Hoe de kracht in een AC-circuit te vinden

Wisselstroom is niet hetzelfde als gelijkstroom. Iedereen weet dat gelijkstroom in staat is om een ​​actieve belasting R te verwarmen. En als je een circuit met daarin een condensator C gaat voorzien van gelijkstroom, zal deze condensator, zodra deze is opgeladen, geen stroom meer door het circuit laten gaan.

De spoel L in een gelijkstroomcircuit kan zich meestal gedragen als een magneet, vooral als deze een ferromagnetische kern bevat. In dit geval zal de spoelleiding met een actieve weerstand op geen enkele manier verschillen van de weerstand R die in serie is geschakeld met de spoel (en van dezelfde waarde als de ohmse weerstand van de spoelleiding).

Hoe dan ook, in een gelijkstroomcircuit waar de belasting alleen uit passieve elementen bestaat, voorbijgaande processen ze eindigen bijna zodra ze begint te eten en niet meer te zien is.

Wisselstroom en reactieve elementen

Wat een wisselstroomcircuit betreft, zijn transiënten daarin van het belangrijkste, zo niet doorslaggevende belang, en elk element van zo'n circuit is niet alleen in staat om energie in de vorm van warmte of mechanische arbeid af te voeren, maar ook in staat tot het minste accumulerende energie in de vorm van een elektrisch of magnetisch veld zal de stroom beïnvloeden, waardoor een soort niet-lineaire respons ontstaat, niet alleen afhankelijk van de amplitude van de aangelegde spanning, maar ook van de frequentie van de doorgelaten stroom.

Bij wisselstroom wordt het vermogen dus niet alleen gedissipeerd in de vorm van warmte op de actieve elementen, maar een deel van de energie wordt achtereenvolgens geaccumuleerd en vervolgens teruggevoerd naar de stroombron. Dit betekent dat capacitieve en inductieve elementen de doorgang van wisselstroom weerstaan.

In het circuit sinusvormige wisselstroom De condensator wordt eerst voor de helft van de periode opgeladen en tijdens de volgende halve periode wordt hij ontladen, waarbij de lading weer wordt teruggevoerd naar het net, enzovoort, elke halve periode van de sinusgolf van het net. Een inductor in een AC-circuit creëert een magnetisch veld gedurende het eerste kwart van een periode, en tijdens het volgende kwart van dat magnetische veld neemt de energie in de vorm van een stroom terug naar de bron. Dit is hoe puur capacitieve en puur inductieve belastingen zich gedragen.

Bij een puur capacitieve belasting leidt de stroom de spanning met een kwart van de periode van de sinusgolf van het net, dat wil zeggen met 90 graden, indien trigonometrisch bekeken (wanneer de spanning in de condensator een maximum bereikt, is de stroom erdoor nul , en wanneer de spanning nul begint te passeren, zal de stroom in het belastingscircuit maximaal zijn).

Bij een puur inductieve belasting loopt de stroom 90 graden achter op de spanning, dat wil zeggen, hij loopt een kwart van de sinusoïdale periode achter (wanneer de spanning die op de inductantie wordt toegepast maximaal is, begint de stroom alleen maar toe te nemen). Voor een puur actieve belasting lopen stroom en spanning op geen enkel moment achter op elkaar, dat wil zeggen, ze zijn strikt in fase.

Totaal, reactief en actief vermogen, arbeidsfactor

Het blijkt dat als de belasting in het wisselstroomcircuit niet perfect actief is, er noodzakelijkerwijs reactieve componenten in aanwezig zijn: die met een inductieve component van de wikkelingen van transformatoren en elektrische machines, condensatoren en andere capacitieve elementen met een capacitieve component, zelfs alleen de inductantie van de draden, enz. .n.

Dientengevolge zijn in een AC-circuit de spanning en stroom uit fase (niet in dezelfde fase, wat betekent dat hun maxima en minima niet samenvallen met het maximum - met het maximum, en het minimum precies met het minimum) en er is altijd enige vertraging van de stroom ten opzichte van de spanning over een bepaalde hoek, die gewoonlijk phi wordt genoemd. En de grootte van cosinus phi wordt genoemd krachtfactor, aangezien de cosinus phi eigenlijk de verhouding is van het actieve vermogen R, onherstelbaar verbruikt in het belastingscircuit, tot het totale vermogen S dat noodzakelijkerwijs door de belasting gaat.

De wisselspanningsbron levert het totale vermogen S aan het belastingscircuit, een deel van dit totale vermogen wordt elk kwart van de periode teruggestuurd naar de bron (dat deel dat terugkeert en heen en weer dwaalt, wordt genoemd reactieve component Q), en een deel wordt verbruikt in de vorm van actief vermogen P - in de vorm van warmte of mechanisch werk.

Om een ​​belasting met reactieve elementen te laten werken zoals bedoeld, moet deze worden aangedreven door een bron van elektrische energie op vol vermogen.

Hoe het schijnbaar vermogen in een AC-circuit te berekenen

Om het totale vermogen S van de belasting in het wisselstroomcircuit te meten, volstaat het om de stroom I en de spanning U te vermenigvuldigen, of liever hun gemiddelde (effectieve) waarden, die eenvoudig te meten zijn met een wisselstroom voltmeter en ampèremeter ( deze apparaten tonen precies de gemiddelde, effectieve waarde, die voor een tweedraads enkelfasig netwerk kleiner is dan de amplitude 1,414 keer). Op deze manier weet u hoeveel stroom er van de bron naar de ontvanger gaat. De gemiddelde waarden worden genomen omdat in een conventioneel netwerk de stroom sinusvormig is en we de exacte waarde van de verbruikte energie per seconde moeten krijgen.

Hoe actief vermogen in een wisselstroomcircuit te berekenen

Als de belasting van puur actieve aard is, bijvoorbeeld een verwarmingsspiraal gemaakt van nichroom of een gloeilamp, dan kunt u eenvoudig de meetwaarden van de ampèremeter en voltmeter vermenigvuldigen, dit is het actieve stroomverbruik P. Maar als de belasting heeft een actief-reactieve aard, dan moet de berekening cosinus phi kennen, d.w.z. arbeidsfactor.

Speciaal elektrisch meetinstrument — fase meter, stelt u in staat cosinus phi rechtstreeks te meten, dat wil zeggen, de numerieke waarde van de arbeidsfactor te krijgen. Als je de cosinus phi kent, moet je deze nog vermenigvuldigen met het totale vermogen S, waarvan de berekeningsmethode in de vorige paragraaf wordt beschreven. Dit wordt het actieve vermogen, het actieve deel van de energie die door het netwerk wordt verbruikt.

Hoe reactief vermogen te berekenen

Om reactief vermogen te vinden, volstaat het om het uitvloeisel van de stelling van Pythagoras te gebruiken, de vermogensdriehoek in te stellen of eenvoudigweg het totale vermogen te vermenigvuldigen met de sinusoïde.