Talpinė reaktyvioji varža yra elektrinė savybė, atsirandanti kintamosios srovės grandinėse dėl kondensatorių buvimo. Ji parodo kondensatoriaus siūlomą pasipriešinimą kintamosios srovės pratekėjimui, matuojamą omais ir žymimą raide Xc. Talpinę reaktyviąją varžą galima apskaičiuoti pagal formulę Xc = 1 / (2πfC), kur f yra kintamosios srovės dažnis hercais, o C – kondensatoriaus talpa faradais. Kuo didesnis kondensatoriaus dažnis arba talpa, tuo didesnė talpinė reaktyvioji varža ir tuo didesnis pasipriešinimas kintamosios srovės pratekėjimui.
Talpinės reaktyviosios varžos apskaičiavimas: žingsnis po žingsnio, norint nustatyti grandinių varžą.
Talpinis reaktyvumas yra terminas, vartojamas analizuojant elektros grandines, kuriose yra talpinių komponentų. Jis apibūdina kondensatoriaus siūlomą varžą kintamosios srovės tekėjimui. Norėdami apskaičiuoti talpinį reaktyvumą, atlikite kelis paprastus veiksmus.
Pirmas žingsnis yra nustatyti atitinkamo komponento talpą, žymimą raide CTada reikia naudoti talpinės reaktyviosios varžos formulę, pateiktą taip: XC = 1 / (2πfC), Kur f yra kintamosios srovės dažnis hercais.
Apskaičiavus talpinę reaktyviąją varžą, ją galima naudoti kartu su grandinės varža, norint nustatyti bendrą varžą, žymimą raide ZImpedansas yra grandinės varžos ir reaktyviosios varžos derinys, kurį galima apskaičiuoti pagal Pitagoro teoremą stačiojo trikampio pavidalu, kur hipotenuzė yra bendra varža.
Atlikdami teisingus reaktyviosios varžos apskaičiavimo ir jos sujungimo su varža veiksmus, galite nustatyti bendrą grandinės varžą ir geriau suprasti jos elgseną kintamosios srovės atžvilgiu.
Talpinės reaktyviosios varžos reikšmė: supraskite, kaip ši savybė veikia elektros grandinėse.
Talpinis reaktyvumas yra elektros grandinėse esanti savybė, susijusi su kondensatoriaus gebėjimu priešintis kintamosios srovės pratekėjimui. Jis žymimas simboliu Xc ir matuojamas omais.
Kai kintamoji srovė teka per kondensatorių, ji kaupia elektros energiją savo elektriniame lauke. Talpinė reaktyvioji varža rodo kondensatoriaus pasipriešinimą šios kintamosios srovės pratekėjimui dėl energijos kaupimo.
Talpinei reaktyviai varžai apskaičiuoti naudojama formulė Xc = 1 / (2πfC), kur Xc yra talpinė reaktyvioji varža omais, π yra skaičius π, f yra kintamosios srovės dažnis hercais, o C yra kondensatoriaus talpa faradais.
Svarbu suprasti, kaip tai veikia, kad būtų užtikrintas tinkamas elektros grandinės dydis ir veikimas.
Indukcinio reaktyvumo formulė: kas tai yra ir kaip apskaičiuoti jos vertę?
Indukcinis reaktyvumas yra dydis, parodantis induktoriaus sukuriamą pasipriešinimą kintamosios srovės pratekėjimui. Jis yra atsakingas už 90 laipsnių fazės poslinkį tarp naudojamos įtampos ir grandinėje tekančios srovės. Indukcinio reaktyvumo formulė pateikiama kaip XL = 2πfL, kur XL yra indukcinis reaktyvumas, f yra kintamosios srovės dažnis, o L yra induktoriaus induktyvumas.
Norint apskaičiuoti indukcinį reaktyvumą, tiesiog į formulę įrašykite f ir L vertes ir padauginkite. Pavyzdžiui, jei kintamosios srovės dažnis yra 60 Hz, o induktoriaus induktyvumas yra 0,5 H, indukcinio reaktyvumo apskaičiavimas būtų XL = 2π * 60 * 0,5 = 188,5 Ω.
Indukcinis reaktyvumas yra labai svarbus elektros grandinėse su induktoriais, nes jis tiesiogiai veikia kintamosios srovės elgseną. Supratimas, kaip apskaičiuoti indukcinį reaktyvumą, yra būtinas norint užtikrinti tinkamą grandinės dydį ir veikimą.
Kaip efektyviai apskaičiuoti elektros grandinės impedansą.
Norint efektyviai apskaičiuoti elektros grandinės impedansą, būtina atsižvelgti į talpinę reaktyviąją varžą, kuri yra kondensatoriaus pasipriešinimas kintamosios srovės pratekėjimui. Talpinė reaktyvioji varža žymima simboliu Xc ir apskaičiuojamas pagal formulę:
Xc = 1 / (2 * π * f * C)
Onde f yra kintamosios srovės dažnis hercais ir C yra kondensatoriaus talpa faradais. Apskaičiavus talpinę reaktyviąją varžą, galima nustatyti bendrą elektros grandinės varžą, kuri yra varžos ir reaktyviosios varžos derinys. Bendroji varža žymima simboliu Z ir apskaičiuojamas pagal formulę:
Z = √(R² + Xc²)
Onde R yra grandinės varža. Atlikus šiuos skaičiavimus, galima efektyviai nustatyti elektros grandinės impedansą, atsižvelgiant į talpinę reaktyviąją varžą.
