כיצד למצוא את הכוח במעגל AC
מתח AC אינו זהה למתח DC. כולם יודעים שזרם ישר מסוגל לחמם עומס פעיל R. ואם תתחיל להמריץ מעגל המכיל קבל C בזרם ישר, ברגע שהוא נטען, הקבל הזה לא יעביר יותר זרם דרך המעגל.
סליל L במעגל DC יכול בדרך כלל להתנהג כמו מגנט, במיוחד אם הוא מכיל ליבה פרומגנטית. במקרה זה, כבל הסליל בעל התנגדות אקטיבית לא יהיה שונה בשום אופן מהנגד R המחובר בסדרה עם הסליל (ובעל דירוג זהה להתנגדות האוהמית של מוביל הסליל).
כך או כך, במעגל DC שבו העומס מורכב מאלמנטים פסיביים בלבד, תהליכים חולפים הם מסתיימים כמעט ברגע שהיא מתחילה להאכיל ואינם מופיעים יותר.
זרם חילופין ואלמנטים תגובתיים
בכל הנוגע למעגל זרם חילופין, בו זמנית יש חשיבות חשובה, אם לא מכרעת, וכל אלמנט של מעגל כזה מסוגל לא רק לפזר אנרגיה בצורה של חום או עבודה מכנית, אלא גם מסוגל לפחות. צבירת אנרגיה בצורת שדה חשמלי או מגנטי תשפיע על הזרם, ותגרום לסוג של תגובה לא ליניארית, תלויה לא רק במשרעת המתח המופעל, אלא גם בתדירות הזרם שעבר.
כך, עם זרם חילופין, הכוח לא רק מתפזר בצורה של חום על האלמנטים הפעילים, אלא חלק מהאנרגיה נצברת ברציפות ואז חוזרת חזרה למקור הכוח. משמעות הדבר היא שאלמנטים קיבוליים ואינדוקטיביים מתנגדים למעבר של זרם חילופין.
במעגל זרם חילופין סינוסואידי הקבל נטען תחילה למשך מחצית התקופה, ובמהלך חצי התקופה הבאה הוא מתפרק, מחזיר את המטען בחזרה לרשת החשמל, וכן הלאה כל חצי תקופה של גל הסינוס הראשי. משרן במעגל AC יוצר שדה מגנטי במהלך הרבע הראשון של תקופה, ובמהלך הרבע הבא של אותו שדה מגנטי פוחת, האנרגיה בצורת זרם חוזרת חזרה למקור. כך מתנהגים עומסים קיבוליים וגרידא אינדוקטיביים.
עם עומס קיבולי בלבד, הזרם מוביל את המתח ברבע מהתקופה של גל הסינוס הראשי, כלומר ב-90 מעלות, אם מסתכלים בצורה טריגונומטרית (כאשר המתח בקבל מגיע למקסימום, הזרם דרכו הוא אפס , וכאשר המתח מתחיל לעבור אפס, הזרם במעגל העומס יהיה מקסימלי).
עם עומס אינדוקטיבי גרידא, הזרם מפגר את המתח ב-90 מעלות, כלומר הוא מפגר ברבע מהתקופה הסינוסואידלית (כאשר המתח המופעל על השראות הוא מקסימלי, הזרם רק מתחיל לעלות). עבור עומס פעיל גרידא, הזרם והמתח אינם מפגרים זה אחר זה בכל רגע בזמן, כלומר, הם בהחלט בשלב.
כוח כולל, תגובתי ופעיל, גורם הספק
מסתבר שאם העומס במעגל זרם החילופין אינו פעיל בצורה מושלמת, אז בהכרח קיימים בו רכיבים תגובתיים: אלה עם רכיב אינדוקטיבי של פיתולי השנאים והמכונות החשמליות, קבלים ואלמנטים קיבוליים אחרים עם רכיב קיבולי, אפילו רק השראות של החוטים וכו' .נ.
כתוצאה מכך, במעגל AC, המתח והזרם נמצאים מחוץ לפאזה (לא באותו פאזה, כלומר המקסימום והמינימום שלהם אינם עולים בקנה אחד עם המקסימום - עם המקסימום, והמינימום עם המינימום בדיוק) ו תמיד יש פיגור מסוים של הזרם מהמתח בזווית מסוימת, הנקראת בדרך כלל phi. וגודל הקוסינוס פי נקרא גורם כוח, מכיוון שהקוסינוס phi הוא למעשה היחס בין ההספק הפעיל R, הנצרך באופן בלתי הפיך במעגל העומס, לבין ההספק הכולל S שעובר בהכרח דרך העומס.
מקור מתח ה-AC מספק את סך ההספק S למעגל העומס, חלק מההספק הכולל הזה מוחזר כל רבע מהתקופה חזרה למקור (החלק הזה שחוזר ונודד הלוך ושוב נקרא רכיב תגובתי Q), וחלק נצרך בצורה של כוח פעיל P - בצורה של חום או עבודה מכנית.
על מנת שעומס המכיל אלמנטים תגובתיים יפעל כמתוכנן, הוא צריך להיות מופעל על ידי מקור אנרגיה חשמלית בעוצמה מלאה.
כיצד לחשב כוח לכאורה במעגל AC
כדי למדוד את ההספק הכולל S של העומס במעגל זרם החילופין, מספיק להכפיל את הזרם I ואת המתח U, או ליתר דיוק את הערכים הממוצעים (היעילים) שלהם, שקל למדוד באמצעות מד מתח ומד זרם זרם ( מכשירים אלה מראים בדיוק את הערך הממוצע והיעיל, אשר עבור רשת חד-פאזית דו-חוטית הוא פחות מהמשרעת פי 1.414). כך תדעו כמה כוח עובר מהמקור למקלט. הערכים הממוצעים נלקחים מכיוון שברשת קונבנציונלית הזרם הוא סינוסואידי ועלינו לקבל את הערך המדויק של האנרגיה הנצרכת בכל שנייה.
כיצד לחשב כוח פעיל במעגל AC
אם העומס הוא בעל אופי פעיל בלבד, למשל, זהו סליל חימום עשוי ניכרום או מנורת ליבון, אז אתה יכול פשוט להכפיל את קריאות מד הזרם ומד המתח, זו תהיה צריכת החשמל הפעילה P. אבל אם לעומס יש אופי פעיל-תגובתי, אז החישוב יצטרך לדעת קוסינוס phi, כלומר גורם הספק.
מכשיר מדידה חשמלי מיוחד - מד פאזה, יאפשר לך למדוד קוסינוס phi ישירות, כלומר, לקבל את הערך המספרי של גורם ההספק. לדעת את הקוסינוס phi, נותר להכפיל אותו בכוח הכולל S, ששיטת החישוב שלו מתוארת בפסקה הקודמת. זה יהיה הכוח הפעיל, המרכיב הפעיל של האנרגיה הנצרכת על ידי הרשת.
כיצד לחשב כוח תגובתי
כדי למצוא כוח תגובתי, מספיק להשתמש בתוצאה של משפט פיתגורס, קביעת משולש הכוח או פשוט להכפיל את ההספק הכולל בסינוסואיד.