Što je AC krug?

Osnove AC strujnih krugova

AC strujni krug definira se kao krug koji je napajan izmjeničnim izvorom snage. Izmjenična struja (AC) široko se koristi u domaćim i industrijskim primjenama zbog svojih jedinstvenih karakteristika: na razliku od struje jednosmjernog toka (DC), veličina i smjer struje i napon u AC strujnom krugu periodično variraju s vremenom.

Valne forme AC tipično slijede sinusoidalni obrazac, završavajući jedan ciklus s jednakim pozitivnim i negativnim polovicama. Ovo ponašanje matematički se opisuje kao funkcija vremena (t) ili kuta (θ = ωt), gdje ω predstavlja kutnu frekvenciju.

Impedanca u AC usporedba s DC strujnim krugovima

• U DC strujnim krugovima, otpor struji dolazi isključivo od otpora (R).

• U AC strujnim krugovima, otpor nastaje od:

• Otpora (R)

• Induktivnog reaktancije (XL = 2πfL), gdje L predstavlja induktivnost, a f frekvenciju

• Kapacitivnog reaktancije (XC = 1/(2πfC)), gdje C predstavlja kapacitet

Fazne odnose u AC sustavima

U AC strujnim krugovima, struja i napon karakteriziraju se kako po veličini tako i po faznom kutu. Njihovo fazno poravnanje ovisi o parametrima kruga (R, L, C). Sinusne veličine poput napona i struje variraju s sinustom kuta θ, čime su osnovne za analizu AC sustava.

Prednosti sinusoidalnih valnih oblika u proizvodnji snage

Sinusoidalni napon i struja globalno su preferirani za proizvodnju snage zbog:

• Smanjenih gubitaka željeza i bakra u transformatorima i rotirajućim strojevima, što unaprjeđuje učinkovitost.

• Minimaliziranog prekidanja s susjednim komunikacijskim sustavima.

• Nižih razina perturbacija u električnim krugovima.

Dinamika izmjeničnog napona i struje

Valni oblik izmjeničnog napona i struje kroz otpor

Valni oblik izmjeničnog napona tijekom vremena i struja koja teče kroz otpor (R) u krugu prikazani su u nastavku:

Vrste AC strujnih krugova i ključni termini
Klasifikacija AC strujnih krugova

AC strujni krugovi klasificiraju se prema konfiguraciji njihovih komponenti:

• Čiste otporne (R) krugove

• Čiste kapacitivne (C) krugove

• Čiste induktivne (L) krugove

• RL (otporni-induktivni) kombinacije

• RC (otporni-kapacitivni) krugovi

• LC (induktivno-kapacitivni) krugovi

• RLC (otporno-induktivno-kapacitivni) krugovi

Bitni termini AC strujnih krugova

• Amplituda:Maksimalna pozitivna ili negativna vrijednost izmjenične veličine unutar jednog ciklusa, također poznata kao vrhunsko vrijednost ili maksimalna vrijednost. Simbolizirana sa Em/Vm za napon i Im za struju.

• Alternacija:Polovica ciklusa izmjeničnog valnog oblika, koja odgovara 180° električki.

• Ciklus:Jedan kompletni skup pozitivnih i negativnih vrijednosti izmjenične veličine, ekvivalentan 360° električki.

• Trenutna vrijednost:Veličina napona ili struje u bilo kojem specifičnom trenutku, označena sa e (napon) ili i (struja).

• Frekvencija (f): Broj ciklusa po sekundi izmjenične veličine, mjerena u hercima (Hz).

• Vremenski period (T):Trajanje u sekundama potrebno za završetak jednog ciklusa valnog oblika napona ili struje.

• Valni oblik:Grafički prikaz crtanja trenutnih vrijednosti izmjenične veličine (napona/struje) na y-osi protiv vremena (t) ili kuta (θ = ωt) na x-osi.

Izmjenični napon periodično mijenja polaritet i veličinu, dok izmjenična struja prati - mijenja smjer i amplitudu s vremenom. Kada se izmjenični izvor napona spoji s otpornim opterećenjem (kao što je prikazano u nastavku), struja teče u jednom smjeru tijekom pozitivnog poluciklusa i obrnuto tijekom negativnog poluciklusa, odražavajući promjene polariteta izvora.