Typy striedajúcich sa aktuálnych obvodov, aplikácie, príklady

Ten obvody striedavého prúdu ani CA obvody Pozostávajú z kombinácií odporových, induktívnych a kapacitných prvkov v kombinácii s alternatívnym zdrojom napätia, ktorý je zvyčajne sínusový.

Pri aplikácii napätia je premenlivý prúd stanovený na krátku dobu, nazývaný prechodný prúd, ktorý ustupuje sínusovému stacionárnemu prúdu.

Striedavý prúdový obvod

Sinusoidný prúd má hodnoty, ktoré sa striedajú medzi pozitívnym a negatívnym, a menia sa na pravidelné intervaly stanovené predtým stanovenou frekvenciou. Forma prúdu je vyjadrená ako:

I (t) = i_m Sen (Ωt --per)

Kde ja_m Je to maximálny prúd alebo amplitúda prúdu, Ω je frekvencia, tón Je čas a φ fázový rozdiel. Jednotky bežne používané pre prúd sú zosilňovače (A) a jeho submultipy, ako sú mikroamperium a mikropodniky.

Pokiaľ ide o svoju časť, čas sa meria v sekundách, pre frekvenciu sú Hertzios alebo Hertz, skrátená Hz, zatiaľ čo fázový rozdiel je uhol, ktorý sa zvyčajne meria v radiánoch, hoci niekedy sa niekedy vyskytuje v stupňoch. Ani tieto, ani radiány sa nepovažujú za jednotky.

Symbol používaný pre alternatívny zdroj napätia

Alternatívne napätie je často symbolizované vlnou vo vnútri kruhu, aby sa odlíšilo od priameho napätia, symbolizované dvoma nerovnakými a paralelnými čiarami.

[TOC]

Typy striedavých prúdových obvodov

Existuje mnoho druhov striedavých obvodov prúdu, počnúc najjednoduchšími obvodmi zobrazenými na nasledujúcom obrázku. Zľava doprava majú:

-Rešpekt s odporom r

-Obvod s cievkou L

-Obvod s kondenzátorom C.

Zľava doprava: odporový, indukčný a konečný obvod. Zdroj: f. Zapata.

Obvod s odporovým prvkom

V obvode s odporom R pripojeným k zdroju alternatívneho napätia je odporové napätie V V_R = V_m Sen Ωt. Podľa OHM Law, ktorý je tiež platný pre čisto odporové obvody striedavého prúdu:

Vložka_R = I_R∙ r

Preto maximálny prúd i_m = V_m /R.

Prúd a napätie sú vo fáze, čo znamená, že dosahujú svoje maximálne hodnoty, ako aj 0, súčasne.

V čisto odpornom obvode striedavého prúdu sú prúd a odpor vo fáze. Zdroj: f. Zapata.

Obvod

V cievke L je napätie V V_L = V_m Sen ωt a súvisí so prúdom v induktore cez rovnicu:

Integrácia:

Z vlastností trigonometrických dôvodov i_L Je napísaný z hľadiska hriechu Ωt ako:

Jo_L = I_m hriech (Ωt - ½ π)

Môže vám slúžiť: prírodné satelity

Potom sú napätie a prúd zastarané, druhé oneskorené ½ π = 90 ° vzhľadom na napätie (prúd začína skôr, čo je T = 0 s východiskovým bodom). Toto je vidieť na nasledujúcom obrázku v porovnaní s sínusom I_L a to v_L:

Alternatívne napätie a prúd v čisto induktívnom obvode striedavého prúdu. Zdroj: f. Zapata.

Indukčná reaktancia

Induktívna reaktancia je definovaná ako x_L = Ωl, často sa zvyšuje a má rozmery odporu, a preto v analógii s Ohmovým zákonom:

Vložka_L = I_L ∙ x_L

Obvod s kapacitným prvkom

Pre Con Casser C pripojený k striedavému zdroju prúdu je splnené, že:

Q = C ∙ V_C = C ∙ V_m Sen Ωt

Prúd v kondenzátore odvodzuje zaťaženie vzhľadom na čas:

Jo_C= ωc ∙ V_m cos Ωt

Ale cos ωt = sin (Ωt + ½ π), potom:

Jo_C = Ωcv_m hriech (Ωt+ ½ π)

V tomto prípade súčasný postup na napätie v ½ π, ako je zrejmé z grafiky.

Napätie a prúd v alternatívnom obvode s čisto kapacitným prvkom. Zdroj: f. Zapata.

Kapacitná reaktancia

Kapacitnú reaktanciu je možné napísať x_C = 1/ωc, klesá s frekvenciou a má tiež odporové jednotky, to znamená OHMS. Týmto spôsobom je Ohmov zákon taký:

Vložka_C = X_C.Jo_C

Žiadosti

Michael Faraday (1791-1867) bol prvý, kto získal prúd, ktorý pravidelne zmenil svoj význam prostredníctvom svojich indukčných experimentov, hoci v prvých dňoch sa použil iba priamy prúd.

Na konci 19. storočia sa vyskytla dobre známa vojna prúdov medzi Thomasom. Edison, obhajca použitia priameho prúdu a George Westinghouse, podporovateľ striedavého prúdu. Nakoniec to bol ten, ktorý vyhral ekonomikou, efektívnosť a ľahkosť prenosu s malými stratami.

Z tohto dôvodu doteraz prúd, ktorý prichádza do domovov a odvetví.

Striediaci prúd sa používa takmer pre všetko av mnohých aplikáciách nie je relevantná konštantná zmena smeru striedavého prúdu, ako sú žiarovky, železo alebo varenie roh, pretože zahrievanie odporového prvku nezávisí od smer pohybu zaťaženia.