Kas yra talpinis reaktyvumas ir kaip jį apskaičiuoti?
A talpinis reaktyvumas yra srauto reguliatoriaus įkrovimo grandinės kondensatoriaus varžos elementas, kuriam kintamoji srovė priešinasi srovės pratekėjimui.
Grandinėje, kurią sudaro kondensatorius ir kurią aktyvuoja kintamosios srovės šaltinis, talpinė reaktyvioji varža X C galima apibrėžti taip:
X C = 1 / ωC
Arba taip pat:
X C = 1 / 2πfC
Kur C yra kondensatoriaus talpa, o ω yra šaltinio kampinis dažnis, susijęs su dažniu f taip:
ω = 2πf
Talpinė reaktyvioji varža atvirkščiai priklauso nuo dažnio; todėl esant dideliems dažniams ji paprastai yra maža, o esant mažiems dažniams - didelė.
Tarptautinės talpinės reaktyviosios varžos matavimo vienetas yra omas (Ω), nes kondensatoriaus C talpa yra tolimoji (sutrumpintai F), o dažnis išreiškiamas atvirkštinėmis sekundėmis (s -1 ).
Kol vyksta įkrovimas, kondensatoriuje sukuriama kintama įtampa ir srovė, kurių amplitudės arba maksimalios vertės atitinkamai žymimos V C e aš C , yra susiję talpiniu reaktyvumu analogiškai Omo dėsniui:
V C = I C ⋅ X C
Kondensatoriuje įtampa yra 90 laipsnių už srovės stiprį arba 90 laipsnių prieš srovę, kaip pageidaujama. Bet kuriuo atveju dažnis yra tas pats.
Kai X C yra labai didelė, srovė paprastai būna maža, todėl X vertė C link begalybės, kondensatorius elgiasi kaip atvira grandinė, o srovė lygi nuliui.
Kaip apskaičiuoti talpinį reaktyvumą
Talpinės reaktyviosios varžos apskaičiavimo pavyzdys: tarkime, kad 6 uF talpos tranzistorius prijungtas prie 40 V kintamosios srovės ir dažnio f nuo 60 Hz.
Talpiniam reaktyvumui rasti naudojamas pradžioje pateiktas apibrėžimas. Kampinis dažnis ω apskaičiuojamas pagal formulę:
ω = 2πf = 2π x 60 Hz = 377 s -1
Tada šis rezultatas pakeičiamas į apibrėžimą:
X C = 1 / ωC = 1 / (377 s -1 6 x 10 -6 F) = 442,1 omo
Dabar panagrinėkime grandinėje tekančios srovės amplitudę. Kadangi šaltinis tiekia V amplitudės įtampą C = 40 V, srovės amplitudei arba maksimaliai srovei apskaičiuoti naudojame talpinės reaktyviosios varžos, srovės ir įtampos santykį:
I C = V C /X C = 40 V / 442,1 omo = 0,09047 A = 90,5 mA.
Jei dažnis tampa labai didelis, talpinė reaktyvioji varža tampa maža, bet jei dažnis tampa lygus 0 ir turime nuolatinę srovę, reaktyvioji varža bus begalinė.
Srovė ir įtampa kondensatoriuje
Kai kondensatorius prijungiamas prie kintamosios srovės šaltinio, jam svyruojant ir keičiant poliškumą, jis pakaitomis įsikrauna ir išsikrauna.
Esant 60 Hz dažniui, kaip pavyzdyje, įtampa yra teigiama 60 kartų per sekundę ir neigiama dar 60 kartų per sekundę.
Didėjant įtampai, srovė teka viena kryptimi, tačiau jei kondensatorius išsikrauna, susidaro atvirkštinė srovė, kuri priešinasi pirmajai.
Jei matote C (t) = V m sen ωt, žinant, kad talpa yra apkrovos ir įtampos santykis, turėsime apkrovą:
C = q / V → q(t) = CV = CV m sen ωt
Ir, turėdami krūvį kaip laiko funkciją, gausime srovę, kuri yra šios išvestinė:
i C (t) = VK m ω cos ωt
Bet sinusas ir kosinusas yra susiję: cos α = sin (α + π / 2), todėl:
i C (t) = VK m ω sin (ωt + π / 2) = I C sin (ωt + π / 2)
Aš valgiau C = VK C ω
Kaip matote, srovės stiprumas skiriasi 90º kampu, palyginti su įtampa, kaip minėta pradžioje.
