Odkrywanie diagramów wskazowych i algebry wskazów w obwodach prądu przemiennego

Odkrywanie Diagramow Wskazowych I Algebry Wskazow W Obwodach Pradu Przemiennego



Istnieją różne elementy elektryczne, takie jak kondensatory, cewki indukcyjne i rezystory, które są używane w obwodzie prądu przemiennego. Prąd I i napięcie V mogą być w fazie, opóźnione lub prowadzić względem siebie w tych elementach elektrycznych. Czasami matematyczne zrozumienie ich związku jest bardziej złożone i trudne.

Diagram wskazowy

Graficzna reprezentacja przedstawiająca związek między dwiema lub większą liczbą wielkości elektrycznych w obwodzie prądu przemiennego, wykorzystująca wielkość i kierunek, nazywana jest diagramem wskazowym.

Wskazówka to linia ze strzałką na jednym końcu wskazującą kierunek wielkości elektrycznej, a drugi koniec linii jest obrócony w stałym punkcie zwanym początkiem. Długość linii wskazowej reprezentuje wielkość wielkości elektrycznej, takiej jak napięcie i prąd.







Wskazówka jest liczbą zespoloną, która ma zarówno wielkość, jak i kąt. Diagram przedstawiający zależność między wielkością a kątem wielkości elektrycznej nazywa się diagramem wskazowym.



Różnica w fazach

Jest to znane jako różnica kątów fazowych dwóch wielkości elektrycznych. Po przyłożeniu napięcia prądu przemiennego do cewki indukcyjnej napięcie osiąga maksymalną wartość przy 90°, zanim zacznie płynąć prąd o temperaturze zera stopni.



Ale w kondensatorach napięcie jest wprost proporcjonalne do ładunku między płytkami kondensatora. Aby wytworzyć napięcie na obu okładkach kondensatora, musi płynąć prąd. Prąd osiąga maksymalną wartość przy 90o. Różnicę fazową między napięciem i prądem w kondensatorach 90o można przedstawić za pomocą wykresu wskazowego jako:





Schemat wskazowy obwodu RLC

Załóżmy, że mamy obwód RLC, w którym rezystor, cewka indukcyjna i kondensator są połączone szeregowo ze źródłem napięcia prądu przemiennego, jak pokazano:



  • Wszystkie rezystory, cewki indukcyjne i kondensatory są połączone szeregowo, więc prąd będzie we wszystkich taki sam. Zatem bieżący wskaz dla wszystkich składowych zostanie narysowany wzdłuż osi x i potraktujemy go jako odniesienie do innych wskazów.
  • W rezystorach prąd i napięcie są w tej samej fazie. Rysujemy więc napięcie V R wzdłuż tej samej osi aktualnego wskazu.
  • W cewkach indukcyjnych napięcie wyprzedza prąd o 90 stopni. Fazor napięcia dla cewki indukcyjnej V L zostanie narysowany prostopadle lub pod kątem 90o do aktualnego wskazu.
  • W przypadku kondensatorów napięcie jest opóźnione o 90 stopni w stosunku do prądu. Zatem fazor napięcia V C dla kondensatora zostanie narysowany poniżej osi wskazów prądu pod kątem 90o.

Gdzie:

I:

Wykres wskazowy dla prądu 3-fazowego

Trzy napięcia powstają poprzez połączenie trzech identycznych cewek o tej samej liczbie zwojów na wale wirnika pod kątem 120o względem siebie. Składa się z trzech sinusoidalnych napięć przesuniętych w fazie o 120 stopni względem siebie.

Wykres wskazowy dla trójfazowego zasilania napięciem można narysować jako:

Aby zidentyfikować każdą z trzech faz, używamy kodów kolorystycznych: czerwonego, żółtego i niebieskiego. Czerwony jest traktowany jako faza odniesienia obrotu. Wszystkie trzy wskazy obracają się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara z prędkością kątową ω mierzoną w radianach na sekundę. Kolejność rotacji w trójfazie jest czerwona do żółtej i żółta do niebieskiej.

Równania napięcia dla prądu 3-fazowego

Biorąc za punkt odniesienia fazę czerwoną, równanie napięcia dla wszystkich trzech faz jest następujące.

Dla fazy czerwonej:

Dla fazy żółtej:

A dla fazy niebieskiej:

Lub:

Algebra wskazów

Algebra wskazów to zastosowanie operacji matematycznych, takich jak dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie na wskazach różnych wielkości elektrycznych. Za pomocą algebry wskazów możemy przekształcić złożone obwody elektryczne w proste równania algebraiczne i łatwo je rozwiązać.

Dodatek fazora

Aby dodać dwa lub więcej fazorów wielkości elektrycznej, musimy podzielić je na część rzeczywistą i urojoną i dodać je osobno. Jeśli dwa wskazy są w fazie, można je dodać bezpośrednio. Na przykład, jeśli V 1 = 25 V i V 2 = 40 V są w tej samej fazie. Po prostu dodamy je bezpośrednio i otrzymamy wynik V = V 1 + V 2 = 65 V.

Jeśli na przykład dwa lub więcej fazorów nie są w fazie, w obwodzie prądu przemiennego dwa napięcia na dwóch elementach elektrycznych wynoszą V 1 = 10 V i V 2 = 20 V i napięcie V 1 prowadzi napięcie V 2 do 60o.

Poziome i pionowe składowe napięcia V 1 Czy:

Więc:

Podobnie poziome i pionowe składowe napięcia V 2 są takie jak:

Więc:

Teraz:

Wielkość wynikowego wektora VT będzie dana przez wynikowy wektor V 1 i V 2 .

Odejmowanie wskazów

Odejmowanie wskazów jest bardzo podobne do dodawania wskazów:

Mnożenie wskazów

Mnożenie wskazów można wykonać przy użyciu polarnej postaci wektorów. V1 i V2 są wektorami z kątami fazowymi θ 1 i θ 2 Następnie:

I:

Kąt fazowy wynikowego wskazu zostanie podany jako:

Podział Phasora

Jako mnożenie wskazów, dzielenie wskazów odbywa się przez biegun dwóch wskazów. Dla ilustracji, jeśli V1 i V2 są wektorami z kątami fazowymi θ 1 i θ 2 Następnie:

W postaci polarnej mamy:

Fazor wypadkowa dwóch napięć będzie miał postać:

Kąt fazowy wypadkowej wskazówki można znaleźć ze wzoru:

Wniosek

Graficzna reprezentacja zależności między dwiema lub większą liczbą wielkości elektrycznych w obwodzie prądu przemiennego za pomocą wielkości i kierunku nazywana jest wykresem wskazowym. Wskazówka to linia z grotem strzałki pokazująca kierunek, a długość wskazu jest proporcjonalna do wielkości wielkości elektrycznej. Drugi koniec linii wskazowej jest przymocowany do punktu zwanego początkiem osi.