İçerik
Enerji santralleri binalara ve hanehalklarına enerji sağladıklarında, onları uzun süre boyunca doğru akım (DC) şeklinde beslerler. Ancak ev aletleri ve elektronik ürünleri genellikle alternatif akıma (AC) dayanmaktadır.
İki form arasında dönüştürme yapmak, elektrik formları için dirençlerin birbirinden nasıl farklılaştığını ve pratik uygulamalarda nasıl kullanıldığını gösterebilir. DC ve AC direncindeki farklılıkları tanımlamak için DC ve AC denklemleriyle karşılaşabilirsiniz.
DC gücü bir elektrik devresinde tek bir yönde akarken, AC güç kaynaklarından gelen akım düzenli aralıklarla ileri ve geri yönleri arasında geçiş yapar. Bu modülasyon AC'nin nasıl değiştiğini ve sinüs dalgası şeklini aldığını açıklar.
Bu fark aynı zamanda AC gücünü, gerilimin devrenin kendisinin farklı bölgelerinde nasıl değiştiğini göstermek için uzamsal bir boyuta dönüştürebileceğiniz zaman boyutuyla tanımlayabileceğiniz anlamına gelir. Bir AC güç kaynağına sahip temel devre elemanlarını kullanarak direnci matematiksel olarak tanımlayabilirsiniz.
DC ve AC Direnci
AC devreleri için, yan yana sinüs dalgasını kullanarak güç kaynağını tedavi edin. Ohm Kanunu, V = IR voltaj için V, geçerli ben ve direnç R,, ama kullan iç direnç Z onun yerine R.
Bir AC devresinin direncini DC devresi için yaptığınız gibi belirleyebilirsiniz: gerilimi akıma bölerek. Bir AC devresi durumunda, direnç empedans olarak adlandırılır ve endüktif direnç ve kapasitif direnç gibi çeşitli devre elemanları için, sırasıyla indüktörlerin ve kapasitörlerin ölçüm direncini alabilir. İndüktörler, akıma tepki olarak enerji depolamak için manyetik alanlar üretirken, kapasitörler devrelerde yük depolar.
AC akımının karşısındaki elektrik akımını temsil edebilirsiniz. Ben = benm x sin (+t + θ) maksimum akım değeri için BenFaz farkı olarak θ, devrenin açısal frekansı ω ve zaman t. Faz farkı, akımın gerilim ile faz dışında kaldığını gösteren sinüs dalgasının açısının ölçülmesidir. Akım ve gerilim birbirleri ile aynı fazda ise, faz açısı 0 ° olacaktır.
Sıklık bir saniyeden sonra kaç sinüs dalgasının tek bir noktadan geçtiğinin bir fonksiyonudur. Açısal frekans, güç kaynağının radyal yapısını hesaba katan bu frekans 2π ile çarpılır. Akım için bu denklemi voltaj elde etmeye dirençle çarpın. Gerilim benzer bir form alır Vm x günah maksimum gerilim V için bu demektir ki, V empedansı, V değerine göre elektrik akımına bölmek suretiyle AC empedansını hesaplayabilirsiniz.m günah / benm günah (+t + θ) .
Bu tür indüktörler ve kapasitörler gibi diğer devre elemanlarıyla AC empedansı denklemleri kullanır Z = √ (R2 + XL2), Z = √ (R2 + XC2) ve Z = √ (R2 + (XL- XC)2 endüktif direnç için XLkapasitif direnç XC AC empedansını bulmak için Z Bu, AC devrelerindeki indüktörler ve kapasitörler arasındaki empedansı ölçmenizi sağlar. Ayrıca denklemleri kullanabilirsiniz. XL = 2πfL ve XC = 1 / 2πfC bu direnç değerlerini endüktans ile karşılaştırmak L ve kapasitans C Henries'de endüktans ve Farads'ta kapasitans için.
DC ve AC Devre Denklemleri
AC ve DC devreleri için denklemlerin farklı biçimler almasına rağmen, her ikisi de aynı prensiplere bağlıdır. Bir DC'ye karşı AC devreleri öğreticisi bunu gösterebilir. DC devrelerinin sıfır frekansı vardır, çünkü eğer bir DC devresinin güç kaynağını gözlemlerseniz, belirli bir noktadan kaç dalganın geçeceğini ölçebileceğiniz herhangi bir dalga biçimi veya açı göstermez. AC devreleri bu dalgaları, onları tanımlamak için frekans kullanmanıza izin veren tepe, çukur ve genliklerle gösterir.
