Mis on vahelduvvoolu ringlus?

Vahelduvvoolu kõrvaldiagrammide põhitõed

Vahelduvvoolukontuur defineeritakse kui kontuur, mida energiseerib vahelduvvoog. Vahelduvvool (AC) on laialdaselt kasutusel kodumajapidamistes ja tööstuses selle unikaalsete omaduste tõttu: vastupidi DC-le, muutub vahelduvvoolukontuuris nii ströömi kui ka pinget suurus ja suund ajas perioodiliselt.

Vahelduvvoolulised lainekujud järgivad tavaliselt sinusoidaalset musterit, täites ühe tsüklit võrdsed positiivsed ja negatiivsed poolikud. See käitumine matemaatiliselt kirjeldatakse kui aja (t) või nurga (θ = ωt) funktsioon, kus ω esindab nurkfrekventsi.

Impedants vahelduv- ja pidevavoolukontuurides

• Pidevavoolukontuurides pärineb vastane ainult vastusest (R).

• Vahelduvvoolukontuurides tekib vastane:

• Vastus (R)

• Induktiivne reaktants (XL = 2πfL), kus L on induktiivsus ja f on frekvenss

• Kondensaatoriline reaktants (XC = 1/(2πfC)), kus C on kapatsiit

Faasisuhted vahelduvvoolusüsteemides

Vahelduvvoolukontuurides karakteriseeritakse ströömi ja pinget nii suuruse kui ka faasisegmega. Nende faasiline joondumine sõltub kontuuriparameetritest (R, L, C). Sinusoidaalsed suurused nagu pinge ja strööm muutuvad nurga θ siinusega, mis teeb neist vahelduvvoolusüsteemi analüüsi aluseks.

Sinusoidaalsete lainekujude eelised elektritootmisel

Sinusoidaalne pinge ja strööm on globaalselt eelistatud elektritootmiseks seetõttu:

• Vähendatud raud- ja kuprukahjud transformaatorites ja pöördlevates masinates, mis suurendavad efektiivsust.

• Minimeeritud segamine naabertele kommunikatsioonisüsteemidele.

• Madalamad segaseisundid elektrikontuurides.

Vahelduvpinge ja -ströömi dünaamika

Vahelduvpinge ja -resistive ströömi lainekuju

Allpool on näidatud vahelduvpinge lainekuju ajas ja ströömi, mis virtsib vastuse (R) läbi kontuuris:

Vahelduvvoolukontuuride tüübid ja olulised terminid
Vahelduvvoolukontuuride klassifitseerimine

Vahelduvvoolukontuurid on kategooriseeritud nende komponentide konfiguratsioonide järgi:

• Puhtalt vastus (R) kontuurid

• Puhtalt kapatsiit (C) kontuurid

• Puhtalt induktiivsus (L) kontuurid

• RL (vastus-induktiivsus) kombinatsioonid

• RC (vastus-kapatsiit) kontuurid

• LC (induktiivsus-kapatsiit) kontuurid

• RLC (vastus-induktiivsus-kapatsiit) kontuurid

Olulised vahelduvvoolukontuuride terminid

• Amplituud:Alternatiivse suuruse maksimaalne positiivne või negatiivne väärtus ühes tsüklis, mida nimetatakse tippväärtuseks või maksimumväärtuseks. Tähistatakse Em/Vm pingele ja Im ströömile.

• Alternatsioon:Alternatiivse lainekuju pooltsükkel, vastav 180° elektrilisele.

• Tsükkel:Üks täispositiivne ja negatiivne väärtuste komplekt alternatiivses suuruses, mis vastab 360° elektrilisele.

• Hetkesuurus:Pinge või ströömi suurus mingi konkreetse hetke, tähistatakse e (pinge) või i (ströömi).

• Frekvenss (f): Alternatiivse suuruse tsüklite arv sekundis, mõõdetud hertsides (Hz).

• Ajaperiood (T):Aeg sekundites, mille jooksul lõpetatakse üks tsükkel pinge- või ströömi lainekuju.

• Lainekuju:Graafiline esitus, mis joonistab alternatiivse suuruse (pinge/strööm) hetkesuurusi y-teljel vastavalt aja (t) või nurga (θ = ωt) x-teljel.

Vahelduvpinge muudab perioodiliselt polaarset ja suurust, samuti vahelduvströömi muutub suunda ja amplituudi ajas. Kui vahelduvpingeallikat ühendatakse vastusega (nagu allpool näidatud), siis virtsib strööm ühes suunas positiivsel pooltsüklil ja pöörab suunda negatiivsel pooltsüklil, järgides allika polaarsete muutuste jälgimist.