Mi a rendszer feszültsége és hogyan áramlik a feszültség az áramon keresztül?

A rendszer feszültségének jelentése

Definíció

A rendszerfeszültség a specifikus pontok közötti potenciális különbség egy elektromos rendszerben (mint például egy tápegységrendszer, vagy egy elektronikai áramkör). A villamos energiaszolgáltató rendszerekben általában a hálózat adott fázisa vagy vezetéke közötti feszültséget jelenti. Például egy háromfázisú, négyvezetékű alacsony feszültségű elosztó rendszerben a fázisfeszültség (az élővezeték és a nullára vezető feszültség) 220V, míg a vezetékes feszültség (az élővezeték és az élővezeték közötti feszültség) 380V, amelyek a rendszerfeszültség tipikus értékei.

Hatás

A rendszerfeszültség egy fontos mutatója az elektromos rendszer energiaállapotának. Meghatározza, hogy mekkora teljesítményt tud a rendszer a terheléshez szolgáltatni, valamint a teljesítményátadás hatékonyságát. Különböző elektromos eszközök csak a rated feszültségük mellett működnek normálisan. Például egy 220V rated feszültségű lámpa esetén, ha a rendszerfeszültség túlságosan eltér a 220V-tól, a lámpa fényerőjét és élettartamát is befolyásolja.

Meghatározó tényezők

A rendszerfeszültség mérete a generáló berendezések (például a generátor) kimeneti feszültségétől, a transzformátorok transzformációs arányától, valamint a különböző szabályozó berendezések függ a villamos energiátovábbítási és -elosztási folyamat során. Egy erőműben a generátor bizonyos feszültségű elektromos energiát termel, amit egy emelőtranszformátor növeli, hogy megfeleljen a hosszútávú továbbításnak, majd csökkentőtranszformátorral visszaállítják a felhasználói berendezésekkel kompatibilis szintre, mielőtt a vevőhöz érkezik.

A feszültség és az áram közötti kapcsolat (a "hogyan folyik a feszültség az áramon" kifejezés nem pontos, hanem hogyan jön létre és folyik az áram a feszültség hatására)

Mikroszkopikus mechanizmus (fémvezető például)

A fémvezetőkben nagyszámú szabad elektron található. Ha a vezető két végén feszültség van, ez ekvivalens egy belső elektromos mező létrehozásával a vezetőben. Az elektromos mező erő tenné a szabad elektronokat, irányított mozgást keltve, így áramot formálva. A feszültség a mozgást okozó erő, hasonlóan, ahogy a vízvezetékben a nyomás miatt a víz a magasabb nyomástól a alacsonyabb nyomásig folyik, a szabad elektronok pedig a magasabb potenciáltól a alacsonyabb potenciál felé folyik (az áram irányát a pozitív töltések mozgásának irányaként adjuk meg, tehát ellentétes az elektronok tényleges mozgási irányával).

Ohm törvénye

Az Ohm törvénye szerint I=U/R, (ahol I az áram, U a feszültség, R a ellenállás), adott ellenállás mellett, minél nagyobb a feszültség, annál nagyobb az áram. Ez azt mutatja, hogy a feszültség és az áram között kvantitatív kapcsolat áll fenn, a feszültség az áram oka, és az áram mérete a feszültség és az ellenállás méretétől függ. Például, egy egyszerű áramkörben, ha az ellenállás 10Ω, és a feszültség 10V, akkor az Ohm törvénye szerint az áram 1A; ha a feszültség 20V-ra emelkedik, és az ellenállás változatlan marad, az áram 2A-ra változik.

A helyzet az áramkörben

Egy teljes áramkörben a tápegység feszültséget szolgáltat, ami hat a különböző áramkörösszetevőkre (pl. ellenállás, kondenzátor, induktív, stb.). Amikor az áramkör zárva van, az áram a tápegység pozitív póljától indul, áthalad a különböző áramkörösszetevőkön, majd visszaér a tápegység negatív póljához. Ez a folyamat során a feszültség eloszlódik az egyes összetevők végpontjain, és az áram folyása az összetevők jellemzői (pl. az ellenállás ellenállási értéke, a kondenzátor kapacitív reaktanciája, az induktív induktív reaktanciája, stb.) szerint meghatározódik. Például, egy soros áramkörben az áram mindenhol egyenlő, és a feszültség arányosan oszlik el a rezistorok között; párhuzamos áramkörben a feszültség mindenhol egyenlő, és a teljes áram egyenlő a részáramok összegével.