Đường điện xoay chiều là gì?

Nguyên lý cơ bản của mạch AC

Mạch AC được định nghĩa là mạch được cung cấp năng lượng bởi nguồn điện xoay chiều. Điện xoay chiều (AC) được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng gia đình và công nghiệp do những đặc tính độc đáo của nó: khác với DC, cả độ lớn và hướng của dòng điện và điện áp trong mạch AC đều thay đổi theo chu kỳ theo thời gian.

Đường cong AC thường tuân theo mô hình hình sin, hoàn thành một chu kỳ với nửa chu kỳ dương và âm bằng nhau. Hành vi này được mô tả toán học dưới dạng hàm của thời gian (t) hoặc góc (θ = ωt), trong đó ω đại diện cho tần số góc.

Kháng cự trong mạch AC so với mạch DC

• Trong mạch DC, sự chống đối dòng điện chỉ xuất phát từ điện trở (R).

• Trong mạch AC, sự chống đối xuất phát từ:

• Điện trở (R)

• Kháng cảm (XL = 2πfL), trong đó L là độ tự cảm và f là tần số

• Kháng dung (XC = 1/(2πfC)), trong đó C là điện dung

Mối quan hệ pha trong hệ thống AC

Trong mạch AC, dòng điện và điện áp được đặc trưng bởi cả độ lớn và góc pha. Sự căn chỉnh pha của chúng phụ thuộc vào các thông số mạch (R, L, C). Các đại lượng hình sin như điện áp và dòng điện thay đổi theo sin của góc θ, làm cho chúng cơ bản trong việc phân tích hệ thống AC.

Ưu điểm của dạng sóng hình sin trong sản xuất điện

Điện áp và dòng điện hình sin được ưa chuộng toàn cầu cho sản xuất điện do:

• Giảm tổn thất sắt và đồng trong biến thế và máy quay, nâng cao hiệu suất.

• Giảm thiểu nhiễu với các hệ thống truyền thông liền kề.

• Mức độ nhiễu thấp hơn trong các mạch điện.

Dynamics of Alternating Voltage and Current

Đường cong của điện áp xoay chiều và dòng điện qua điện trở

Đường cong của điện áp xoay chiều theo thời gian và dòng điện chảy qua điện trở (R) trong mạch được thể hiện dưới đây:

Các loại mạch AC và thuật ngữ chính
Phân loại mạch AC

Mạch AC được phân loại dựa trên cấu hình của các thành phần:

• Mạch điện trở thuần (R)

• Mạch điện dung thuần (C)

• Mạch điện cảm thuần (L)

• Kết hợp RL (điện trở-điện cảm)

• Mạch RC (điện trở-điện dung)

• Mạch LC (điện cảm-điện dung)

• Mạch RLC (điện trở-điện cảm-điện dung)

Thuật ngữ mạch AC cần thiết

• Biên độ:Giá trị cực đại dương hoặc âm của một đại lượng xoay chiều trong một chu kỳ, còn được gọi là giá trị đỉnh hoặc giá trị tối đa. Được ký hiệu bằng Em/Vm cho điện áp và Im cho dòng điện.

• Chuyển tiếp:Một nửa chu kỳ của đường cong xoay chiều, tương ứng với 180° điện.

• Chu kỳ:Một bộ đầy đủ các giá trị dương và âm của một đại lượng xoay chiều, tương đương với 360° điện.

• Giá trị tức thời:Độ lớn của điện áp hoặc dòng điện tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào, được ký hiệu bằng e (điện áp) hoặc i (dòng điện).

• Tần số (f): Số chu kỳ mỗi giây của một đại lượng xoay chiều, đo bằng hertz (Hz).

• Thời gian chu kỳ (T):Thời gian (giây) để hoàn thành một chu kỳ của một đường cong điện áp hoặc dòng điện.

• Đường cong:Biểu đồ biểu diễn các giá trị tức thời của một đại lượng xoay chiều (điện áp/dòng điện) trên trục y so với thời gian (t) hoặc góc (θ = ωt) trên trục x.

Điện áp xoay chiều định kỳ đảo chiều và độ lớn, trong khi dòng điện xoay chiều cũng thay đổi theo - thay đổi hướng và biên độ theo thời gian. Khi một nguồn điện áp AC kết nối với tải điện trở (như được hiển thị bên dưới), dòng điện chảy theo một hướng trong nửa chu kỳ dương và đảo chiều trong nửa chu kỳ âm, phản ánh sự thay đổi cực tính của nguồn.