วงจรไฟฟ้าสลับคืออะไร

หลักการพื้นฐานของวงจร AC

วงจร AC คือวงจรที่ได้รับพลังงานจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าสลับ กระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ถูกใช้อย่างกว้างขวางในทางบ้านและทางอุตสาหกรรม เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะของมัน: ไม่เหมือนกับ DC ทั้งขนาดและความทิศทางของกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าในวงจร AC จะเปลี่ยนแปลงเป็นวงจรตามเวลา

คลื่น AC มักจะมีรูปแบบเป็นไซนัส ทำให้เกิดวงจรครบหนึ่งรอบด้วยครึ่งวงจรบวกและครึ่งวงจรลบเท่ากัน พฤติกรรมนี้สามารถอธิบายได้ด้วยฟังก์ชันของเวลา (t) หรือมุม (θ = ωt) โดยที่ ω หมายถึงความถี่เชิงมุม

ความต้านทานในวงจร AC กับ DC

• ในวงจร DC การต้านทานเกิดขึ้นจากการต้านทาน (R) เพียงอย่างเดียว

• ในวงจร AC การต้านทานเกิดขึ้นจาก:

• การต้านทาน (R)

• ปฏิกิริยาเหนี่ยวนำ (XL = 2πfL) โดยที่ L คือความเหนี่ยวนำ และ f คือความถี่

• ปฏิกิริยาความจุ (XC = 1/(2πfC)) โดยที่ C คือความจุ

ความสัมพันธ์เฟสในระบบ AC

ในวงจร AC กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามีลักษณะทั้งขนาดและมุมเฟส การสอดคล้องของเฟสขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของวงจร (R, L, C) ปริมาณเชิงไซนัส เช่น แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า จะเปลี่ยนแปลงตามไซน์ของมุม θ ทำให้เป็นส่วนสำคัญในการวิเคราะห์ระบบ AC

ข้อดีของคลื่นรูปแบบไซนัสในกระบวนการผลิตไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้ารูปแบบไซนัสได้รับความนิยมทั่วโลกในการผลิตไฟฟ้า เนื่องจาก:

• ลดการสูญเสียเหล็กและทองแดงในหม้อแปลงและเครื่องจักรหมุน เพิ่มประสิทธิภาพ

• ลดการแทรกแซงกับระบบสื่อสารที่อยู่ใกล้เคียง

• ลดระดับการรบกวนในวงจรไฟฟ้า

การเคลื่อนไหวของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าสลับ

รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าสลับและกระแสไฟฟ้าผ่านความต้านทาน

รูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าสลับตลอดเวลาและการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านความต้านทาน (R) ในวงจรแสดงดังนี้:

ประเภทของวงจร AC และคำศัพท์สำคัญ
การจำแนกประเภทวงจร AC

วงจร AC ถูกแบ่งประเภทตามการกำหนดองค์ประกอบ:

• วงจรความต้านทานบริสุทธิ์ (R)

• วงจรความจุบริสุทธิ์ (C)

• วงจรความเหนี่ยวนำบริสุทธิ์ (L)

• วงจรผสมความต้านทาน-ความเหนี่ยวนำ (RL)

• วงจรผสมความต้านทาน-ความจุ (RC)

• วงจรผสมความเหนี่ยวนำ-ความจุ (LC)

• วงจรผสมความต้านทาน-ความเหนี่ยวนำ-ความจุ (RLC)

คำศัพท์สำคัญของวงจร AC

• แอมปลิจูด:ค่าสูงสุดหรือต่ำสุดของปริมาณสลับภายในหนึ่งวงจร หรือเรียกว่าค่าสูงสุด ใช้สัญลักษณ์ Em/Vm สำหรับแรงดันไฟฟ้า และ Im สำหรับกระแสไฟฟ้า

• การสลับ:ครึ่งวงจรของคลื่นสลับ ซึ่งเท่ากับ 180° ในทางไฟฟ้า

• วงจร:เซ็ตสมบูรณ์ของค่าบวกและลบของปริมาณสลับ เท่ากับ 360° ในทางไฟฟ้า

• ค่าทันที:ขนาดของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าในขณะใดๆ ระบุโดย e (แรงดันไฟฟ้า) หรือ i (กระแสไฟฟ้า)

• ความถี่ (f):จำนวนวงจรต่อวินาทีของปริมาณสลับ วัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz)

• ระยะเวลา (T):ระยะเวลาในวินาทีที่ใช้ในการทำให้วงจรของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าครบวงจรหนึ่ง

• รูปคลื่น:การแทนรูปกราฟที่พล็อตค่าทันทีของปริมาณสลับ (แรงดันไฟฟ้า/กระแสไฟฟ้า) บนแกน y ต่อเวลา (t) หรือมุม (θ = ωt) บนแกน x

แรงดันไฟฟ้าสลับจะกลับขั้วและขนาดเป็นระยะ ๆ ในขณะที่กระแสไฟฟ้าสลับจะทำตาม - ทิศทางและขนาดจะเปลี่ยนแปลงตามเวลา เมื่อแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าสลับเชื่อมต่อกับโหลดความต้านทาน (ดังแสดงด้านล่าง) กระแสไฟฟ้าจะไหลในทิศทางหนึ่งในครึ่งวงจรบวกและกลับทิศทางในครึ่งวงจรลบ สะท้อนการเปลี่ยนขั้วของแหล่งกำเนิด