco, vendar se nanaša na nasprotovanje prehodu toka induktivnosti in kondenzatorjev, če upoštevamo, da poleg njihovih posebnih učinkov, kot sta odlašanje ali napredovanje v napetost imajo določen notranji odpor.

Lahko je dokazano, da je za vezje serije RLC modul impedance podan z:

Pri ocenjevanju vrednosti, navedenih v izjavi, se dobi:

Rešitev c

Od:

Z = v_m / Yo_m

Mora;

Yo_m = V_m / Z = 30V / 601 ohms = 0.05 a.

Teme, ki jih zanimajo

Razlike med izmeničnim in neposrednim tokom

Reference

1. Aleksander, c. 2006. Temelji električnega vezja. 3. mesto. Izdaja. MC Graw Hill.
2. Boylestad, r. 2011. Uvod v analizo vezja.2. mesto. Izdaja. Pearson.
3. Figueroa, d. (2005). Serija: Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 6. Elektromagnetizem. Uredil Douglas Figueroa (USB).
4. Sears, Zemansky. 2016. Univerzitetna fizika s sodobno fiziko. 14. Ed. Zvezek 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizika za znanost in inženiring. Zvezek 1. 7. Ed. Cengage učenje.