Импеданс трансформатора что это
Реактивное сопротивление или импеданс трансформатора
Все магнитные потоки в трансформаторе не смогут быть связаны с обеими катушками, первичной и вторичной. Небольшая часть потока будет связана с одной из катушек, но не с обеими сразу. Эта часть магнитного потока называется потоком рассеяния. Из-за этого потока рассеяния в трансформаторе возникает реактивное сопротивление рассеяния. Также, связанное с сопротивлением трансформатора, оно является импедансом. Из-за этого импеданса возникают перепады напряжения в обеих обмотках трансформатора, как первичной, так и вторичной.
Сопротивление трансформатора
В целом, как первичные, так и вторичные обмотки электрических силовых трансформаторов выполнены из меди. Медь — это очень хороший проводник электрического тока, но не супер-проводник. Фактически, супер-проводник и супер-проводимость лишь абстрактные понятия, но на практике — это не достижимо. Поэтому обе обмотки будут иметь некоторое сопротивление. Это внутреннее сопротивление, как первичных, так и вторичных обмоток, известно как сопротивление трансформатора.
Импеданс трансформатора
Как было сказано, обе катушки, как первичная, так и вторичная, будут иметь сопротивление и реактивное сопротивление рассеяния. Это сопротивление и сопротивление рассеяния в совокупности есть не что иное, как импеданс трансформатора. Если R1 и R2, и X1 и X2 являются сопротивлением и сопротивлением рассеяния первичной и вторичной обмоток соответственно, тогда Z1 и Z2 – это импеданс первичной и вторичных обмоток, соответственно,
Импеданс трансформатор играет жизненно важную роль во время параллельной работе трансформаторов.
Магнитный поток рассеяния в трансформаторе
В идеальном трансформаторе все магнитные потоки должны быть связаны как с первичной, так и со вторичной обмоткой. Но в действительности — это недостижимо. Хотя максимальный поток будет связан с обеими обмотками через сердечник трансформатора, по-прежнему останется небольшое количество потока, который будет проходить лишь через одну, а не обе обмотки. Этот поток называется потоком рассеяния, и он проходит через часть межобмоточной изоляции и изоляционного масла вместо сердечника. Из-за этого потока рассеяния в трансформаторе обе обмотки, как первичная, так и вторичная, имеют реактивное сопротивление рассеяния. Это сопротивление трансформатора есть не что иное, как реактивное сопротивление рассеяния трансформатора. Это явление в трансформаторе известно как рассеяние магнитного потока.
Перепады напряжения в обмотках происходят из-за импеданса трансформатора. Импеданс — это сочетание сопротивления и реактивного сопротивления рассеяния трансформатора. Если приложить напряжение V1 по всей первичной обмотке трансформатора, возникнет компонент I1X1 как самоиндукция, благодаря реактивному сопротивлению рассеяния. (Здесь, X1 реактивное сопротивление рассеяния). Теперь, если также учитывать падение напряжения из-за сопротивления на первичной обмотке катушки, то уравнение напряжения трансформатора может легко быть написано как,
Аналогично для вторичного реактивного сопротивления рассеяния, уравнение напряжение на вторичной обмотке,
Трансформатор с сердечником и обмотками (катушками)
Здесь, на рисунке выше, первичная и вторичная обмотки (катушки) изображаются как отдельные составляющие и такое расположение может привести в большому потоку рассеяния в трансформаторе, потому что есть доступное пространство для рассеяния. Но расположив вторичную и первичную обмотки концентрически, можно решить эту проблему.
Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Что такое согласование импеданса и как рассчитать согласующий трансформатор
Что такое согласование импедансов
Если вы инженер по проектированию радиочастотных схем или тот, кто работал с беспроводными радиостанциями, термин «согласование импеданса» должен быть вам знаком. Этот термин имеет решающее значение, поскольку он напрямую влияет на мощность передачи и, следовательно, на диапазон наших радиомодулей. Цель этой статьи – помочь вам понять, что такое согласование импедансов, а также поможет вам спроектировать собственные схемы согласования импеданса, используя трансформатор согласования импедансов, который является наиболее распространенным методом.
