Що таке AC Circuit?

Основи AC-кіл

AC-кило визначається як кільце, підсилене альтернативним джерелом живлення. Альтернативний струм (AC) широко використовується для домашніх та промислових застосувань через свої унікальні характеристики: на відміну від постійного струму (DC), амплітуда та напрямок струму та напруги в AC-килі змінюються періодично з часом.

Форми хвиль AC зазвичай слідують синусоїдальному шаблону, завершуючи один цикл з рівними позитивною та негативною частинами. Ця поведінка математично описується як функція часу (t) або кута (θ = ωt), де ω представляє кутову частоту.

Імпеданс в AC та DC-килах

• У DC-килах опір струму випливає лише з опору (R).

• У AC-килах опір виникає через:

• Опор (R)

• Індуктивну реактивну опір (XL = 2πfL), де L — індуктивність, f — частота

• Капацитивну реактивну опір (XC = 1/(2πfC)), де C — ємність

Фазові зв'язки в AC-системах

У AC-килах струм та напруга характеризуються як амплітудою, так і фазовим кутом. Їх фазова вирівнювання залежить від параметрів кіл (R, L, C). Синусоїдальні величини, такі як напруга та струм, змінюються зі синусом кута θ, що робить їх ключовими для аналізу AC-систем.

Переваги синусоїдальних форм хвиль у генерації електроенергії

Синусоїдальна напруга та струм глобально переважаються для генерації електроенергії через:

• Зниження залізних та мідних втрат у трансформаторах та обертових машинах, що підвищує ефективність.

• Мінімізацію інтерференції з суміжними системами зв'язку.

• Нижчий рівень завад у електричних кіл.

Динаміка альтернативної напруги та струму

Хвиля альтернативної напруги та струму через опір (R)

Хвиля альтернативної напруги з часом та струм, що проходить через опір (R) в килі, показані нижче:

Типи AC-кил та ключові терміни
Класифікація AC-кил

AC-кили класифікуються залежно від конфігурації їх компонентів:

• Чисто опорні (R) кили

• Чисто капацитивні (C) кили

• Чисто індуктивні (L) кили

• RL (опор-індуктивні) комбінації

• RC (опор-капацитивні) кили

• LC (індуктивно-капацитивні) кили

• RLC (опор-індуктивно-капацитивні) кили

Основні терміни AC-кил

• Амплітуда: Максимальне позитивне або негативне значення альтернативної величини протягом одного циклу, також відоме як пікове значення або максимальне значення. Позначається Em/Vm для напруги та Im для струму.

• Альтернація: Півцикл альтернативної форми хвилі, що відповідає 180° електрично.

• Цикл: Один повний набір позитивних та негативних значень альтернативної величини, еквівалентний 360° електрично.

• Миттєве значення: Амплітуда напруги або струму в будь-який конкретний момент, позначається e (напруга) або i (струм).

• Частота (f): Кількість циклів за секунду альтернативної величини, вимірюється в герцах (Hz).

• Період часу (T): Тривалість в секундах для завершення одного циклу напруги або струму.

• Форма хвилі: Графічне представлення, що намальоване миттєві значення альтернативної величини (напруга/струм) на осі Y проти часу (t) або кута (θ = ωt) на осі X.

Альтернативна напруга періодично змінює полярність та амплітуду, а альтернативний струм відповідно змінює напрямок та амплітуду з часом. Коли джерело альтернативної напруги під'єднується до опорного навантаження (як показано нижче), струм тече в одному напрямку під час позитивного півциклу та змінює напрямок під час негативного півциклу, відображаючи зміни полярності джерела.