Šio tipo grandinių aprašyme naudojama sąvoka fazorius , kuris yra labai panašus į vektorių ir leidžia kompleksinėje plokštumoje pavaizduoti bet kokį kintamąjį dydį, pvz., srovę, įtampą ar varžą.
Šiame paveikslėlyje dešinėje parodyti kondensatoriaus įtampos ir srovės fazoriai, kurie tarp jų sudaro 90º kampą, kuris yra fazės poslinkis tarp jų.
Kairėje pusėje pateikti atitinkami grafikai su skirtingomis amplitudėmis, bet tuo pačiu dažniu. Laikui bėgant srovė didėja iki įtampos, o kai ji yra maksimali, srovė lygi nuliui, o kai įtampa lygi nuliui, srovė yra maksimali, bet su atvirkštiniu poliškumu.
Kompleksinė kondensatoriaus varža
Grandinėje su rezistoriais, kondensatoriais ir induktyvumais reaktyvioji varža yra menamoji impedanso Z dalis – kompleksinis dydis, kuris kintamosios srovės grandinėse atlieka panašų vaidmenį kaip ir nuolatinės srovės grandinių elektrinė varža.
Iš tiesų, grandinės varža apibrėžiama kaip įtampos ir srovės santykis:
Z = V / I
Kondensatoriaus arba kondensatoriaus varža apskaičiuojama pagal koeficientą:
Z C = v(t) / i(t) = V C sin ωt / I C sin (ωt + π / 2)
Vienas iš būdų išreikšti įtampą ir srovę kaip fazorius yra nurodyti amplitudę ir fazės kampą (poliarinę formą):
v(t) = V C ∠ 0º
i (t) = I C ∠ 90º
Todėl:
Z C = V C ∠ 0º / I C ∠ 90º = (V C / Aš C ) ∠ 0º -90º =
= V C / CV C ω ∠ -90º = (1 / ωC) ∠ -90º =
Z C = (-j)X C
Kitaip tariant, kondensatoriaus varža yra jo talpinė reaktyvioji varža, padauginta iš įsivaizduojamo vieneto neigiamo skaičiaus.
Nuosekliosios RC grandinės varža
Kintamosios srovės grandinės su rezistoriais, kondensatoriais ir induktoriais varža taip pat gali būti pavaizduota binomiškai:
Z = R + jX
Šioje lygtyje R žymi varžą, kuri atitinka realiąją dalį, j yra menamasis vienetas, o X yra reaktyvioji varža, kuri gali būti talpinė arba indukcinė, arba abiejų derinys, jei šie elementai grandinėje yra tuo pačiu metu.
Jei grandinėje yra nuosekliai sujungtas rezistorius ir kondensatorius, jos varža yra:
Z = Z R + Z C
Kadangi įtampa ir srovė yra fazėje per varžą, varžinė varža yra tiesiog varžos R vertė.
Talpinės varžos atveju jau matėme, kad Z C = -jX C , todėl RC grandinės varža yra:
Z = R – jX C = R – j (1 / ωC)
Pavyzdžiui, žemiau parodytoje grandinėje, kurios šaltinis yra tokios formos:
100 V ⋅ sen (120πt)
Atsižvelgiant į tai, kad ω = 120π, varža yra:
Z = 83,0 – j [(1 / (120π ⋅ 6 x 10 -6 )] omas = 83,0 – 442,1 jomo.
Talpinės reaktyviosios varžos taikymas
Aukšto pralaidumo filtrai, žemo pralaidumo filtrai, tiltinio tipo grandinės talpoms ir induktyvumams matuoti bei fazės poslinkio grandinės yra vienos iš pagrindinių grandinių, turinčių talpinius reaktyvius varžus kartu su elektriniais induktyvumais ir varžomis, taikymo sričių.
Garso įrangai kai kurie garsiakalbiai tiekiami su atskirais tokio tipo garsiakalbiais garsiakalbis (didesnis) žemiems dažniams ir a Tweeter arba mažas garsiakalbis aukštiems dažniams. Tai pagerina garso kokybę ir našumą.
Jie naudoja kondensatorius, kurie neleidžia žemiems dažniams pasiekti aukštų dažnių garsiakalbio, o prie žemųjų dažnių garsiakalbio pridedamas induktorius, kad būtų išvengta aukšto dažnio signalų, nes induktyvumo reaktyvumas yra proporcingas dažniui: X L = 2πfL.
Nuorodos
- Alexander, C. 2006. Elektros grandinių pagrindai. 3-iasis leidimas. McGraw Hill.
- Bauer, W. 2011. Fizika inžinerijai ir mokslui. 2 tomas. McGraw Hill.
- Figueroa, D. 2005. Serija: Fizika mokslui ir inžinerijai. 6 tomas. Elektromagnetizmas. Redagavo Douglas Figueroa (USB).
- Giancoli, D. 2006. Fizika: principai ir taikymai. 6-asis leidimas. Prentice Hall.
- Serway, R., Jewett, J. 2008. Fizika mokslui ir inžinerijai. 1 tomas. 7 mln. leid. Red. „Cengage Learning“.