چه چیزی مدار متناوب است

AC Circuit Fundamentals

مدار AC به مداری گفته می‌شود که توسط منبع قدرت متناوب تغذیه می‌شود. جریان متناوب (AC) به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود در کاربردهای خانگی و صنعتی گسترده استفاده می‌شود: برخلاف DC، هم اندازه و هم جهت جریان و ولتاژ در مدار AC با زمان به طور دوره‌ای متغیر می‌باشد.

فرم‌های موجی AC معمولاً الگوی سینوسی دنبال می‌کنند و یک چرخه را با نیمه‌های مثبت و منفی برابر انجام می‌دهند. این رفتار به صورت ریاضی به عنوان تابعی از زمان (t) یا زاویه (θ = ωt) توصیف می‌شود، که در آن ω نمایانگر فرکانس زاویه‌ای است.

پاداشنه در مدارهای AC و DC

• در مدارهای DC، مقاومت جریان تنها از مقاومت (R) ناشی می‌شود.

• در مدارهای AC، مقاومت از:

• مقاومت (R)

• リアクタンス（XL = 2πfL），其中 L 是电感，f 是频率

• کاپاسیتانس (XC = 1/(2πfC))، که در آن C ظرفیت است

روابط فازی در سیستم‌های AC

در مدارهای AC، جریان و ولتاژ با هر دو اندازه و زاویه فاز مشخص می‌شوند. ترازبندی فازی آن‌ها به پارامترهای مدار (R, L, C) بستگی دارد. مقادیر سینوسی مانند ولتاژ و جریان با سینوس زاویه θ متفاوت می‌شوند، که آن‌ها را برای تحلیل سیستم‌های AC بنیادی می‌کند.

مزایای فرم‌های موجی سینوسی در تولید برق

ولتاژ و جریان سینوسی به دلیل موارد زیر در سراسر جهان برای تولید برق ترجیح داده می‌شوند:

• کاهش ضایعات آهن و مس در ترانسفورماتورها و ماشین‌های چرخان، که به بهبود کارایی می‌انجامد.

• کمینه کردن تداخل با سیستم‌های ارتباطی مجاور.

• سطح پایین‌تر اختلال در مدارهای برقی.

پویایی ولتاژ و جریان متناوب

فرم موج ولتاژ متناوب و جریان مقاومتی

فرم موج ولتاژ متناوب در طول زمان و جریان عبوری از مقاومت (R) در مدار در زیر نشان داده شده است:

انواع مدارهای AC و اصطلاحات کلیدی
طبقه‌بندی مدارهای AC

مدارهای AC بر اساس ترکیبات مؤلفه‌های آن‌ها طبقه‌بندی می‌شوند:

• مدارهای مقاومت محض (R)

• مدارهای ظرفیت محض (C)

• مدارهای القایی محض (L)

• ترکیبات مقاومت-القایی (RL)

• مدارهای مقاومت-ظرفیت (RC)

• مدارهای القایی-ظرفیت (LC)

• مدارهای مقاومت-القایی-ظرفیت (RLC)

اصطلاحات مهم مدارهای AC

• دامنه:حداکثر مقدار مثبت یا منفی یک کمیت متناوب در یک چرخه، که همچنین به عنوان مقدار قله یا حداکثر مقدار نیز شناخته می‌شود. با Em/Vm برای ولتاژ و Im برای جریان نمایش داده می‌شود.

• تبادل:نیمه چرخه یک فرم موج متناوب، که معادل 180 درجه الکتریکی است.

• چرخه:مجموعه کاملی از مقادیر مثبت و منفی یک کمیت متناوب، معادل 360 درجه الکتریکی.

• مقدار لحظه‌ای:اندازه ولتاژ یا جریان در هر لحظه خاص، با e (ولتاژ) یا i (جریان) نشان داده می‌شود.

• فرکانس (f)：تعداد چرخه‌های یک کمیت متناوب در ثانیه، که به هرتز (Hz) اندازه‌گیری می‌شود.

• دوره زمانی (T):مدت زمان به ثانیه برای تکمیل یک چرخه از فرم موج ولتاژ یا جریان.

• فرم موج:نمایش گرافیکی مقادیر لحظه‌ای یک کمیت متناوب (ولتاژ/جریان) روی محور y در مقابل زمان (t) یا زاویه (θ = ωt) روی محور x.

ولتاژ متناوب به طور دوره‌ای قطبیت و اندازه خود را معکوس می‌کند، در حالی که جریان متناوب نیز همراه با آن - جهت و دامنه خود را با زمان تغییر می‌دهد. وقتی یک منبع ولتاژ AC به بار مقاومتی (مانند آنچه در زیر نشان داده شده است) متصل می‌شود، جریان در طول نیمه چرخه مثبت در یک جهت جریان می‌یابد و در طول نیمه چرخه منفی معکوس می‌شود، که تغییرات قطبیت منبع را تقلید می‌کند.