Τι είναι επαγωγικό και χωρητικό φορτίο;

Οι όροι "χωρητικό φορτίο" και "επαγωγικό φορτίο", όπως εφαρμόζονται σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, υποδηλώνουν μια συγκεκριμένη φύση της αλληλεπίδρασης του καταναλωτή με μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης.

Περίπου αυτό μπορεί να παρουσιαστεί με το ακόλουθο παράδειγμα: σύνδεση ενός πλήρως αποφορτισμένου πυκνωτή στην έξοδο, στην πρώτη στιγμή του χρόνου θα παρατηρήσουμε πρακτικά βραχυκύκλωμα, ενώ συνδέεται ένας επαγωγέας στην ίδια έξοδο, στην πρώτη στιγμή του χρόνου το ρεύμα μέσω ενός τέτοιου φορτίου θα είναι σχεδόν μηδέν.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το πηνίο και ο πυκνωτής αλληλεπιδρούν με εναλλασσόμενο ρεύμα θεμελιωδώς διαφορετικάτι είναι Η διαφορά κλειδιού μεταξύ επαγωγικών και χωρητικών φορτίων.

Χωρητικό φορτίο

Μιλώντας για χωρητικό φορτίο, αυτό σημαίνει ότι συμπεριφέρεται σε κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος όπως έναν πυκνωτή.

Αυτό σημαίνει ότι το ημιτονοειδές εναλλασσόμενο ρεύμα περιοδικά (με διπλή συχνότητα της πηγής) επαναφορτίζει την χωρητικότητα φορτίουΣε αυτή την περίπτωση, το πρώτο τρίμηνο της περιόδου, η ενέργεια πηγής θα δαπανηθεί για τη δημιουργία ενός ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ των πλακών πυκνωτή. Στο δεύτερο τρίμηνο της περιόδου, η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ των πλακών του πυκνωτή θα επιστρέψει στην πηγή.

Στο τρίτο τρίμηνο της περιόδου, η χωρητικότητα θα χρεωθεί από την πηγή με την αντίστροφη πολικότητα (σε σύγκριση με αυτό που ήταν το πρώτο τρίμηνο της περιόδου). Στο τέταρτο τρίμηνο της περιόδου, η χωρητικότητα θα επαναφέρει και πάλι την ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου πίσω στο δίκτυο. Κατά την επόμενη περίοδο, αυτός ο κύκλος θα επαναληφθεί. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο ένα καθαρό χωρητικό φορτίο συμπεριφέρεται σε ένα ημιτονοειδές κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος.

Αυτό αποδεικνύεται πρακτικά σε ένα χωρητικό φορτίο, το ρεύμα υπερβαίνει το ένα τέταρτο της φάσης την εναλλασσόμενη τάση που εφαρμόζεται σε ένα δεδομένο φορτίο, διότι όταν η χωρητικότητα φορτίζεται, το ρεύμα είναι μέγιστο ήδη στην πρώτη στιγμή, όταν η εφαρμοζόμενη τάση της πηγής μόλις αρχίζει να αυξάνεται, η τρέχουσα ενέργεια μετατρέπεται στην ενέργεια του αυξανόμενου ηλεκτρικού πεδίου του φορτίου που συσσωρεύεται στο φορτίο, όπως σε έναν πυκνωτή.

Αλλά με την αύξηση της εφαρμοζόμενης τάσης, η χωρητικότητα έχει ήδη μεγάλη συσσωρευμένη φόρτιση, επομένως, καθώς η τάση πηγής πλησιάζει το μέγιστο, ο ρυθμός συσσώρευσης φορτίου στο χωρητικό φορτίο καθίσταται μικρότερος και η κατανάλωση ρεύματος μειώνεται στο μηδέν.

Παραδείγματα χωρητικών φορτίων: τράπεζες πυκνωτών, διορθωτές συντελεστή ισχύος, σύγχρονοι κινητήρες, γραμμές ηλεκτρικής τάσης εξαιρετικής τάσης.

Επαγωγικό φορτίο

Αν δώσουμε προσοχή τώρα στο επαγωγικό φορτίο, τότε συμπεριφέρεται σε κύκλωμα AC όπως ένας επαγωγέας.

Αυτό σημαίνει ότι η ημιτονοειδής εναλλασσόμενη τάση θα παράγει περιοδικά (με διπλή συχνότητα της πηγής) ένα ρεύμα μέσω της επαγωγής φορτίουΣε αυτή την περίπτωση, το πρώτο τρίμηνο της περιόδου, η ενέργεια πηγής θα δαπανηθεί για τη δημιουργία ενός μαγνητικού πεδίου του ρεύματος μέσω του πηνίου.

Στο δεύτερο τρίμηνο της περιόδου, η ενέργεια μαγνητικού πεδίου του πηνίου θα επιστρέψει στην πηγή. Στο τρίτο τρίμηνο της περιόδου, το πηνίο θα μαγνητιστεί με την αντίθετη πολικότητα (σε σύγκριση με αυτό που ήταν το πρώτο τρίμηνο της περιόδου) και το τέταρτο τρίμηνο της περιόδου η επαγωγή θα επαναφέρει ξανά την ενέργεια του μαγνητικού πεδίου στο δίκτυο.

Κατά την επόμενη περίοδο, αυτός ο κύκλος θα επαναληφθεί. Αυτός είναι ο τρόπος συμπεριφοράς ενός καθαρά επαγωγικού φορτίου σε ένα ημιτονοειδές κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος.

Στην πραγματικότητα, αποδεικνύεται ότι σε ένα επαγωγικό φορτίο, το ρεύμα καθυστερεί σε φάση κατά ένα τέταρτο της περιόδου από την εναλλασσόμενη τάση που εφαρμόζεται σε αυτό το φορτίο, επειδή όταν η επαγωγή αρχίζει να μαγνητίζεται, στην πρώτη στιγμή του χρόνου, το ρεύμα μέσα από αυτό είναι ελάχιστο, αν και η εφαρμοζόμενη τάση της πηγής είναι ήδη στο μέγιστο σημείο.

Η ενέργεια της πηγής μετατρέπεται εδώ στην ενέργεια ενός αυξανόμενου μαγνητικού πεδίου του ρεύματος που ρέει μέσω της αυτεπαγωγής φορτίου. Με μείωση της τάσης, το ρεύμα διαμέσου της αυτεπαγωγής έχει ήδη μια αρκετά μεγάλη τιμή, επομένως, με την πηγή τάσης να πλησιάζει το ελάχιστο, ο τρέχων ρυθμός ανάπτυξης στο επαγωγικό φορτίο επιβραδύνεται, αλλά το ρεύμα στην αυτεπαγωγή είναι το ίδιο.

Παραδείγματα επαγωγικών φορτίων: ασύγχρονοι κινητήρες, ηλεκτρομαγνήτες, διακόπτες, αντιδραστήρες, μετασχηματιστές, ανορθωτές, μετατροπείς θυρίστορ.

Δείτε επίσης:

Εφαρμογή των επαγωγέων

Τι είναι η αντιδραστική ισχύς και πώς να την αντιμετωπίσετε

Τι είναι συμμετρικό και ασύμμετρο φορτίο;