Čo je induktívne a kapacitné zaťaženie?

Pojmy „kapacitné zaťaženie“ a „induktívne zaťaženie“, ako sa používajú v obvodoch so striedavým prúdom, znamenajú určitú povahu interakcie spotrebiteľa so zdrojom striedavého napätia.

Zhruba to možno ilustrovať na nasledujúcom príklade: pripojenie úplne vybitého kondenzátora k výstupu, v prvom okamihu budeme pozorovať prakticky skrat, zatiaľ čo pri pripojení induktora k tej istej zásuvke bude prúd v prvom okamihu takmer nulový.

Je to preto cievka a kondenzátor interagujú so striedavým prúdom v zásade rôznymi spôsobmičo je Kľúčový rozdiel medzi induktívnym a kapacitným zaťažením.

Kapacitné zaťaženie

Keď už hovoríme o kapacitnej záťaži, znamenajú, že sa správa v AC obvode ako kondenzátor.

To znamená, že Sínusový striedavý prúd sa bude periodicky (pri dvojnásobnej frekvencii zdroja) nabíjať kapacitný odporv tomto prípade sa v prvej štvrtine periódy spotrebuje zdrojová energia na vytvorenie elektrického poľa medzi doskami kondenzátora. V druhej štvrtine periódy sa energia elektrického poľa medzi doskami kondenzátora vráti k zdroju.

V treťom štvrťroku periódy sa kapacita nabije zo zdroja opačnou polaritou (v porovnaní s tým, čo bolo v prvom štvrťroku periódy). V štvrtom štvrťroku tohto obdobia kapacitná kapacita opäť vráti energiu elektrického poľa späť do siete. V ďalšom období sa tento cyklus zopakuje. Takto sa v sínusovom obvode so striedavým prúdom správa čisté kapacitné zaťaženie.

Prakticky sa to ukáže pri kapacitnej záťaži je prúd prekonaný o štvrtinu fázy striedavým napätím aplikovaným na danú záťaž, pretože keď sa kapacita nabíja, prúd je maximálny už v prvom okamihu, keď sa napájacie napätie zdroja len začína zvyšovať, prúdová energia sa prevádza na energiu rastúceho elektrického poľa náboja akumulovaného v záťaži, ako v kondenzátore.

Ale so zvyšujúcim sa aplikovaným napätím má kapacita už veľa akumulovaného náboja, a preto, keď sa zdrojové napätie blíži k svojmu maximu, rýchlosť akumulácie náboja v kapacitnej záťaži sa zníži a spotreba prúdu klesne na nulu.

Príklady kapacitných záťaží: kondenzátorové banky, korektory účinníka, synchrónne motory, elektrické vedenia s veľmi vysokým napätím.

Indukčné zaťaženie

Ak teraz venujeme pozornosť induktívnej záťaži, potom sa správa v AC obvode ako induktor.

To znamená, že sínusové striedavé napätie bude periodicky (s dvojnásobnou frekvenciou zdroja) generovať prúd cez indukčnosť záťažev tomto prípade sa v prvej štvrtine obdobia zdrojová energia vynaloží na vytvorenie magnetického poľa prúdu cievkou.

V druhej štvrtine periódy sa energia magnetického poľa cievky vráti k zdroju. V treťom štvrťroku periódy bude cievka magnetizovaná opačnou polaritou (v porovnaní s tým, čo bolo v prvom štvrťroku periódy) a vo štvrtom štvrťroku indukčnosť opäť vráti energiu magnetického poľa späť do siete.

V ďalšom období sa tento cyklus zopakuje. Takto sa čisto induktívne zaťaženie správa v sínusovom obvode so striedavým prúdom.

V skutočnosti sa ukazuje, že pri induktívnej záťaži prúd zaostáva vo fáze o štvrtinu periódy od striedavého napätia aplikovaného na túto záťaž, pretože keď sa indukčnosť začne magnetizovať, v prvom okamihu je jej prúd minimálny, hoci použité napätie zdroja je už v maximálnom bode.

Energia zdroja sa tu premieňa na energiu rastúceho magnetického poľa prúdu tečúceho cez indukčnosť záťaže. Pri poklese napätia má prúd cez indukčnosť už dostatočne veľkú hodnotu, a preto, keď sa zdrojové napätie blíži k svojmu minimu, rýchlosť rastu prúdu v indukčnej záťaži sa spomaľuje, ale samotný prúd v indukčnosti je maximálny.

Príklady induktívneho zaťaženia: asynchrónne motory, elektromagnety, tlmivky, reaktory, transformátory, usmerňovače, tyristorové prevodníky.

Pozri tiež:

Použitie induktorov

Čo je reaktívna sila a ako sa s ňou vysporiadať

Čo je symetrické a asymetrické zaťaženie?