Если говорить кратко, согласование импеданса гарантирует, что выходное сопротивление одного каскада, называемого источником, равно входному сопротивлению следующего каскада, называемого нагрузкой. Это согласование учитывает максимальную передачу мощности и минимальные потери. Вы можете легко понять эту концепцию, думая о ней как о лампочках, включенных последовательно с источником питания. Первая лампочка – это выходное сопротивление для первого каскада (например, радиопередатчик), а вторая лампочка – это нагрузка или, другими словами, входное сопротивление второй лампочки (например, антенна). Мы хотим убедиться, что наибольшая мощность подается на нагрузку, в нашем случае это будет означать, что наибольшая мощность передается в воздух, чтобы радиостанция могла быть услышана издалека. Эта максимальная передача мощности происходит, когда выходное сопротивление источника равно входному сопротивлению нагрузки, потому что, если выходное сопротивление больше нагрузки, больше энергии теряется в источнике (первая лампочка светит ярче).
Измерение, используемое для определения соответствия двух ступеней, называется КСВ (коэффициент стоячей волны). Это отношение большего импеданса по сравнению с меньшим, передатчик 50 Ом в антенну 200 Ом дает 4 КСВ, антенна 75 Ом, питающая микшер NE612 (входной импеданс 1500 Ом), непосредственно будет иметь КСВ 20. Идеальное согласование, скажем, антенна 50 Ом и приемник 50 Ом дают КСВ 1.
В радиопередатчиках КСВ ниже 1,5 считаются нормальными, а работа при КСВ выше 3 может привести к повреждению из-за перегрева устройств выходной мощности (вакуумные трубки или транзисторы). При приеме сигналов высокое значение КСВ не приведет к повреждению, но это сделает приемник менее чувствительным, поскольку принимаемый сигнал будет ослаблен из-за рассогласования и, как следствие, это приведет к потери мощности.
Поскольку большинство приемников используют какой-либо входной полосовой фильтр, входной фильтр может быть спроектирован так, чтобы согласовывать антенну с входным каскадом приемника. Все радиопередатчики имеют выходные фильтры, которые используются для согласования выходного каскада мощности с конкретным полным сопротивлением (обычно 50 Ом). Некоторые передатчики имеют встроенные антенные тюнеры, которые можно использовать для согласования передатчика с антенной, если сопротивление антенны отличается от выходного сопротивления указанного передатчика. Если антенный тюнер отсутствует, необходимо использовать внешнюю согласующую цепь. Потери мощности из-за несоответствия трудно рассчитать, поэтому используются специальные калькуляторы или таблицы потерь КСВ. Типичная таблица потерь КСВ, взятая из одной документации показана далее.
Используя приведенную выше таблицу КСВ, мы можем рассчитать потери мощности, а также потери напряжения. Напряжение теряется из-за рассогласования, когда полное сопротивление нагрузки ниже, чем полное сопротивление источника, а ток теряется, когда полное сопротивление нагрузки выше, чем источника.
Наш 50-Омный передатчик с 200-Омной антенной с КСВ 4 потеряет около 36% своей мощности, что означает, что на антенну будет подаваться на 36% меньше энергии, чем если бы антенна имела импеданс 50 Ом. Потеря мощности будет в основном рассеиваться в источнике, а это означает, что если наш передатчик выдавал 100 Вт, то 36 Вт будет дополнительно рассеиваться в нем в виде тепла. Если бы наш передатчик 50 Ом имел КПД 60%, он рассеивал бы 66 Вт при передаче 100 Вт на антенну 50 Ом. При подключении к антенне 200 Ом она будет рассеивать дополнительные 36 Вт, поэтому общая мощность, теряемая при нагревании передатчика, составляет 102 Вт. Увеличение мощности, рассеиваемой в передатчике, означает не только то, что антенна не излучает полную мощность, но также это рискует повредить наш передатчик, потому что он рассеивает 102 Вт вместо 66 Вт.
