როდესაც ელექტროსადგურები ელექტროენერგიას აწვდიან შენობებსა და ოჯახებს, ისინი მათ დიდ მანძილზე აგზავნიან პირდაპირი დენის (DC) სახით. საყოფაცხოვრებო ტექნიკა და ელექტრონიკა, ძირითადად, ალტერნატიულ დენზე (AC) ემყარება.
ორ ფორმას შორის გადაკეთებამ შეიძლება აჩვენოს, თუ როგორ განსხვავდება ელექტროენერგიის ფორმების წინააღმდეგობები ერთმანეთისგან და როგორ იყენებენ ისინი პრაქტიკულ პროგრამებში. შეგიძლიათ გამოვიდეს DC და AC განტოლებები DC და AC წინააღმდეგობის განსხვავებების აღსაწერად.
მიუხედავად იმისა, რომ DC ენერგია მიედინება ერთი მიმართულებით ელექტრულ წრეში, AC ენერგიის წყაროებიდან მიმდინარე მონაცვლეობა რეგულარული ინტერვალებით ხდება წინ და უკანა მიმართულებებზე. ეს მოდულაცია აღწერს როგორ ცვლის AC და ხდება სინუსური ტალღის ფორმა.
ეს განსხვავება ასევე ნიშნავს, რომ თქვენ შეგიძლიათ აღწეროთ AC სიმძლავრე დროის განზომილებით გარდაიქმნება სივრცულ განზომილებაში, რათა ნახოთ თუ როგორ იცვლება ძაბვა სხვადასხვა სფეროში ჩართვა თავად. ძირითადი ჩართვის ელემენტების გამოყენებით AC ენერგიის წყაროს საშუალებით შეგიძლიათ აღწეროთ წინააღმდეგობა მათემატიკურად.
DC vs. AC წინააღმდეგობა
AC სქემებისთვის, ელექტროენერგიის წყაროს მკურნალობა სინუსური ტალღის გამოყენებითომის კანონი,
V = IR
ძაბვისთვისვ, მიმდინარემედა წინააღმდეგობარ, მაგრამ გამოიყენეთწინაღობა ზიმის მაგივრადრ.
თქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ AC მიკროსქემის წინააღმდეგობა, ისევე როგორც DC ჩართვისთვის: ძაბვის დენის დაყოფით. AC მიკროსქემის შემთხვევაში, წინააღმდეგობას ეწოდება წინაღობა და მას შეუძლია მიიღოს სხვა ფორმები სხვადასხვა მიკროსქემის ელემენტებისთვის მაგალითად, ინდუქციური წინააღმდეგობა და ტევადი ტევადობა, შესაბამისად ინდუქტორებისა და კონდენსატორების გამძლეობის საზომი. ინდუქტორები აწარმოებენ მაგნიტურ ველებს ენერგიის შესანახად დენის საპასუხოდ, ხოლო კონდენსატორები ინახავენ მუხტს წრეებში.
თქვენ შეგიძლიათ წარმოადგინოთ ელექტროენერგია მთლიანი AC წინააღმდეგობის მეშვეობით
I = I_m \ sin {(\ ომეგა t + \ theta)}
დენის მაქსიმალური მნიშვნელობისთვისმე ვარ, როგორც ფაზის სხვაობაθ, წრიული კუთხის სიხშირეωდა დროტ. ფაზის სხვაობა არის სინუსური ტალღის კუთხის გაზომვა, რომელიც აჩვენებს, თუ როგორ არის მიმდინარე ძაბვადან ფაზის გარეთ. თუ მიმდინარე და ძაბვა ფაზაშია ერთმანეთთან, მაშინ ფაზის კუთხე იქნება 0 °.
