Elektrik otomasyonunu öğrenmek mi istiyorsunuz? Önce "elektriği" öğrenin! Bu bilgi çok temel ve önemlidir
Elektrik teknolojisini öğrenmek teoriden başlamalıdır.Bu makale alternatif akım döngüsü, frekans, anlık değer, etkin değer, faz ve faz farkı bilgilerini paylaşır. Alternatif akım, yönü ve büyüklüğü zamanla periyodik olarak değişen voltaj veya akımı ifade eder. En yaygın olanı sinüzoidal alternatif akım olan birçok alternatif akım türü vardır, bu nedenle burada alternatif akımı tanıtmak için örnek olarak sinüzoidal alternatif akımı alıyoruz.
1. Sinüzoidal alternatif akım
Sinüs alternatif akım sembolü, devre ve dalga formu Şekil 1'de gösterilmektedir. ŞEKİL 1b'de gösterilen AC devresi, ŞEKİL lc'de gösterilen sinüzoidal AC dalga formunu göstermek için kullanılır.
0-t1 sırasında: AC güç kaynağının e voltaj polaritesi pozitif ve negatiftir, akımın yönü: AC gücünde pozitif direnç R AC gücünde negatiftir ve akım I kademeli olarak artar ve akım kademeli olarak artar Şekil 1c'de dalga formu kademeli olarak yükselir ve akım t1'de maksimum değerine ulaşır.
t1-t2 sırasında: AC güç kaynağının e voltaj polaritesi hala pozitif ve negatiftir, akımın yönü hala: AC gücünde pozitif AC gücünde direnç R negatif ve akım I kademeli olarak azalır, akım kademeli olarak Düşüş, Şekil 1c'de dalga formundaki kademeli bir azalma ile temsil edilir ve t2'deki akım.
t2-t3 sırasında: AC güç kaynağı e'nin voltaj polaritesi hala yukarı ve aşağıdır ve akım I'in yönü de değişir.Şekil 1c'deki AC dalga formu, t ekseninin üstünden aşağıya dönerek mevcut yönün değiştiğini ve akım I Yönü şudur: AC gücünde pozitif direnç R negatif AC gücünde, akım yavaş yavaş ters yönde artar ve ters yönde akım t3'te maksimum değere ulaşır.
t3-t4 sırasında: AC güç kaynağı e'nin voltaj polaritesi hala yukarı ve aşağıdır ve akım I hala ters yöndedir.Akımın yönü: AC gücü altında pozitif AC güç gözünde direnç R negatif ve akım kademeli olarak ters yönde Azalırsa, akım t4'te 0'a düşer.
T4'ten sonra, AC güç kaynağının mevcut büyüklüğü ve yön değişikliği, 0-t4 sırasındaki değişiklikle aynıdır. Aslında, bir AC güç kaynağının akımının büyüklüğü ve yönü bir sinüs dalgasına göre değişmekle kalmaz, aynı zamanda voltajın büyüklüğü ve yönü de bir akım gibi değişir.
2. Periyot ve sıklık
Döngü ve frekans, aşağıda Şekil 2'de gösterilen sinüzoidal alternatif akım dalgası grafiği ile gösterilen, alternatif akımın en yaygın kullanılan iki kavramıdır.
Dönem: Şekil 2'de alternatif akım değişim sürecinin sürekli tekrarlandığı görülmektedir.Alternatif akımın tekrar tekrar değişmesi için gereken süre periyod olarak adlandırılır, periyot T ile temsil edilir ve birim saniye (s) 'dir. Şekil 2'de gösterilen alternatif akım döngüsü, alternatif akımın her 0.02 saniyede bir tekrar tekrar değişeceğini gösteren T = 0.02s'dir.
Frekans Alternatif akımın saniyede tekrar tekrar değişme sayısına frekans denir Frekans, dönemin tersi olan f ile temsil edilir, yani f = 1 / T ve frekans birimi Hz'dir. Şekil 2'de gösterilen AC güç döngüsü T = 0.02s'dir, ardından frekansı 50Hz'dir, bu, AC gücünün 0-t4 işlemini 1 saniye içinde 50 kez tekrarladığı anlamına gelir. AC gücü ne kadar hızlı değişirse, bir değişiklik için gereken süre o kadar kısa olur. Ne kadar kısa olursa, frekans o kadar yüksek olur.
3. Anlık değer ve etkin değer
Anlık değer
Alternatif akımın büyüklüğü ve yönü sürekli olarak değişmektedir ve belirli bir andaki alternatif akımın değeri, o andaki alternatif akımın anlık değeri olarak adlandırılır. Şekil 2'de gösterilen AC voltajını örnek olarak alın, t1'deki anlık değeri 2202V (yaklaşık 311V), maksimum anlık değer; t2'de anlık değer, minimum anlık değer olan 0V'dur.
etkili değer
Alternatif akımın büyüklüğü ve yönü sürekli olarak değişmekte, bu da devre hesaplamasına ve ölçümüne güçlük çıkarmaktadır.Bu nedenle, efektif değer kavramı tanıtılmış ve Şekil 3'te gösterilen devre, efektif değerin anlamını göstermek için kullanılmıştır.
Şekil 3'te gösterilen iki devrede bulunan ısıtma telleri tam olarak aynıdır.Artık ısıtma kabloları sırasıyla alternatif akım ve doğru akım ile enerjilendirilir.İki devreye aynı anda enerji verilirse ve ısıtma telleri aynı miktarda ısı yayarsa, ısıtma telleri için alternatif akım ve doğru akım buradadır. Aynı şekilde, Şekil 3b'deki doğru akımın gerilim değeri veya akım değeri, Şekil 3a'daki alternatif akımın o kadar uzun bir süre için efektif gerilim değeri veya efektif akım değeri olarak adlandırılır.