В случае антенны 75 Ом, питающей вход 1500 Ом микросхемы NE612, мы обеспокоены не потерей мощности в виде тепла, а повышенным уровнем сигнала, который может быть достигнут при использовании согласования импедансов. Скажем, в антенне индуцируется 13 нв радиочастот. При импедансе 75 Ом 13 нВт дает 1 мВ – мы хотим согласовать это с нашей нагрузкой 1500 Ом. Чтобы рассчитать выходное напряжение после согласующей цепи, нам нужно знать отношение импеданса, в нашем случае 1500 Ом / 75 Ом = 20. Коэффициент напряжения равен квадратному корню из коэффициента полного сопротивления, поэтому √20≈8,7. Это означает, что выходное напряжение будет в 8,7 раза больше, поэтому оно будет равно 8,7 мВ. Согласующие схемы действуют как трансформаторы.
Поскольку мощность, поступающая в согласующую цепь, и выходная мощность одинаковы (за вычетом потерь), выходной ток будет ниже входного тока в 8,7 раза, но выходное напряжение будет больше. Если бы мы согласовали высокий импеданс с низким, мы получили бы более низкое напряжение, но более высокий ток.
Что такое трансформатор согласования импеданса
Специальные трансформаторы, называемые трансформаторами согласования импеданса или согласующими трансформаторами, могут использоваться для согласования импеданса. Основным преимуществом трансформаторов как устройств согласования импедансов является то, что они имеют широкополосные, что означает, что они могут работать в широком диапазоне частот. Аудио трансформаторы, использующие сердечники из листовой стали, такие как те, которые используются в схемах усилителей вакуумных ламп для согласования высокого сопротивления трубки с низким сопротивлением динамика, имеют полосу пропускания от 20 Гц до 20 кГц, радиочастотные трансформаторы, изготовленные с использованием ферритовых или даже воздушных сердечников, могут имеют ширину полосы от 1 до 30 МГц.
Трансформаторы могут использоваться в качестве устройств согласования импедансов из-за соотношения их витков, которое изменяет импеданс, который «видит» источник. Если у нас есть трансформатор с соотношением витков 1:4, это означает, что если к первичной цепи подключено 1 В переменного тока, то на выходе будет 4 В переменного тока. Если к выходу добавить резистор 4 Ом, ток 1A будет течь во вторичной обмотке, ток в первичной обмотке будет равен току вторичной обмотки, умноженному на коэффициент витков (деленный, если трансформатор был понижающего типа), поэтому 1А * 4 = 4А. Если мы используем закон Ома для определения импеданса, который трансформатор представляет цепи, мы имеем 1 В / 4 А = 0,25 Ом, в то время как мы подключили нагрузку 4 Ом после согласующего трансформатора. Отношение импеданса составляет от 0,25 Ом до 4 Ом или также 1:16. Это также может быть рассчитано с помощью этой формулы отношения импеданса, как квадрат отношения числа первичных витков обмотки с большим количеством витков к числу витков обмотки с меньшим количеством витков. Это будет отношение импедансов.
Если бы мы снова использовали закон Ома, но теперь, чтобы вычислить мощность, которая течет в первичную обмотку, мы будем иметь 1 В * 4 А = 4 Вт, во вторичной, мы будем иметь 4 В * 1 А = 4 Вт. Это означает, что наши расчеты верны, что трансформаторы и другие схемы согласования импедансов не дают больше энергии, чем они потребляют. Здесь нет свободной энергии.
Как выбрать согласующий трансформатор
Согласующая схема на основе трансформатора может использоваться, когда требуется полосовая фильтрация, она должна быть резонансной с индуктивностью вторичной обмотки на частоте использования. Основными параметрами трансформаторов в качестве устройств согласования сопротивлений являются: коэффициент импеданса или коэффициент витков, индуктивность первичной обмотки, индуктивность вторичной обмотки, импеданс первичной обмотки, импеданс вторичной обмотки, собственная частота, минимальная рабочая частота, максимальная рабочая частота, конфигурация обмотки, наличие воздушного зазора и максимальная мощность.