სიხშირეარის ფუნქცია იმისა, თუ რამდენი სინუსის ტალღა გავიდა ერთ წერტილზე ერთი წამის შემდეგ. კუთხოვანი სიხშირე არის ეს სიხშირე გამრავლებული 2π- ზე ენერგიის წყაროს რადიალური ხასიათის გათვალისწინებით. გავამრავლოთ ეს განტოლება დენის წინააღმდეგობაზე ძაბვის მისაღებად. ძაბვა ანალოგიურ ფორმას იღებს
V = V_m \ sin {(\ ომეგა t)}
მაქსიმალური ძაბვის V– სთვის. ეს ნიშნავს, რომ თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ AC წინაღობა, როგორც ძაბვის დაყოფის დენი, რომელიც უნდა იყოს
\ frac {V_m \ sin {(\ ომეგა t)}} {I_m \ sin {(\ ომეგა t + \ theta)}}
AC წინაღობა სხვა წრიულ ელემენტებთან, როგორიცაა ინდუქტორები და კონდენსატორები, იყენებენ განტოლებებს
Z = \ sqrt {R ^ 2 + X_L ^ 2} \\ Z = \ sqrt {R ^ 2 + X_C ^ 2} \\ Z = \ sqrt {R ^ 2 + (X_L-X_C) ^ 2}
ინდუქციური წინააღმდეგობისთვისXლ, ტევადობის წინააღმდეგობაXგ იპოვონ AC წინაღობა Z. ეს საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ წინაღობა მთლიანი ინდუქტორებისა და კონდენსატორების გადასაცემად AC წრეებში. ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ განტოლებებიXლ = 2πfLდაXგ = 1 / 2πfCამ წინააღმდეგობის მნიშვნელობების შედარება ინდუქციურობასთანლდა ტევადობაგჰენრიებში ინდუქციური და ფარადების ტევადობა.
DC vs. AC წრიული განტოლებები
მიუხედავად იმისა, რომ AC და DC წრეების განტოლებები სხვადასხვა ფორმას იღებს, ისინი ორივე ერთ პრინციპზეა დამოკიდებული. DC წინააღმდეგ AC სქემების სახელმძღვანელო ამის დემონსტრირებას მოახდენს. DC წრეებს აქვთ ნულოვანი სიხშირე, რადგან, თუ თქვენ დააკვირდებით დენის წყაროს DC– ს არ აჩვენოთ რაიმე სახის ტალღის ფორმა ან კუთხე, რომლის საშუალებითაც შეგიძლიათ გაზომოთ რამდენი ტალღა გაივლის მოცემულ წერტილს. AC წრეები აჩვენებენ ამ ტალღებს crests, troughs და ampluits, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ სიხშირე მათი აღსაწერად.
DC წინააღმდეგ წრიული განტოლებების შედარებამ შეიძლება აჩვენოს ძაბვის, დენისა და წინააღმდეგობის სხვადასხვა გამოხატვა, მაგრამ ძირითადი თეორიები, რომლებიც მართავენ ამ განტოლებებს, იგივეა. განსხვავებები DC v. AC წრიული განტოლებები წარმოიქმნება თავად წრიული ელემენტების ხასიათის მიხედვით.
თქვენ იყენებთ ომის კანონსV = IRორივე შემთხვევაში, თქვენ შეაჯამებთ მიმდინარე, ძაბვის და წინააღმდეგობის გაწევას სხვადასხვა ტიპის სქემებზე, ისევე როგორც DC და AC წრეებისთვის. ეს ნიშნავს, რომ დახურული მარყუჟის გარშემო ძაბვის წვეთების შეჯამება ნულის ტოლია და მიმდინარე დენის გამოთვლა შედის თითოეულ კვანძში ან ელექტრულ წრეზე, როგორც ტოლია მიმდინარე დენის ტოლი, მაგრამ, AC წრეებისთვის, იყენებთ ვექტორები.
