Τι εννοείται με την τάση ενός συστήματος και πώς ρέει η τάση μέσω της ροής;

Ορισμός της συστημικής τάσης

Ορισμός

Η συστημική τάση είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ συγκεκριμένων σημείων σε ηλεκτρικό σύστημα (όπως σύστημα παροχής ρεύματος, ήλεκτρονικό κύκλωμα κλπ.). Στα συστήματα ρεύματος, αναφέρεται συνήθως στην τάση μεταξύ συγκεκριμένων φάσεων ή γραμμών στο δίκτυο. Για παράδειγμα, σε ένα σύστημα χαμηλής τάσης με τρεις φάσεις και τέσσερις γραμμές, η φασική τάση (η τάση μεταξύ της ζωντανής γραμμής και της ουδέτερης) είναι 220V, ενώ η γραμμική τάση (η τάση μεταξύ της ζωντανής γραμμής και της ζωντανής γραμμής) είναι 380V, που είναι τυπικές τιμές της συστημικής τάσης.

Επίδραση

Η συστημική τάση είναι ένα σημαντικό ευρετήριο για τη μέτρηση της ενεργειακής κατάστασης του ηλεκτρικού συστήματος. Ορίζει την ποσότητα ενέργειας που το σύστημα μπορεί να παρέχει στο φορτίο και την αποδοτικότητα της μεταφοράς ενέργειας. Διαφορετικά ηλεκτρικά εξοπλισμό μπορεί να λειτουργεί μόνο υπό την ορθή τάση. Για παράδειγμα, ένα φωτιστικό με ορθή τάση 220V, αν η συστημική τάση αποκλίνει πολύ από τα 220V, θα επηρεαστούν η φωτεινότητα και η διάρκεια ζωής του φωτιστικού.

Παράγοντες ορίζοντες

Η μέγεθος της συστημικής τάσης ορίζεται από την εξόδια τάση του εξοπλισμού παραγωγής (όπως ο γεννήτρια), το ρατίο μετατροπής του τρανσφορματορα, και τα διάφορα ρυθμιστικά συστήματα στη διαδικασία μεταφοράς και κατανομής ρεύματος. Σε έναν ηλεκτροπαραγωγό, η γεννήτρια παράγει συγκεκριμένη τάση ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία επαναφέρεται από έναν βοηθητικό τρανσφορματόρα για την ευκολία της μακρινής μεταφοράς, και στη συνέχεια μειώνεται από έναν μειωτικό τρανσφορματόρα σε επίπεδο που είναι κατάλληλο για τη χρήση από τον εξοπλισμό του χρήστη πριν φτάσει στον πελάτη.

Η σχέση μεταξύ τάσης και ρεύματος (η έκφραση "πώς η τάση ρέει μέσω του ρεύματος" δεν είναι ακριβής, αλλά πώς το ρεύμα παράγεται και ρέει υπό την επίδραση της τάσης)

Μικροσκοπικός μηχανισμός (με παράδειγμα του μεταλλικού διαγωνίστη)

Ένα μεγάλο πλήθος ελεύθερων ηλεκτρονίων υπάρχει σε μεταλλικούς διαγωνίστες. Όταν υπάρχει τάση στα δύο άκρα του διαγωνίστη, είναι ισοδύναμο με την ίδρυση ηλεκτρικού πεδίου μέσα στον διαγωνίστη. Σύμφωνα με την επίδραση της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου, το ηλεκτρικό πεδίο ασκεί δύναμη στα ελεύθερα ηλεκτρόνια, προκαλώντας τη διευθυντική κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων, έτσι προκαλώντας τη δημιουργία ρεύματος. Η τάση είναι η δύναμη που προκαλεί τη διευθυντική κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων, όπως όταν υπάρχει πίεση νερού σε ένα σωλήνα, το νερό ρέει από το σημείο υψηλής πίεσης προς το σημείο χαμηλής πίεσης, και τα ηλεκτρόνια ρέουν από το σημείο χαμηλού δυναμικού προς το σημείο υψηλού δυναμικού (η κατεύθυνση του ρεύματος ορίζεται ως η κατεύθυνση κίνησης του θετικού φορτίου, άρα είναι αντίθετη με την πραγματική κατεύθυνση κίνησης των ηλεκτρονίων).

Νόμος του Ohm

Σύμφωνα με τον νόμο του Ohm I=V/R, (όπου I είναι το ρεύμα, V είναι η τάση, R είναι η αντίσταση), σε περίπτωση σταθερής αντίστασης, όσο μεγαλύτερη είναι η τάση, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα. Αυτό δείχνει ότι υπάρχει μια ποσοτική σχέση μεταξύ τάσης και ρεύματος, η τάση είναι η αιτία του ρεύματος, και το μέγεθος του ρεύματος εξαρτάται από το μέγεθος της τάσης και της αντίστασης. Για παράδειγμα, σε ένα απλό κύκλωμα, αν η αντίσταση είναι 10Ω και η τάση 10V, το ρεύμα μπορεί να υπολογιστεί ως 1A σύμφωνα με τον νόμο του Ohm; Αν η τάση αυξάνεται σε 20V και η αντίσταση παραμένει ίδια, το ρεύμα αλλάζει σε 2A.

Η κατάσταση στο κύκλωμα

Σε ένα πλήρες κύκλωμα, η πηγή ρεύματος παρέχει τάση, η οποία ενεργεί στα διάφορα στοιχεία του κυκλώματος (όπως αντιστάτες, καταναλωτές, συμπαγείς, κλπ.). Όταν το κύκλωμα είναι κλειστό, το ρεύμα ξεκινά από το θετικό πόλο της πηγής, περνά από διάφορα στοιχεία του κυκλώματος, και επιστρέφει στον αρνητικό πόλο της πηγής. Σε αυτή τη διαδικασία, η τάση κατανέμεται στα δύο άκρα διαφορετικών στοιχείων, και η ροή ρεύματος σε κάθε στοιχείο καθορίζεται σύμφωνα με τις ιδιότητες του στοιχείου (όπως η τιμή της αντίστασης, η χωρητική αντίδραση του καταναλωτή, η εμπεδική αντίδραση του συμπαγού, κλπ.). Για παράδειγμα, σε ένα σειριακό κύκλωμα, το ρεύμα είναι ίσο σε όλες τις θέσεις, και η τάση κατανέμεται στους αντιστάτες ανάλογα με την αντίσταση; σε ένα παράλληλο κύκλωμα, η τάση είναι ίση σε όλες τις θέσεις, και το συνολικό ρεύμα είναι ίσο με το άθροισμα των ρευμάτων των κλάδων.