Число первичных витков должно быть достаточным, чтобы первичная обмотка трансформатора имела реактивное сопротивление (это катушка) в четыре раза больше выходного сопротивления источника при самой низкой частоте работы. Число вторичных витков равно количеству витков на первичной обмотке, деленному на квадратный корень отношения импедансов.
Нам также нужно знать, какой тип и размер сердечника использовать, разные сердечники хорошо работают на разных частотах, за пределами которых они показывают потери. Размер сердечника зависит от мощности, протекающей через сердечник, поскольку каждый сердечник имеет потери, а более крупные сердечники могут лучше рассеивать эти потери и не так легко проявлять магнитное насыщение и другие нежелательные явления. Воздушный зазор требуется, когда постоянный ток протекает через любую обмотку на трансформаторе, если используемый сердечник сделан из стальных пластин, как в сетевом трансформаторе.
Например, нам нужен трансформатор для согласования источника 50 Ом с нагрузкой 1500 Ом в диапазоне частот от 3 МГц до 30 МГц в приемнике. Сначала мы должны знать, какой сердечник нам понадобится, поскольку это приемник, и через трансформатор будет проходить очень мало энергии, поэтому размер сердечника может быть небольшим. Хорошим сердечником в этом приложении будет FT50-75. По заявлению производителя, диапазон частот широкополосного трансформатора составляет от 1 МГц до 50 МГц, что достаточно для этого применения.
Теперь нам нужно рассчитать первичные витки, нам нужно, чтобы первичное реактивное сопротивление было в 4 раза выше, чем выходное сопротивление источника, поэтому берем 200 Ом. При минимальной рабочей частоте 3 МГц индуктор 10,6 мкГн имеет реактивное сопротивление 200 Ом. Используя калькулятор, мы рассчитываем, что нам нужно 2 витка провода на сердечнике, чтобы получить 16 мкГн, чуть выше 10.6 мкГн, но в этом случае лучше, чтобы он был больше, чем меньше. От 50 Ом до 1500 Ом дает коэффициент полного сопротивления 30. Поскольку коэффициент витков является квадратным корнем из коэффициента импеданса, мы получаем около 5,5, поэтому для каждого первичного витка нам нужно 5,5 вторичных витков, чтобы 1500 Ом на вторичном элементе выглядело как 50 Ом источника. Поскольку у нас 2 витка на первичной обмотке, нам нужно 2 * 5,5 витка на вторичной, то есть 11 витков. Диаметр проволоки должен соответствовать правилу 3 А / 1 мм2 (максимум 3 А на каждый квадратный миллиметр площади поперечного сечения проволоки).
Согласующий трансформатор часто используется в полосовых фильтрах для согласования резонансных цепей с низким сопротивлением антенн и смесителей. Чем выше импеданс, нагружающий цепь, тем ниже полоса пропускания и тем выше добротность контура. Если бы мы подключили резонансный контур напрямую к низкому импедансу, полоса пропускания была бы слишком большой, чтобы быть полезной. Резонансный контур состоит из вторичной обмотки L1 и первичного конденсатора 220 пФ, первичной обмотки L2 и вторичного конденсатора 220 пФ.
На изображении выше показано согласование трансформатора, используемого в усилителе мощности звука с вакуумной трубкой, для согласования выходного импеданса 3000 Ом трубки PL841 с динамиком 4 Ом. Конденсатор C67 на 1000 пФ предотвращает звон на более высоких звуковых частотах.
Реактивное сопротивление или импеданс трансформатора
Практически в каждом трансформаторе есть разнообразные магнитные потоки. Они не могут быть связанны с двумя катушками. Небольшая часть потока может быть связанна только с одной катушкой, но никак не с двумя. Эта часть магнитного потока называется потоком рассеивания. Именно из-за этого потока в трансформаторе может возникнуть реактивное сопротивление рассеяния.