Na druhej strane skutočnosť, že súčasný mení význam s určitou frekvenciou, je základom elektrických motorov a rôznymi konkrétnymi aplikáciami, ako napríklad nasledujúce:

Môže vám slúžiť: zvukové šírenie

Obvody

Obvody, ktoré pozostávajú z alternatívneho zdroja pripojeného k odporu a sériový kondenzátor, sú známe ako obvody série RC a používajú sa na odstránenie nežiaduci.

Slúžia tiež ako deliace napätie a naladenie v rozhlasových staniciach (pozri príklad 1 v nasledujúcej časti).

Obvody typu mosta

Mostné obvody napájané striedavým prúdom sa môžu použiť na meranie kapacity alebo indukčnosti rovnakým spôsobom, ako sa používa Wheatstone Bridge, dobre známy obvod s jedným prúdom schopný zmerať hodnotu neznámeho odporu.

Príklady striedavých obvodov prúdu

V predchádzajúcich častiach boli opísané najjednoduchšie obvody striedavého prúdu, hoci samozrejme, základné prvky opísané vyššie, ako aj ďalšie trochu zložitejšie ako diódy, zosilňovače a tranzistory, aby sme vymenovali niektoré z nich, aby sa získali rôzne účinky, aby sa získali rôzne účinky.

Príklad 1: obvod RLC

Jeden z najbežnejších obvodov v Ac Je to ten, ktorý obsahuje odpor R, cievku alebo induktor L a kondenzátor alebo sériu kondenzátora C so striedavým zdrojom prúdu.

Obvod RLC v sérii napájaných so striedavým zdrojom prúdu. Zdroj: f. Zapata.

Obvody série RLC reagujú najmä na frekvenciu alternatívneho zdroja, s ktorým sa kŕmia. Preto je jednou z najzaujímavejších aplikácií ako obvody na vyladené rádio.

Rádiový signál často generuje prúd s rovnakou frekvenciou v obvode špeciálne navrhnutom tak, aby slúžil ako prijímač, a amplitúda tohto prúdu je maximálna, ak je prijímač naladený touto frekvenciou prostredníctvom efektu nazývaného efekt nazývaný efekt nazývaný rezonancia.

Prijímajúci obvod slúži ako tuner, pretože je navrhnutý tak, aby signály nežiaducich frekvencií generovali veľmi malé prúdy, ktoré nie sú detekované rozhlasovými reproduktormi, a preto nie sú počuteľné. Na druhej strane, k rezonančnej frekvencii, amplitúda prúdu dosahuje maximum a potom je signál jasne počuť.

Frekvencia rezonancie dochádza, keď sa vyrovnajú induktívne a kapacitné reaktancie obvodu:

X_L = X_C

1/ωc = ωl

Ω² = 1/lc

Rádiová stanica s frekvenčným signálom Ω sa hovorí, že je „vyladená“ a hodnoty L a C sa vyberú pre túto určitú frekvenciu.

Môže vám slúžiť: Normálne úsilie: z čoho sa skladá, ako sa vypočíta, príklady

Príklad 2: RLC obvod paralelne

Paralelne obvody RLC majú tiež určité reakcie podľa zdrojovej frekvencie, ktorá závisí od reaktancie každého z prvkov definovaných ako dôvod medzi napätím a prúdom.

Obvod RLC paralelne pripojený k striedavému zdroju prúdu. Zdroj: f. Zapata.

Cvičenie

V obvode LRC v sérii 1 predchádzajúcej sekcie má odpor v hodnote 200 ohm, indukčnosť 0.4 h a kondenzátor je 6 μf. Na jeho časť je napájací zdroj alternatívnym amplitúdovým napätím rovnajúcim sa 30 V, často 250 rad/s. Žiada sa, aby ste našli:

a) reakcie každého prvku

b) Hodnota impedančného modulu obvodu.

c) amplitúda prúdu

Roztok

Príslušné reaktancie sa vypočítavajú s vzorcami:

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

A reaktancia odporu je rovnocenná s jej hodnotou v OHM:

X_R = R = 200 ohm

Riešenie B

Impedancia Z je definovaná ako dôvod medzi napätím a prúdom v obvode, buď v sérii alebo paralelne:

Z = v_m / Jo_m

Impedancia sa meria v ohmoch, ako aj v odporu alebo reaktivite, ale odkazuje sa na opozíciu voči priechodu prúdu indukčných a kondenzátorov, berúc do úvahy, že okrem ich konkrétnych účinkov, ako je oneskorenie alebo postupovanie do napätia, tiež oni mať určitý vnútorný odpor.

Dá sa preukázať, že v prípade obvodu série RLC je impedančný modul daný:

Pri hodnotení hodnôt uvedených vo vyhlásení sa získa:

Riešenie c

Z:

Z = v_m / Jo_m

Musí;

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

Záujmové témy

Rozdiely medzi striedaním a priamym prúdom

Odkazy

1. Alexander, C. 2006. Základy elektrických obvodov. Tretí. Vydanie. MC Graw Hill.
2. Boylestad, r. 2011. Úvod do analýzy obvodu.Druhý. Vydanie. Pearson.
3. Figueroa, D. (2005). Séria: Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 6. Elektromagnetizmus. Editoval Douglas Figueroa (USB).
4. Sears, Zemansky. 2016. Fyzika univerzity s modernou fyzikou. 14. Edimatizovať. Zväzok 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 1. 7. Edimatizovať. Učenie sa.