ตัวเก็บประจุทำงานอย่างไรในวงจร AC

หากเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ ACถึงตัวต้านทานจากนั้นกระแสและแรงดันในวงจร ณ จุดใด ๆ ในแผนภาพเวลาจะเป็นสัดส่วนซึ่งกันและกัน ซึ่งหมายความว่าเส้นโค้งของกระแสและแรงดันไฟฟ้าจะไปถึงค่า "จุดสูงสุด" ในเวลาเดียวกัน ในการทำเช่นนี้เราบอกว่ากระแสและแรงดันอยู่ในเฟส

ตอนนี้เราพิจารณาว่าตัวเก็บประจุในวงจรกระแสสลับจะทำงานอย่างไร

หากเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ ACตัวเก็บประจุ, ค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าบนมันจะเป็นสัดส่วนกับค่าสูงสุดของกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร อย่างไรก็ตามไซน์อยด์แรงดันไฟฟ้าของคลื่นสูงสุดจะไม่เกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับกระแสสูงสุด

ในตัวอย่างนี้กระแสถึงทันทีของค่าสูงสุดหนึ่งในสี่ของรอบระยะเวลา (90 องศา) เร็วกว่าแรงดันไฟฟ้า ในกรณีนี้พวกเขาบอกว่า "กระแสคือ 90 °ก่อนแรงดัน"

ไม่เหมือนสถานการณ์ในวงจร DCค่า V / I ไม่คงที่ที่นี่ อย่างไรก็ตามอัตราส่วน V max / I max เป็นปริมาณที่มีประโยชน์มากและในทางวิศวกรรมไฟฟ้าเรียกว่าความจุ (Xc) ของส่วนประกอบ เนื่องจากค่านี้ยังคงสะท้อนถึงอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อกระแสไฟฟ้านั่นคือ ในความรู้สึกทางกายภาพคือความต้านทานหน่วยวัดของมันคือโอห์ม ค่าของ Xc ของตัวเก็บประจุขึ้นอยู่กับความจุ (C) และความถี่ของกระแสสลับ (f)

เนื่องจากตัวเก็บประจุในวงจร ACค่าแรงดัน rms ถูกนำไปใช้กระแสไฟสลับเดียวกันในวงจรนี้ซึ่งถูก จำกัด โดยตัวเก็บประจุ ข้อ จำกัด นี้เกิดจากปฏิกิริยาของตัวเก็บประจุ

ดังนั้นค่าปัจจุบันในวงจรที่ไม่มีส่วนประกอบอื่นใดยกเว้นตัวเก็บประจุจะถูกกำหนดโดยกฎทางเลือกของกฎของโอห์ม

และ_RMS = Y_RMS / X_C

อยู่ที่ไหน_RMS - แรงดัน rms (มีผลบังคับใช้) โปรดทราบว่า X_กับ แทนที่ค่าของ R ในเวอร์ชันของกฎของโอห์มสำหรับกระแสตรง

ทีนี้เรามาดูกันว่าตัวเก็บประจุในวงจรAC ทำงานค่อนข้างแตกต่างจากตัวต้านทานคงที่และสถานการณ์ที่นี่จึงมีความซับซ้อนมากขึ้น เพื่อให้เข้าใจกระบวนการที่เกิดขึ้นในห่วงโซ่ได้ดียิ่งขึ้นมันจะมีประโยชน์ในการแนะนำแนวคิดดังกล่าวเป็นเวกเตอร์

แนวคิดหลักของเวกเตอร์คือแนวคิดที่ว่าว่าค่าที่ซับซ้อนของสัญญาณที่แปรผันตามเวลาสามารถแสดงเป็นผลคูณของจำนวนเชิงซ้อน (ซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับเวลา) และสัญญาณเชิงซ้อนที่แน่นอนซึ่งเป็นฟังก์ชันของเวลา

ตัวอย่างเช่นเราสามารถแสดงฟังก์ชัน A cos (2πνt + θ) เพียงแค่เป็นค่าคงที่ที่ซับซ้อน A complex e^jΘ .

เนื่องจากเวกเตอร์แทนด้วยขนาด (หรือโมดูลัส) และมุมพวกมันจะถูกแสดงด้วยกราฟด้วยลูกศร (หรือเวกเตอร์) หมุนในระนาบ XY

รับข้อเท็จจริงว่าแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวเก็บประจุ“ ล่าช้า” เมื่อเทียบกับกระแสไฟฟ้าเวกเตอร์ที่เป็นตัวแทนของพวกมันจะอยู่ในระนาบเชิงซ้อนดังแสดงในรูปด้านบน ในรูปนี้เวกเตอร์กระแสและแรงดันหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนไหวตามเข็มนาฬิกา

ในตัวอย่างของเรากระแสในตัวเก็บประจุเกิดจากเติมเป็นระยะ เนื่องจากตัวเก็บประจุในวงจร AC มีความสามารถในการสะสมและคายประจุไฟฟ้าเป็นระยะการแลกเปลี่ยนพลังงานคงที่เกิดขึ้นระหว่างมันกับแหล่งพลังงานซึ่งเรียกว่าปฏิกิริยาในวิศวกรรมไฟฟ้า