Если рассеяние будет связанно с сопротивлением, тогда его можно будет назвать импедансом. Из-за него могут возникать определенные перепады, которые возникнут на обеих обмотках трансформатора. Если вам будет интересно, тогда вы можете прочесть про резервную релейную защиту.
Реактивное сопротивление трансформатора
На сегодняшний день первичная и вторичная обмотка трансформатора выполняются из меди. Медь считается достаточно хорошим проводником электрического тока. На практике практически нереально найти супер-проводник. Именно поэтому обмотки могут иметь определенное сопротивление. Это внутреннее сопротивление, которое будет возникать в первичной и вторичной обмотке можно называть сопротивлением трансформатора.
Импеданс трансформатора
Обе катушки, которые располагаются в трансформаторе называются реактивным сопротивлением рассеивания. Это сопротивление в совокупности можно назвать, как импеданс трансформатора. Теперь если R1 и R2, и X1 и X2 будут являться сопротивлением рассеяния в первичной и вторичной обмотке, тогда Z1 и Z2 можно считать импедансом трансформатора.
Импеданс трансформатор будет играть жизненно важную роль во время параллельной работы. При необходимости вы можете прочесть про сухие трансформаторы.
Магнитный поток рассеяния
В идеальном трансформаторе практически все магнитные потоки должны будут быть связанны не только с первичной, но и вторичной обмоткой. В действительности добиться этого результата будет просто нереально. Если максимальный поток будет связан с обеими обмотками, тогда вы все равно сможете встретить небольшое количество потока, который будет проходить не через одну, а через две обмотки.
Именно этот поток можно назвать потоком рассеяния, который будет проходить через часть межобмоточной изоляции. Перепады напряжения в обмотках можно считать импедансом трансформатора. Импеданс – это специальное сочетание сопротивления и реактивного сопротивления рассеяния трансформатора. Если вы желаете приложить напряжение в первичной обмотке, тогда может возникнуть компонент I1X1. Это будет происходить из-за сопротивления рассеяния. Если учесть падение напряжения, которое возникает из на падения напряжения в катушке, тогда уравнение напряжения будет выглядеть следующим образом:
V1 = E1 + I1(R1 + jX1) ⇒ V1 = E1 + I1R1 + jI1X1
Для вторичного реактивного сопротивления рассеяния можно использовать второе уравнение:
V2 = E2 – I2(R2 + jX2) ⇒ V2 = E2 – I2R2 − jI2X2
На рисунке выше вы сможете увидеть первичную и вторичную обмотку. Как видите, они не соприкасаются между собой. Такое расположение может привести к большому потоку рассеивания. Этот процесс может возникнуть из-за того, что между обмотками присутствует пространство. Если вы расположите первичную и вторичную обмотку концентрически, тогда эту проблему можно легко решить.
Если вы решите посмотреть видео, тогда вы сможете увидеть, что у трансформатора могут возникать определенные потери мощности. Надеемся, что эта статья помогла разобраться вам с реактивным сопротивлением трансформатора.
Реактивное сопротивление или импеданс трансформатора (видео)
Все магнитные потоки в трансформаторе не смогут быть связаны с обеими катушками, первичной и вторичной. Небольшая часть потока будет связана с одной из катушек, но не с обеими сразу. Эта часть магнитного потока называется потоком рассеяния. Из-за этого потока рассеяния в трансформаторе возникает реактивное сопротивление рассеяния. Также, связанное с сопротивлением трансформатора, оно является импедансом. Из-за этого импеданса возникают перепады напряжения в обеих обмотках трансформатора, как первичной, так и вторичной.
Основные различия между активным и реактивным сопротивлением
Когда электрический ток проходит через элементы с активным сопротивлением, происходят необратимые потери выделяемой мощности. Типичным примером служит электрическая плита, где в процессе работы происходят необратимые превращения электричества в тепловую энергию. То же самое происходит с резистором, в котором тепло выделяется, но обратно в электроэнергию не превращается.
Помимо резисторов, свойствами активного сопротивления обладают приборы освещения, электродвигатели, трансформаторные обмотки, провода и кабели и т.д.