220V AC şebeke voltajı, etkin değeri ifade eder, yani AC voltajı her zaman değişse de, etkisi 220V DC TV ile aynıdır. Özel talimatlar olmadan, alternatif akımın büyüklüğü genellikle etkin değere atıfta bulunur ve ölçüm cihazının ölçülen değeri genellikle etkin değeri ifade eder. Sinüzoidal alternatif akımın etkin değeri ile maksimum anlık değer arasındaki ilişki şudur: Maksimum anlık değer = 2 × etkin değer. Örneğin, AC şebekesinin efektif gerilim değeri 220V ve maksimum anlık gerilim değeri = 2 × 220 = 311V.
4. Alternatif akımın faz ve faz farkı
Sinüzoidal alternatif akımın voltaj veya akım değeri sinüs dalgası ile aynıdır Analiz kolaylığı açısından sinüzoidal alternatif akım dalga formu Şekil 4'te gösterilen koordinatlara yerleştirilmiştir.
Şekil 4, bir alternatif akım döngüsünü gösterir, bir döngünün açısı 2 ve bir döngünün süresi T = 0.02s'dir. Şekilden AC geriliminin açısının farklı anlarda farklı olduğu görülmektedir.Örneğin, t = 0'daki açı 0 ° ve t = 0.005s'deki açı / 2 (90 °) 'dir. T = 0.01s'deki açı (180 °) 'dir.
Belirli bir andaki alternatif akımın açısına, o andaki alternatif akımın fazı denir. Şekil 4'te gösterilen alternatif akım, t = 0.005s'de / 2 (90 °) fazına ve t = 0.01s'de fazına sahiptir. T = 0'daki alternatif akım açısı, alternatif akımın başlangıç fazı olarak adlandırılır ve Şekil 4'teki alternatif akımın başlangıç fazı 0 ° 'dir.
Başlangıç fazı 0 ° olan alternatif akım için şu formülle ifade edilebilir: U = Um × sint, burada U alternatif voltajın anlık değeridir, Um alternatif voltajın maksimum değeridir ve t alternatif voltajın fazıdır, burada alternatif akım olarak adlandırılır Açısal frekans, = 2 / T = 2f. Formül kullanılarak AC geriliminin herhangi bir zamandaki fazı ve o andaki gerilim değeri elde edilebilir.
Örneğin: Belirli bir AC geriliminin döngüsünün T = 0.02s olduğunu, maksimum gerilim değerinin Um = 10V olduğunu ve başlangıç fazının 0 ° olduğunu bilerek, AC geriliminin t = 0.015s'deki fazını ve gerilimini bulun.
Önce t = 0.015s'de AC gerilimin t fazını bulun: t = 2 / T × t = 3 / 2 ve ardından AC gerilimin t = 0.015s'deki U gerilim değerini bulun: U = Um × sint = -10V .
Şekil 5'te gösterildiği gibi, t = 0'daki bazı AC voltajlarının fazı 0 ° değildir (yani, başlangıç fazı 0 ° değildir). T = 0'da, U2'nin başlangıç aşaması 0 ° 'dir ve U2 = Um × sint ile ifade edilebilir; U1'in ilk aşaması 0 ° değil, 'dir. Başlangıç fazı 0 ° olmayan AC voltajı aşağıdaki formülle ifade edilebilir: U1 = Um × sin (t + ), burada Um AC'nin maksimum değeridir; (t + ) AC'nin fazıdır; AC'nin başlangıç fazıdır. (Yani, t = 0'daki faz). Şekil 5'te U1'in başlangıç fazı = / 2 ve ifadesi U1 = Um × sin (t + / 2) şeklindedir.Bu ifadeye göre U1'in herhangi bir andaki faz ve gerilim değeri bulunabilir.
Faz farkı
Faz farkı, aynı frekansın iki alternatif akımı arasındaki faz farkıdır. Şekil 6a ve Şekil 6b'de gösterildiği gibi, aynı frekansa sahip iki alternatif akım i1 ve i2, sırasıyla iki hattan A noktasına akar.Aynı zamanda, alternatif akım i1 ve i2'nin A noktasına ulaşan fazları aynı değildir, t = 0'da Zamanında i1'in fazı / 2 ve i2'nin fazı 0 ° dir. T = 0.01s'de i1'in fazı 3 / 2 ve i2'nin fazı 'dir. İki akım arasındaki faz farkı ((/ 2- 0) = / 2 veya (3 / 2-) = / 2, yani i1 ve i2 arasındaki faz farkı her zaman / 2'dir. Şekil 6b'de, i1'in önceki segmenti kompanze edilirse (kesikli çizgi ile gösterilir), i1 ve i2'nin faz farkının / 2 olduğu ve i1'in / 2 (90 °) ile i2'ye öncülük ettiği de görülebilir.
İki alternatif akım arasındaki faz farkı, aslında iki alternatif akımın değişiklikleri arasındaki zaman farkıdır. Örneğin, Şekil 6b'deki iki alternatif akım için t = 0'da i1 akımının değeri 5mA; yani i2 akımının değeri 0; t = 0.005s olduğunda i1 akımının değeri 0 olur. İ2 akımının değeri 5mA olur; yani, i2 akımının değişimi her zaman i1 akımındaki değişimin gerisinde kalır.
