Сложатся ли напряжения двух различных токов, взятых от источника переменного тока?

Сложатся ли напряжения двух разных токов, взятых от источника переменного тока?

Напряжения двух разных токов, взятых от источника переменного тока (AC), не складываются таким образом, как это можно ожидать от источников постоянного тока (DC). Чтобы понять почему, важно рассмотреть, как ведут себя напряжение и ток в цепях переменного тока.

Основные концепции в цепях переменного тока

Импеданс (Z): В цепях переменного тока импеданс является мерой общего сопротивления, которое цепь представляет для тока из-за наличия сопротивления (R), индуктивности (L) и емкости (C). Импеданс — это комплексная величина, которая включает как величину, так и фазовый угол.

Фазовые отношения: В цепях переменного тока напряжение и ток могут быть несинхронизированы из-за наличия реактивных компонентов, таких как дроссели и конденсаторы. Этот фазовый сдвиг критически важен при рассмотрении поведения напряжения и тока.

Векторное сложение: В отличие от цепей постоянного тока, где падения напряжения на компонентах можно алгебраически сложить, в цепях переменного тока падения напряжения должны складываться векторно, поскольку они могут быть несинхронизированы.

Соотношения между напряжением и током

В цепи переменного тока соотношение между напряжением (V), током (I) и импедансом (Z) выражается следующим образом:

V=I⋅Z

Здесь V, I и Z являются фазорами, которые включают как величину, так и фазовую информацию.

Два разных тока, взятых от источника переменного тока

Рассмотрим ситуацию, когда два разных тока (I1 и I2) берутся от источника переменного тока. Каждый ток будет иметь свой импеданс (Z1 и Z2) и связанное с ним напряжение (V1 и V2):

V1=I1⋅Z

V2=I2⋅Z

Если эти токи текут через разные части одной и той же цепи или разные параллельные ветви, напряжения на каждой ветви (V1 и V2) не просто складываются. Вместо этого, общее напряжение на всей цепи зависит от конфигурации цепи и фазовых отношений между токами и напряжениями.

Параллельное соединение

Если два тока (I1 и I2) текут через разные ветви параллельно, напряжения на каждой ветви будут одинаковыми, поскольку они имеют общий узел:

V1=V2=V

В этом случае, общий ток (I total) равен сумме индивидуальных токов:

I total=I1+I2

Последовательное соединение

Если два тока (I1 и I2) текут через разные компоненты последовательно, общее напряжение на последовательной комбинации будет векторной суммой индивидуальных напряжений:

V total=V1+V2

Однако, поскольку V1 и V2 — это фазоры, сложение должно учитывать фазовые различия:

θ — это фазовый угол между V1 и V2

Резюме

В резюме, напряжения двух разных токов, взятых от источника переменного тока, не просто складываются, потому что:

• Фазовые различия: Напряжения в цепях переменного тока должны рассматриваться с учетом фазовых различий.

• Комплексные импедансы: Импедансы включают как величину, так и фазу, что влияет на соотношение между напряжением и током.