Hvad er en AC-kredsløb?

Grundlæggende AC-kredsløb

Et AC-kredsløb defineres som et kredsløb, der er spændt op af en alternativ strømkilde. Alternativ strøm (AC) anvendes bredt til husholdnings- og industrielle formål på grund af dets unikke egenskaber: imod DC varierer både størrelse og retning af strøm og spænding i et AC-kredsløb periodisk over tid.

AC-bølgeformer følger typisk en sinusformet mønster, hvor en cyklus udføres med lige store positive og negative halvcykler. Dette adfærd er matematisk beskrevet som en funktion af tid (t) eller vinkel (θ = ωt), hvor ω repræsenterer den vinkelrette frekvens.

Impedans i AC sammenlignet med DC-kredsløb

• I DC-kredsløb kommer strømmodstand kun fra resistens (R).

• I AC-kredsløb kommer modstand fra:

• Resistens (R)

• Induktiv reaktans (XL = 2πfL), hvor L er induktans og f er frekvens

• Kapacitiv reaktans (XC = 1/(2πfC)), hvor C er kapacitans

Faseforhold i AC-systemer

I AC-kredsløb karakteriseres strøm og spænding af både størrelse og fasevinkel. Deres fasejustering afhænger af kredsløbsparametre (R, L, C). Sinusbaserede størrelser som spænding og strøm varierer med sinus af vinklen θ, hvilket gør dem fundamentale for analyse af AC-systemer.

Fordele ved sinusformede bølgeformer i strømfremstilling

Sinusformede spændinger og strøm er globalt foretrukket for strømfremstilling på grund af:

• Reducerede jern- og kobbertab i transformatorer og roterende maskiner, hvilket øger effektiviteten.

• Minimeret støj i naboliggende kommunikationssystemer.

• Lavere støjniveauer i elektriske kredsløb.

Dynamikken i alternativ spænding og strøm

Bølgeform for alternativ spænding og resistiv strøm

Bølgeformen for alternativ spænding over tid og strømmen, der løber igennem resistansen (R) i kredsløbet, vises nedenfor:

Typer af AC-kredsløb og nøgleterminologi
Klassifikation af AC-kredsløb

AC-kredsløb kategoriseres baseret på deres komponentkonfigurationer:

• Ren resistans (R) kredsløb

• Ren kapacitans (C) kredsløb

• Ren induktans (L) kredsløb

• RL (resistans-induktans) kombinationer

• RC (resistans-kapacitans) kredsløb

• LC (induktans-kapacitans) kredsløb

• RLC (resistans-induktans-kapacitans) kredsløb

Vigtige AC-kredsløbstermer

• Amplitude:Den maksimale positive eller negative værdi af en alternativ størrelse inden for en cyklus, også kendt som topværdi eller maksimal værdi. Symboliseret ved Em/Vm for spænding og Im for strøm.

• Alternation:En halvcyklus af en alternativ bølgeform, svarende til 180° elektrisk.

• Cyklus:En komplett sæt af positive og negative værdier af en alternativ størrelse, svarende til 360° elektrisk.

• Momentan værdi:Spændings- eller strømmagnitude på ethvert specifikt tidspunkt, betegnet ved e (spænding) eller i (strøm).

• Frekvens (f):Antallet af cykluser pr. sekund for en alternativ størrelse, målt i hertz (Hz).

• Tidsperiode (T):Varigheden i sekunder for at fuldføre en cyklus af en spændings- eller strømbølgeform.

• Bølgeform:En grafisk repræsentation, der plotter momentane værdier af en alternativ størrelse (spænding/strøm) på y-aksen mod tid (t) eller vinkel (θ = ωt) på x-aksen.

En alternativ spænding ændrer periodisk polaritet og størrelse, mens alternativ strøm følger det samme mønster – ændrer retning og amplitud over tid. Når en AC-spændingskilde forbinder til en resistiv belastning (som vist nedenfor), flyder strøm i én retning under den positive halvcyklus og vendes om under den negative halvcyklus, der spejler kildens ændringer i polaritet.