Mi az AC áramkör?

AC áramkör alapjai

Egy AC áramkört olyan áramforrás energizál, amely váltakozó. A váltakozó áram (AC) széles körben használatos otthoni és ipari alkalmazásokban az egyedi jellemzői miatt: ellentétben a DC-vel, az AC áramkörökben az áramerősség és feszültség nagysága és iránya időbeli periódusonként változik.

Az AC hullámformák tipikusan szinuszos mintát követnek, egy ciklust teljesítve egyenlő pozitív és negatív felekkel. Ez a viselkedés matematikailag leírható idő (t) vagy szög (θ = ωt) függvényeként, ahol ω jelenti a szögfrekvenciát.

Ellenállás az AC és DC áramkörökben

• A DC áramkörökben az áram ellenállása kizárólag az ellenállásból (R) ered.

• Az AC áramkörökben az ellenállás a következőkből adódik:

• Ellenállás (R)

• Induktív reaktancia (XL = 2πfL), ahol L az induktivitás, f pedig a frekvencia

• Kapacitív reaktancia (XC = 1/(2πfC)), ahol C a kapacitás

Fázisviszonyok az AC rendszerekben

Az AC áramkörökben az áram és a feszültség mind a nagyságuk, mind a fázisszögek szerint jellemezhetők. Fázisigazodásuk az áramkör paramétereitől (R, L, C) függ. A szinuszos mennyiségek, mint például a feszültség és az áram, a szög θ szinuszának megfelelően változnak, ezért alapvető fontosságúak az AC rendszer elemzéséhez.

Szinuszoid hullámformák előnyei az energia-termelésben

A szinuszos feszültség és áram világszerte elterjedten preferált az energia-termelésre a következő okok miatt:

• Csökkentett vas- és rézveszteségek a transzformátorokban és forgó gépekben, ami növeli az hatékonyságot.

• Minimalizált interferencia a szomszédos kommunikációs rendszerekkel.

• Alacsonyabb zavarok szintje az elektromos áramkörökben.

Váltakozó feszültség és áram dinamikája

Váltakozó feszültség és rezisztív áram hullámforma

Az időben változó váltakozó feszültség hullámforma és a rezisztív (R) áramkörben áthaladó áram a következőképpen írható le:

AC áramkör típusai és kulcsszavak
AC áramkör osztályzása

Az AC áramkörök a komponensek konfigurációja alapján vannak osztályozva:

• Tiszta ellenállás (R) áramkörök

• Tiszta kapacitás (C) áramkörök

• Tiszta induktivitás (L) áramkörök

• RL (ellenállás-induktivitás) kombinációk

• RC (ellenállás-kapacitás) áramkörök

• LC (induktivitás-kapacitás) áramkörök

• RLC (ellenállás-induktivitás-kapacitás) áramkörök

Alapvető AC áramkör terminológiák

• Amplitúdó:Egy alternáló mennyiség egy cikluson belüli legnagyobb pozitív vagy negatív értéke, más néven csúcserősség vagy maximális érték. Jele: Em/Vm feszültség esetén, és Im áramerősség esetén.

• Alternálás:Egy alternáló hullámforma félciklusa, ami 180° elektrikus fokot jelent.

• Ciklus:Egy teljes pozitív és negatív értékek sorozata egy alternáló mennyiség esetén, ami 360° elektrikus fokot jelent.

• Pillanatnyi érték:Az áramerősség vagy feszültség értéke bármely adott pillanatban, jelölése: e (feszültség) vagy i (áramerősség).

• Frekvencia (f): Egy alternáló mennyiség ciklusainak száma másodpercenként, mérőegysége hertz (Hz).

• Időperiódus (T):Az időtartam másodpercben, amelyet egy feszültség vagy áramerősség hullámforma egy ciklusának befejezéséhez szükséges.

• Hullámforma:Egy grafikus ábrázolás, amely egy alternáló mennyiség (feszültség/áramerősség) pillanatnyi értékeit az y-tengelyen, az idő (t) vagy szög (θ = ωt) értékeit az x-tengelyen ábrázolja.

Egy váltakozó feszültség rendszeresen fordítja a polaritást és a nagyságát, míg a váltakozó áram ennek megfelelően változik irányban és amplitúdóban az idő függvényében. Amikor egy AC feszültségforrást rezisztív terheléshez (ahogy az alább látható) csatlakoztatunk, az áram egy irányban folyik a pozitív félciklusban, és fordítva a negatív félciklusban, tükrözve a forrás polaritásának változásait.