كيف تجد الطاقة في دائرة التيار المتردد

طاقة التيار المتردد ليست هي نفسها طاقة التيار المستمر. يعلم الجميع أن التيار المباشر قادر على تسخين الحمل النشط R. وإذا بدأت في تنشيط دائرة تحتوي على مكثف C بتيار مباشر ، فبمجرد شحنها ، لن يمر هذا المكثف أي تيار آخر عبر الدائرة.

عادةً ما يتصرف الملف L في دائرة التيار المستمر مثل المغناطيس ، خاصةً إذا كان يحتوي على قلب مغناطيسي حديدي. في هذه الحالة ، لن يختلف سلك الملف الذي يتمتع بمقاومة نشطة بأي حال من الأحوال عن المقاوم R المتصل في سلسلة مع الملف (وبنفس تصنيف المقاومة الأومية لرصاص الملف).

في كلتا الحالتين ، في دائرة DC حيث يتكون الحمل من عناصر سلبية فقط ، عمليات عابرة تنتهي بمجرد أن تبدأ في الرضاعة ولم تعد تظهر.

العناصر الحالية والمتفاعلة بالتناوب

فيما يتعلق بدائرة التيار المتردد ، تعتبر العابرة فيها من أهم العناصر ، إن لم تكن حاسمة ، وأي عنصر من هذه الدائرة قادر ليس فقط على تبديد الطاقة في شكل حرارة أو عمل ميكانيكي ، ولكن أيضًا قادر على الأقل ستؤثر الطاقة المتراكمة في شكل مجال كهربائي أو مغناطيسي على التيار ، مما يتسبب في نوع من الاستجابة غير الخطية ، اعتمادًا ليس فقط على سعة الجهد المطبق ، ولكن أيضًا على تردد التيار المار.

وبالتالي ، مع التيار المتردد ، لا تتبدد الطاقة فقط في شكل حرارة على العناصر النشطة ، ولكن بعض الطاقة تتراكم على التوالي ثم تعود إلى مصدر الطاقة. هذا يعني أن العناصر السعوية والحثية تقاوم مرور التيار المتردد.

في الدائرة التيار المتردد الجيبي يتم شحن المكثف أولاً لمدة نصف الفترة ، وخلال النصف التالي يتم تفريغه ، ويعيد الشحنة إلى التيار الكهربائي ، وهكذا في كل نصف فترة من الموجة الجيبية للتيار الكهربائي. ينشئ مغو في دائرة تيار متردد مجالًا مغناطيسيًا خلال الربع الأول من الفترة ، وخلال الربع التالي من هذا المجال المغناطيسي ، تعود الطاقة في شكل تيار إلى المصدر. هذه هي الطريقة التي تتصرف بها الأحمال السعوية البحتة والأحمال الاستقرائية البحتة.

مع الحمل السعوي البحت ، يقود التيار الجهد بمقدار ربع فترة الموجة الجيبية للتيار الكهربائي ، أي بمقدار 90 درجة ، إذا نظرنا إلى المثلثية (عندما يصل الجهد في المكثف إلى الحد الأقصى ، يكون التيار من خلاله صفرًا. ، وعندما يبدأ الجهد في تجاوز الصفر ، سيكون التيار في دائرة الحمل القصوى).

مع الحمل الاستقرائي البحت ، يتأخر التيار عن الجهد بمقدار 90 درجة ، أي أنه يتأخر بمقدار ربع الفترة الجيبية (عندما يكون الجهد المطبق على الحث أقصى ، يبدأ التيار في الزيادة فقط). بالنسبة للحمل النشط البحت ، لا يتخلف التيار والجهد عن بعضهما البعض في أي وقت من الأوقات ، أي أنهما في الطور بشكل صارم.