DC vs. AC სქემების სახელმძღვანელო
თუ გქონდათ პარალელური RLC წრე, ეს არის AC ჩართვა რეზისტორით, ინდუქტორით (L) და კონდენსატორით, რომლებიც განლაგებულია ერთმანეთთან პარალელურად და ენერგიის წყაროს პარალელურად, თქვენ გამოითვალეთ მიმდინარე, ძაბვა და წინააღმდეგობა (ან, ამ შემთხვევაში, წინაღობა) ისევე, როგორც DC– სთვის წრე
ენერგიის წყაროდან მთლიანი დენი უნდა იყოს ტოლივექტორიმიმდინარე ფულის ჯამი, რომელიც მიედინება თითოეულ სამ განშტოებაში. ვექტორული ჯამი ნიშნავს თითოეული დენის მნიშვნელობის კვადრატს და მათი მისაღებად შეჯამებას
I_S ^ 2 = I_R ^ 2 + (I_L-I_C) ^ 2
მომარაგების დენისთვისმეს, რეზისტორული მიმდინარეობამერ, ინდუქციური მიმდინარეობამელდა კონდენსატორის მიმდინარეობამეგ. ეს უპირისპირდება სიტუაციის DC სქემის ვერსიას
I_S = I_R + I_L + I_C
იმის გამო, რომ ძაბვის ვარდნა ტოტებზე მუდმივი რჩება პარალელურ სქემებში, ჩვენ შეგვიძლია გამოვანგარიშოთ ძაბვები თითოეულ ფილიალზე პარალელურ RLC წრეშიR = V / Iრ, Xლ = V / IლდაXგ = V / Iგ. ეს ნიშნავს, რომ ამ მნიშვნელობების შეჯამება შეგიძლიათ ერთ-ერთი ორიგინალური განტოლების გამოყენებითZ = √ (რ2 + (Xლ- Xგ)2მიღება
\ frac {1} {Z} = \ sqrt {\ bigg (\ frac {1} {R} \ bigg) ^ 2 + \ bigg (\ frac {1} {X_L} - \ frac {1} {X_C} \ bigg) ^ 2}
ეს მნიშვნელობა1 / ზმას ასევე უწოდებენ AC ჩართვის დაშვებას. ამის საპირისპიროდ, ძაბვის ვარდნა ფილიალებში შესაბამისი წრიული DC დენის წყაროსთან ტოლი იქნება ელექტროენერგიის ძაბვის წყაროსვ.
სერიული RLC სქემისთვის, AC წრე, რომელიც რეზისტორს, ინდუქტორს და კონდენსატორს ალაგებს სერიულად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ იგივე მეთოდები. თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ ძაბვა, დენა და წინააღმდეგობა დენის შესვლის დაყენების იგივე პრინციპების გამოყენებით კვანძების და წერტილების ტოლი ერთმანეთის ტოლია, ხოლო დახურულ მარყუჟებზე ძაბვის წვეთების შეჯამებისას ტოლია ნული.
წრეში მიმდინარე მიმდინარეობა თანაბარი იქნება ყველა ელემენტზე და მოცემული იქნება დენიდან AC წყაროსთვისმე = მემ x ცოდვა (ωt). მეორეს მხრივ, ძაბვა შეიძლება შეჯამდეს მარყუჟის გარშემოვს - ვრ - ვლ - ვგ= 0 ამისთვისვრმიწოდების ძაბვისთვისვს, რეზისტორის ძაბვავრ, ინდუქციური ძაბვავლდა კონდენსატორის ძაბვავგ.
შესაბამისი DC წრისთვის, მიმდინარეობა უბრალოდ იქნებაV / Rროგორც მოცემულია ომის კანონით და ასევე იქნება ძაბვავს - ვრ - ვლ - ვგ= სერია თითოეული კომპონენტისთვის = 0. განსხვავება DC და AC სცენარებს შორის არის ის, რომ, DC– სთვის შეგიძლიათ გაზომოთ რეზისტორის ძაბვა, როგორცIR, ინდუქტორი ძაბვა, როგორცLdI / dtდა კონდენსატორის ძაბვა, როგორცQC(ბრალდებითგდა ტევადობაQ), ძაბვა AC წრიული იქნებავრ = IR, VL = IXლცოდვა (ωt + 90°)დაVC = IXგცოდვა (ωt - 90°).ეს გვიჩვენებს, თუ როგორ აქვთ AC RLC წრეებს ინდუქტორი ძაბვის წყაროს წინ 90 ° -ით და კონდენსატორით უკან 90 ° -ით.