Bir DC'ye karşı devre denklemleri karşılaştırması, voltaj, akım ve direnç için farklı ifadeler gösterebilir, ancak bu denklemleri yöneten temel teoriler aynıdır. DC ve AC devre denklemlerindeki farklılıklar, devre elemanlarının kendileri tarafından ortaya çıkar.
Ohm Yasasını kullanıyorsunuz V = IR Her iki durumda da, hem DC hem de AC devreler için farklı devrelerde akım, gerilim ve direnci aynı şekilde toplarsınız. Bu, voltaj düşüşlerini sıfıra eşit bir kapalı devre etrafına toplamak ve elektrik devresindeki her bir düğüme veya noktaya giren akımı hesaplayan akıma eşit olarak hesaplamak anlamına gelir, ancak AC devreleri için vektörler kullanırsınız.
DC - AC Devreleri Eğitimi
Paralel bir RLC devresi, yani, bir direnç, indüktör (L) ve birbiriyle paralel olarak ve güç kaynağına paralel olarak düzenlenmiş bir kondansatöre sahip bir AC devresi varsa, akım, voltaj ve direnci hesaplarsınız (veya bu durumda, empedans) DC devresi için yaptığınız gibi.
Güç kaynağındaki toplam akım, vektör üç dalın her biri boyunca akan akımın toplamı. Vektör toplamı, her akımın değerinin karesini almak ve elde etmek için onları toplamak anlamına gelir. benS2 = BenR,2 + (IL - BENC)2 besleme akımı için benSdirenç akımı benR,indüktör akımı benL ve kapasitör akımı benC. Bu durumun olacağı durumun DC devre versiyonunu karşılaştırır. benS = BenR, + BenL + BenC.
Dallar boyunca voltaj düşüşleri paralel devrelerde sabit kaldığından, paralel RLC devresindeki her dal boyunca voltajları şu şekilde hesaplayabiliriz: R = V / IR,, XL = V / IL ve XC = V / IC. Bu, orijinal denklemlerden birini kullanarak bu değerleri toplayabileceğiniz anlamına gelir. Z = √ (R2 + (XL- XC)2 almak 1 / Z = √ (1 / R)2 + (1 / XL - 1 / XC)2. Bu değer 1 / Z AC devresi için giriş olarak da adlandırılır. Buna karşılık, bir DC güç kaynağına sahip ilgili devre için dallar boyunca voltaj düşüşleri, güç kaynağının voltaj kaynağına eşit olacaktır V.
Bir seri RLC devresi için, seri halinde düzenlenmiş bir direnç, indüktör ve kondansatöre sahip bir AC devresi için aynı yöntemleri kullanabilirsiniz. Gerilim, akım ve direnci, akım giriş ve çıkış noktalarının ve noktalarının birbirine eşit olarak ayarlanması aynı prensipleri kullanarak hesaplanırken, kapalı devre boyunca voltaj düşüşlerini sıfıra eşit olarak toplar.
Devredeki akım, tüm elemanlara eşit olacak ve bir AC kaynağı için akım tarafından verilecek Ben = benm x günah. Diğer taraftan, voltaj, ilmek etrafındaki gibi toplanabilir. Vs - VR, - VL - VC = 0 VR, besleme gerilimi için VSdirenç voltajı VR,indüktör gerilimi VL ve kapasitör gerilimi VC.
İlgili DC devresi için akım basitçe V / R Ohm Yasası tarafından verilen ve gerilim de olacak Vs - VR, - VL - VC Serideki her bileşen için = 0. DC ve AC senaryoları arasındaki fark, DC için direnç voltajını aşağıdaki gibi ölçebilmenizdir. İRolarak indüktör gerilimi LDI / dt ve kapasitör voltajı olarak QC (ücret karşılığında C ve kapasitans S)Bir AC devresi için voltaj VR, = IR, VL = IXLgünah (90t + 90_ °) ve VC = _IXCgünah (--t - 90°). Bu, AC RLC devrelerinin, gerilim kaynağının önünde 90 ° ve arkasındaki kapasitörün 90 ° önünde bir indüktöre sahip olduğunu gösterir.