Što je induktivno i kapacitivno opterećenje?

Pojmovi "kapacitivno opterećenje" i "induktivno opterećenje", primijenjeni na sklopove izmjenične struje, podrazumijevaju određenu prirodu interakcije potrošača s izmjeničnim izvorom napona.

To otprilike možemo ilustrirati sljedećim primjerom: spajanje potpuno ispražnjenog kondenzatora na utičnicu, u prvom trenutku vremena ćemo praktično promatrati kratki spoj, dok će priključenjem induktora na istu utičnicu, u prvom trenutku vremena struje kroz takvo opterećenje biti gotovo jednaka.

To je zato što zavojnica i kondenzator međusobno djeluju naizmeničnom strujomšto je Ključna razlika između induktivnog i kapacitivnog opterećenja.

Kapacitivno opterećenje

Kada govore o kapacitivnom opterećenju, oni znače da se ponaša u izmjeničnom krugu poput kondenzatora.

To znači da sinusoidna izmjenična struja povremeno (s dvostrukom frekvencijom izvora) ponovno puni kapacitet opterećenjaU tom će slučaju u prvoj četvrtini razdoblja izvorna energija biti potrošena na stvaranje električnog polja između ploča kondenzatora. U drugoj četvrtini razdoblja energija električnog polja između ploča kondenzatora vratit će se izvoru.

U trećoj četvrtini razdoblja, kapacitet će se napuniti od izvora s suprotnom polarnošću (u odnosu na ono što je bilo u prvoj četvrtini razdoblja). U četvrtoj četvrtini razdoblja, kapacitet će ponovo vratiti energiju električnog polja u mrežu. Tijekom sljedećeg razdoblja ovaj će se ciklus ponavljati. Tako se ponaša čisto kapacitivno opterećenje u sinusoidnom krugu izmjenične struje.

To se praktički ispada pri kapacitivnom opterećenju struja je veća za četvrtinu faze, izmjenični napon koji se primjenjuje na određeno opterećenje, jer kada se kapacitet puni, struja je maksimalna već u prvom trenutku, kada se primijenjeni napon izvora tek počinje povećavati, trenutna se energija pretvara u energiju rastućeg električnog polja naboja akumuliranog u opterećenju, kao u kondenzatoru.

Ali s povećanjem primijenjenog napona, u kapacitivnosti već postoji puno nagomilanog naboja, stoga, kako se izvorni napon približava svom maksimumu, brzina akumulacije naboja u kapacitivnom opterećenju postaje niža, a potrošnja struje smanjuje se na nulu.

Primjeri kapacitivnih opterećenja: kondenzatorske banke, korektori faktora snage, sinkroni motori, dalekovodi visokog napona.

Induktivno opterećenje

Ako sada obratimo pozornost na induktivno opterećenje, onda se ono ponaša u izmjeničnom krugu poput induktora.

To znači da sinusoidni izmjenični napon će periodično (s dvostrukom frekvencijom izvora) stvarati struju kroz induktivitet opterećenjau tom slučaju će se u prvoj četvrtini razdoblja izvorna energija potrošiti na stvaranje magnetskog polja struje kroz zavojnicu.

U drugoj četvrtini razdoblja energija magnetskog polja zavojnice vratit će se izvoru. U trećoj četvrtini razdoblja zavojnica će biti magnetizirana suprotnom polarnošću (u usporedbi s onom koja je bila u prvoj četvrtini razdoblja), a u četvrtoj četvrtini razdoblja induktivnost će ponovno vratiti energiju magnetskog polja natrag u mrežu.

Tijekom sljedećeg razdoblja ovaj će se ciklus ponavljati. Tako se ponaša čisto induktivno opterećenje u sinusoidnom krugu izmjenične struje.

U stvari, ispada da pri induktivnom opterećenju struja zaostaje za četvrtinu razdoblja od naizmjeničnog napona koji se primjenjuje na to opterećenje, jer kad se induktivnost počne magnetizirati, u prvom se trenutku struja kroz nju pokaže kao minimalna, iako je primijenjeni napon izvora već na maksimalnoj točki.

Energija izvora se ovdje pretvara u energiju sve većeg magnetskog polja struje koja teče kroz induktivitet opterećenja. S padom napona, struja kroz induktivitet već ima dovoljno veliku vrijednost, dakle, kako se napon izvora približava svom minimumu, brzina rasta struje u induktivnom opterećenju usporava, ali sama struja u induktivnosti je maksimalna.

Primjeri induktivnih opterećenja: asinkroni motori, elektromagneti, prigušnice, reaktori, transformatori, ispravljači, tiristorski pretvarači.

Vidi također:

Primjena induktora

Što je reaktivna snaga i kako se nositi s njom

Što je simetrično i asimetrično opterećenje?