Характерной особенностью элементов с активным сопротивлением являются напряжение и ток, совпадающие по фазе. Рассчитать этот параметр можно по формуле: r = U/I. На показатели активного сопротивления оказывают влияние физические свойства проводника – сечение, длина, материал, температура. Эти качества позволяют различать реактивное и активное сопротивление и применять их на практике.
Реактивное сопротивление возникает в тех случаях, когда переменный ток проходит через так называемые реактивные элементы, обладающие индуктивностью и емкостью. Первое свойство характерно для катушки индуктивности без учета активного сопротивления ее обмотки. В данном случае причиной появления реактивного сопротивления считается ЭДС самоиндукции. В зависимости от частоты тока, при ее возрастании, наблюдается и одновременный рост сопротивления, что отражается в формуле xl = wL.
Реактивное сопротивление конденсатора зависит от емкости. Оно будет уменьшаться при увеличении частоты тока, поэтому данное свойство широко используется в электронике для выполнения регулировочных функций. В этом случае для расчетов используется формула xc = 1/wC.
В электронике существует не только активное и реактивное, но и полное сопротивление цепи, представляющее собой сумму квадратов обоих сопротивлений. Этот параметр обозначается символом Z и отображается в виде формулы: 
В графике это выражение выглядит в виде треугольника сопротивлений, где реактивное и активное сопротивление соответствуют катетам, а полное сопротивление или импеданс – гипотенузе.
Импеданс трансформатора
Обе катушки, которые располагаются в трансформаторе называются реактивным сопротивлением рассеивания. Это сопротивление в совокупности можно назвать, как импеданс трансформатора. Теперь если R1 и R2, и X1 и X2 будут являться сопротивлением рассеяния в первичной и вторичной обмотке, тогда Z1 и Z2 можно считать импедансом трансформатора.
Импеданс трансформатор будет играть жизненно важную роль во время параллельной работы. При необходимости вы можете прочесть про сухие трансформаторы.
Индуктивное сопротивление
Реактивное сопротивление подразделяется на два основных вида – индуктивное и емкостное.
При рассмотрении первого варианта следует отметить возникновение в индуктивной обмотке магнитного поля под действием переменного тока. В результате, в ней образуется ЭДС самоиндукции, направленной против движения тока при его росте, и по ходу движения при его уменьшении. Таким образом, при всех изменениях тока и наличии взаимосвязей, ЭДС оказывает на него противоположное действие и приводит к созданию индуктивного сопротивления катушки.
Под влиянием ЭДС самоиндукции энергия магнитного поля обмотки возвращается в электрическую цепь. То есть, между источником питания и обмоткой происходит своеобразный обмен энергией. Это дает основание полагать, что катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением.
В качестве типичного примера можно рассмотреть действие реактивного сопротивления в трансформаторе. Данное устройство имеет общий магнитопровод, с расположенными на нем двумя обмотками или более, имеющими общую зависимость. На одну из них поступает электроэнергия из внешнего источника, а из другой выходит уже трансформированный ток.
Под действием первичного тока, проходящего по катушке, в магнитопроводе и вокруг него происходит наведение магнитного потока. В результате пересечения витков вторичной обмотки, в ней формируется вторичный ток. При невозможности создания идеальной конструкции трансформатора, магнитный поток будет частично уходить в окружающую среду, что приведет к возникновению потерь. От них зависит величина реактивного сопротивления рассеяния, которая совместно с активной составляющей образуют комплексное сопротивление, называемое электрическим импедансом трансформатора.
Магнитный поток рассеяния в трансформаторе
В идеальном трансформаторе все магнитные потоки должны быть связаны как с первичной, так и со вторичной обмоткой. Но в действительности – это недостижимо. Хотя максимальный поток будет связан с обеими обмотками через сердечник трансформатора, по-прежнему останется небольшое количество потока, который будет проходить лишь через одну, а не обе обмотки. Этот поток называется потоком рассеяния, и он проходит через часть межобмоточной изоляции и изоляционного масла вместо сердечника. Из-за этого потока рассеяния в трансформаторе обе обмотки, как первичная, так и вторичная, имеют реактивное сопротивление рассеяния. Это сопротивление трансформатора есть не что иное, как реактивное сопротивление рассеяния трансформатора. Это явление в трансформаторе известно как рассеяние магнитного потока.
