Phân tích nguồn điện xoay chiều trong mạch phản kháng

Nguồn trong hệ thống AC

Chúng ta đã biết rằng các thành phần phản kháng thuần túy (hoặc mạch phản kháng thuần túy) không tiêu tán năng lượng. Chúng ta cũng biết rằng trở kháng phản kháng thuần túy có góc +90° hoặc –90°. Hai sự thật này có liên quan như thế nào? Vâng, hãy xem xét cốt truyện sau:

image 58
Hình 1. Biểu diễn đồ họa mối quan hệ giữa điện áp, dòng điện và công suất.

Điện áp và dòng điện lệch pha nhau 90°. Dạng sóng công suất hiển thị kết quả của việc nhân dòng điện và điện áp. Như bạn có thể thấy, việc nhân hai hình sin có độ lệch pha 90° sẽ tạo ra một hình sin dương trong một nửa mỗi chu kỳ và âm trong một nửa mỗi chu kỳ. Điều này cho thấy rằng không có nguồn điện nào bị tiêu hao vì tất cả nguồn điện cung cấp cho hệ thống (trong một nửa chu kỳ AC) được đưa trở lại nguồn (trong nửa chu kỳ còn lại).

Trong Hình 1, dạng sóng điện áp đạt giá trị cực đại trước dạng sóng hiện tại. Nói cách khác, điện áp là dòng điện dẫn đầu, có nghĩa là đồ thị tương ứng với một mạch điện cảm. Đồ thị của mạch điện dung sẽ có điện áp dẫn dòng điện, nhưng kết quả tổng thể (liên quan đến công suất) sẽ giống nhau: giá trị trung bình của dạng sóng công suất sẽ bằng 0, biểu thị sự truyền năng lượng đến và từ nguồn nhưng không tiêu hao năng lượng thực tế.

Các khái niệm chính trong phân tích nguồn điện xoay chiều

Đây là trang cuối cùng của Chương 1. Chúng ta sẽ kết thúc chương này bằng một bản tóm tắt thông tin sẽ đặc biệt quan trọng khi bạn tiếp tục nghiên cứu về công suất hình sin trong Chương 2. Điều cần thiết là phát triển sự hiểu biết thấu đáo về cách mạch phản kháng tương tác với dòng điện. và điện áp cũng như ảnh hưởng của nó đến nguồn điện. Đây thực sự là bản chất của phân tích nguồn điện xoay chiều, bởi vì các mạch thuần điện trở rất đơn giản và vì điện cảm và điện dung cực kỳ phổ biến trong các hệ thống thực tế.

Biên độ, tần số, pha

Điện áp và dòng điện hình sin là đại lượng thay đổi liên tục có biên độ (liên quan đến giá trị cực đại của dạng sóng), tần số (được đo bằng chu kỳ trên giây hoặc radian trên giây) và pha (xác định vị trí thời gian của dạng sóng so với dạng sóng khác).

Giá trị đỉnh so với RMS

Có hai cách để xác định biên độ của tín hiệu hình sin. Giá trị cực đại (còn có thể được gọi là biên độ hoặc cường độ) tương ứng với khoảng cách lớn nhất giữa trục hoành và bất kỳ điểm nào dọc theo dạng sóng. Biên độ RMS bằng giá trị cực đại chia cho căn bậc hai của 2; nó thường được sử dụng vì nó cung cấp một cách đơn giản để tính công suất tiêu tán trung bình trong mạch điện xoay chiều.

Pha

Dòng điện và điện áp hình sin có thể được biểu diễn dưới dạng pha, là các số phức bao gồm độ lớn và một góc. Có thể sử dụng giá trị cực đại hoặc biên độ RMS làm độ lớn của pha và góc của pha bằng với độ dịch pha của tín hiệu so với tín hiệu tham chiếu “pha không”.

Điện trở, phản kháng và trở kháng

Ba từ này đều đề cập đến các phần tử mạch chống lại dòng điện. Điện trở dẫn đến tiêu tán công suất, điện kháng dẫn đến sự dịch pha giữa điện áp và dòng điện, và trở kháng đề cập đến bất kỳ sự cản trở nào đối với dòng điện, cho dù đó là điện trở, điện kháng hay kết hợp cả hai. Khi một mạch chứa cả phần tử điện trở và phần tử phản kháng, trở kháng là một số phức trong đó phần thực tương ứng với điện trở và phần ảo tương ứng với điện kháng. Một mạch điện xoay chiều bao gồm các trở kháng và các pha biểu thị dòng điện và điện áp có thể được phân tích như thể nó là một mạch điện một chiều bao gồm các điện trở, dòng điện và điện áp một chiều.

Tụ điện và cuộn cảm

Chúng được gọi là thành phần phản ứng. Họ chỉ có phản ứng; nói cách khác, trở kháng của chúng chỉ có phần ảo. Tụ điện tạo ra độ trễ điện áp so với dòng điện; do đó, trong một mạch điện dung, dòng điện đi trước điện áp. Cuộn cảm tạo ra độ trễ dòng điện so với điện áp; do đó, trong một mạch cảm ứng, điện áp đi trước dòng điện.

Công suất hoạt động và phản kháng

Tụ điện và cuộn cảm có tác dụng quan trọng đối với hệ thống điện. Bằng cách tạo ra sự lệch pha giữa điện áp và dòng điện, các thành phần này tạo ra công suất phản kháng, tức là công suất được nguồn cung cấp nhưng không bị tải tiêu thụ. Thay vào đó, công suất này tương ứng với năng lượng được lưu trữ tạm thời bởi các phần tử phản ứng và sau đó được trả về nguồn. Ngược lại, công suất tác dụng bị tiêu tán bởi mạch tải.

Hệ số công suất

Đại lượng này truyền tải thông tin về tỷ lệ công suất tác dụng và công suất phản kháng mà hệ thống xoay chiều yêu cầu. Tỷ lệ công suất phản kháng cao hơn thường được coi là không mong muốn vì điều này làm giảm hiệu quả truyền tải điện xoay chiều từ nguồn sang tải.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Vui lòng bỏ chặn quảng cáo!

Chúng tôi đã phát hiện ra rằng bạn đang sử dụng tiện ích mở rộng để chặn quảng cáo.  Hãy ủng hộ chúng tôi bằng cách vô hiệu hóa các trình chặn quảng cáo này.

Powered By
Best Wordpress Adblock Detecting Plugin | CHP Adblock
Chat Zalo

0914969904

error: Đừng cố copy bạn ơiiii :((