القوة الكلية ، التفاعلية والنشطة ، عامل القدرة

اتضح أنه إذا لم يكن الحمل في دائرة التيار المتردد نشطًا تمامًا ، فعندئذٍ تكون المكونات التفاعلية موجودة فيه بالضرورة: تلك التي تحتوي على مكون استقرائي لملفات المحولات والآلات الكهربائية والمكثفات والعناصر السعوية الأخرى ذات المكون السعوي ، حتى مجرد محاثة الأسلاك ، إلخ. ن.

نتيجة لذلك ، في دائرة التيار المتردد ، يكون الجهد والتيار خارج الطور (ليس في نفس المرحلة ، مما يعني أن الحد الأقصى والحد الأدنى لا يتطابق مع الحد الأقصى - مع الحد الأقصى ، والحد الأدنى مع الحد الأدنى تمامًا) و هناك دائمًا بعض التأخر في التيار من الجهد بزاوية معينة ، والتي تسمى عادةً فاي. ويسمى حجم جيب التمام فاي عامل القوى، نظرًا لأن جيب التمام هو في الواقع نسبة الطاقة النشطة R ، المستهلكة بشكل لا رجعة فيه في دائرة الحمل ، إلى إجمالي الطاقة S التي تمر بالضرورة عبر الحمل.

يوفر مصدر جهد التيار المتردد إجمالي الطاقة S لدائرة التحميل ، ويعاد جزء من هذه الطاقة الإجمالية كل ربع الفترة إلى المصدر (يسمى ذلك الجزء الذي يعود ويتجول ذهابًا وإيابًا المكون التفاعلي Q) ، ويتم استهلاك جزء في شكل قوة نشطة P - في شكل حرارة أو عمل ميكانيكي.

لكي يعمل الحمل الذي يحتوي على عناصر تفاعلية على النحو المنشود ، يجب أن يتم تشغيله بواسطة مصدر للطاقة الكهربائية بكامل طاقته.

كيفية حساب القدرة الظاهرة في دائرة التيار المتردد

لقياس إجمالي الطاقة S للحمل في دائرة التيار المتردد ، يكفي مضاعفة التيار I والجهد U ، أو بالأحرى قيمهما المتوسطة (الفعالة) ، والتي يسهل قياسها باستخدام مقياس التيار المتردد والتيار المتردد ( تُظهر هذه الأجهزة القيمة المتوسطة والفعالة بالضبط ، والتي تكون أقل من السعة 1.414 مرة لشبكة أحادية الطور ذات سلكين). بهذه الطريقة ، ستعرف مقدار الطاقة التي تنتقل من المصدر إلى جهاز الاستقبال. يتم أخذ القيم المتوسطة لأن التيار في الشبكة التقليدية يكون جيبيًا ونحتاج إلى الحصول على القيمة الدقيقة للطاقة المستهلكة كل ثانية.

كيفية حساب الطاقة النشطة في دائرة التيار المتردد

إذا كان الحمل ذا طبيعة نشطة بحتة ، على سبيل المثال ، فهو عبارة عن ملف تسخين مصنوع من نيتشروم أو مصباح متوهج ، فيمكنك ببساطة مضاعفة قراءات مقياس التيار والفولتميتر ، فسيكون هذا هو استهلاك الطاقة النشط P. ولكن إذا الحمل له طبيعة تفاعلية نشطة ، ثم سيحتاج الحساب إلى معرفة جيب التمام ، أي عامل القدرة.

جهاز قياس كهربائي خاص - متر المرحلة، سيسمح لك بقياس جيب التمام فاي مباشرة ، أي الحصول على القيمة العددية لعامل القدرة. بمعرفة جيب التمام فاي ، يبقى ضربه بالقوة الكلية S ، وطريقة حسابها موصوفة في الفقرة السابقة. ستكون هذه هي القوة النشطة ، المكون النشط للطاقة التي تستهلكها الشبكة.

كيفية حساب القوة التفاعلية

لإيجاد القوة التفاعلية ، يكفي استخدام النتيجة الطبيعية لنظرية فيثاغورس ، أو تحديد مثلث القوة أو ببساطة ضرب القوة الكلية في الجيب الجيبي.