Перепады напряжения в обмотках происходят из-за импеданса трансформатора. Импеданс – это сочетание сопротивления и реактивного сопротивления рассеяния трансформатора. Если приложить напряжение V1 по всей первичной обмотке трансформатора, возникнет компонент I1X1 как самоиндукция, благодаря реактивному сопротивлению рассеяния. (Здесь, X1 реактивное сопротивление рассеяния). Теперь, если также учитывать падение напряжения из-за сопротивления на первичной обмотке катушки, то уравнение напряжения трансформатора может легко быть написано как,
V1 = E1 + I1(R1 + jX1) ⇒ V1 = E1 + I1R1 + jI1X1
Аналогично для вторичного реактивного сопротивления рассеяния, уравнение напряжение на вторичной обмотке,
V2 = E2 – I2(R2 + jX2) ⇒ V2 = E2 – I2R2 − jI2X2
Трансформатор с сердечником и обмотками (катушками)
Здесь, на рисунке выше, первичная и вторичная обмотки (катушки) изображаются как отдельные составляющие и такое расположение может привести в большому потоку рассеяния в трансформаторе, потому что есть доступное пространство для рассеяния. Но расположив вторичную и первичную обмотки концентрически, можно решить эту проблему.
Емкостное сопротивление
В цепи, содержащей емкость и источник переменного тока происходят изменения заряда. Такой емкостью обладают конденсаторы, обладающие максимальной энергией при полном заряде. Напряжение емкости создает сопротивление, противодействующее течению переменного тока, которое считается реактивным. В результате взаимодействия, конденсатор и источник тока постоянно обмениваются энергией.
В конструкцию конденсатора входят токопроводящие пластины в количестве двух и более штук, разделенных слоями диэлектрика. Такое разделение не позволяет постоянному току проходить через конденсатор. Переменный ток может проходить через емкостное устройство, отклоняясь при этом от своей первоначальной величины.
Изменения переменного тока происходят под влиянием емкостного сопротивления. Чтобы лучше понять схему работы, найдем и рассмотрим принцип действия данного явления. Переменное напряжение, приложенное к конденсатору, изменяется в форме синусоиды. Под его воздействием на обкладках наблюдается всплеск, одновременно здесь накапливаются заряды электроэнергии с противоположными знаками. Их общее количество ограничено емкостью устройства и его габаритами. Чем выше емкость устройства, тем больше времени требуется на зарядку.
В момент изменения полупериода колебания, напряжение на обкладках конденсатора меняет свою полярность на противоположное значение, потенциалы также изменяются, а заряды пластин перезаряжаются. За счет этого удается создать течение первичного тока и находить способ противодействовать его прохождению, при уменьшении величины и сдвиге угла. Зарядка обкладок позволяет току, проходящему через конденсатор, опережать напряжение на 900.
Компенсация реактивной мощности
С помощью электрических сетей осуществляется передача электроэнергии на значительные расстояния. В большинстве случаев она используется для питания электродвигателей, имеющих высокое индуктивное сопротивление и большое количество резистивных элементов. К потребителям поступает полная мощность, которая делится на активную и реактивную. В первом случае с помощью активной мощности совершается полезная работа, а во втором – происходит нагрев трансформаторных обмоток и электродвигателей.
Под действием реактивной составляющей, возникающей на индуктивных сопротивлениях, существенно понижается качество электроэнергии. Противостоять ее вредному воздействию помогает комплекс мероприятий по компенсации с использованием конденсаторных батарей. За счет емкостного сопротивления удается понизить косинус угла φ.
Компенсирующие устройства применяются на подстанциях, от которых электричество поступает к проблемным потребителям. Этот способ дает положительные результаты не только в промышленности, но и на бытовых объектах, снижая нагрузку на оборудование.