Mikä on induktiivinen ja kapasitiivinen kuorma?

Termit "kapasitiivinen kuorma" ja "induktiivinen kuorma", sellaisina kuin niitä käytetään vaihtovirtapiireissä, merkitsevät tiettyä luonnetta kuluttajan vuorovaikutuksesta vaihtojännitelähteen kanssa.

Karkeasti tätä voidaan havainnollistaa seuraavalla esimerkillä: Täysin purkautuneen kondensaattorin kytkeminen pistorasiaan, ensimmäisellä hetkellä havaitsemme käytännössä oikosulku, kun kytketään induktorin samaan pistorasiaan, ensimmäisellä ajanhetkellä tällaisen kuorman läpi kulkeva virta on melkein nolla.

Tämä johtuu siitä kela ja kondensaattori ovat vuorovaikutuksessa vaihtovirran kanssa pohjimmiltaan eri tavallamikä on Avainero induktiivisten ja kapasitiivisten kuormien välillä.

Kapasitiivinen kuorma

Kapasitiivisesta kuormasta puhuttaessa ne tarkoittavat, että se käyttäytyy vaihtovirtapiirissä kuin kondensaattori.

Tämä tarkoittaa sitä sinimuotoinen vaihtovirta lataa määräajoin (lähteen kaksinkertaisella taajuudella) kuorman kapasitanssinTässä tapauksessa lähdeenergia käytetään kauden ensimmäisellä neljänneksellä sähkökentän luomiseen kondensaattorilevyjen väliin. Kauden toisella neljänneksellä kondensaattorin levyjen välisen sähkökentän energia palaa lähteeseen.

Kauden kolmannella vuosineljänneksellä kapasitanssi ladataan lähteestä päinvastaisella napaisuudella (verrattuna kauden ensimmäiseen neljännekseen). Jakson neljännellä vuosineljänneksellä kapasitanssi palauttaa jälleen sähkökentän energian takaisin verkkoon. Seuraavan ajanjakson aikana tämä jakso toistetaan. Näin puhdas kapasitiivinen kuorma käyttäytyy sinimuotoisessa vaihtovirtapiirissä.

Käytännössä käy ilmi, että kapasitiivisella kuormituksella virta ylittää neljäsosaa vaihetta, kun vaihtojännite kohdistetaan tiettyyn kuormaan, koska kun kapasitanssi latautuu, virta on maksimissaan jo ensimmäisellä hetkellä, kun lähteen käytetty jännite on vasta alkamassa kasvaa, virran energia muunnetaan kuormaan kertyneen varauksen kasvavan sähkökentän energiaksi kuten kondensaattorissa.

Mutta käytetyn jännitteen kasvaessa kapasitanssilla on jo paljon kertynyttä varausta, joten lähdejännitteen lähestyessä maksimiarvoaan varauksen kertymisnopeus kapasitiivisessa kuormassa pienenee ja virrankulutus laskee nollaan.

Esimerkkejä kapasitiivisista kuormista: kondensaattoripankit, tehokertoimen korjaajat, synkronimoottorit, erityisen korkeajännitejohdot.

Induktiivinen kuorma

Jos kiinnitämme nyt huomiota induktiiviseen kuormaan, niin se käyttäytyy vaihtovirtapiirissä kuin induktori.

Tämä tarkoittaa sitä sinimuotoinen vaihtojännite tuottaa ajoittain (lähteen kaksinkertaisella taajuudella) virran kuorman induktanssin kauttaTässä tapauksessa lähdeenergia käytetään kauden ensimmäisellä neljänneksellä virran magneettikentän luomiseen kelan läpi.

Jakson toisella neljänneksellä kelan magneettikenttäenergia palaa lähteeseen. Jakson kolmannella vuosineljänneksellä kela magnetoidaan vastakkaisella napaisuudella (verrattuna siihen, mikä se oli jakson ensimmäisellä neljänneksellä), jakson neljännellä vuosineljänneksellä induktanssi palauttaa magneettikentän energian takaisin verkkoon.

Seuraavan ajanjakson aikana tämä jakso toistetaan. Näin puhtaan induktiivinen kuorma käyttäytyy sinimuotoisessa vaihtovirtapiirissä.

Itse asiassa siitä käy ilmi induktiivisella kuormituksella virta viivästyy vaiheessa neljänneksellä jaksosta tähän kuormaan kohdistuvasta vaihtojännitteestä, koska kun induktanssi alkaa magnetisoitua, ensimmäisellä ajanhetkellä sen läpi kulkeva virta on minimaalinen, vaikka lähteen käytetty jännite on jo maksimipisteessä.

Lähteen energia muunnetaan tässä kuorman induktanssin läpi virtaavan virran kasvavan magneettikentän energiaksi. Jännitteen laskiessa induktanssin läpi kulkevalla virralla on jo riittävän suuri arvo, joten lähdejännitteen lähestyessä minimiin induktiivisen kuorman virran kasvuvauhti hidastuu, mutta itse induktanssissa oleva virta on suurin.

Esimerkkejä induktiivisista kuormista: asynkroniset moottorit, sähkömagneetit, kuristimet, reaktorit, muuntajat, tasasuuntaajat, tyristorimuuntimet.

Katso myös:

Induktorien käyttö

Mikä on reaktiivinen teho ja miten käsitellä sitä

Mikä on symmetrinen ja epäsymmetrinen kuorma?