Co to jest obciążenie indukcyjne i pojemnościowe?

Terminy „obciążenie pojemnościowe” i „obciążenie indukcyjne”, stosowane w obwodach prądu przemiennego, implikują pewien charakter interakcji konsumenta ze źródłem napięcia przemiennego.

Z grubsza można to zilustrować następującym przykładem: podłączenie całkowicie rozładowanego kondensatora do gniazdka, w pierwszym momencie będziemy obserwować praktycznie zwarcie, podłączając cewkę do tego samego gniazdka, w pierwszym momencie prąd płynący przez takie obciążenie będzie prawie zerowy.

To dlatego, że cewka i kondensator zasadniczo różnią się od siebie prądem przemiennymco jest Kluczowa różnica między obciążeniami indukcyjnymi i pojemnościowymi.

Obciążenie pojemnościowe

Mówiąc o obciążeniu pojemnościowym, oznaczają, że zachowuje się ono w obwodzie prądu przemiennego jak kondensator.

To znaczy że sinusoidalny prąd przemienny okresowo (z podwójną częstotliwością źródła) ładuje pojemność obciążeniaW takim przypadku w pierwszym kwartale tego okresu energia źródłowa zostanie wydana na wytworzenie pola elektrycznego między płytami kondensatora. W drugim kwartale tego okresu energia pola elektrycznego między płytkami kondensatora powróci do źródła.

W trzecim kwartale tego okresu pojemność będzie ładowana ze źródła o przeciwnej polaryzacji (w porównaniu do tego, co było w pierwszym kwartale tego okresu). W czwartym kwartale tego okresu pojemność zwróci energię pola elektrycznego z powrotem do sieci. W następnym okresie cykl ten zostanie powtórzony. Tak zachowuje się czyste obciążenie pojemnościowe w sinusoidalnym obwodzie prądu przemiennego.

Okazuje się, że praktycznie przy obciążeniu pojemnościowym prąd przewyższa o ćwierć fazy napięcie przemienne przyłożone do danego obciążenia, ponieważ gdy ładuje się pojemność, prąd jest maksymalny już w pierwszym momencie, gdy przyłożone napięcie źródła dopiero zaczyna rosnąć, energia prądu jest przekształcana w energię rosnącego pola elektrycznego ładunku nagromadzonego w ładunku, jak w kondensatorze.

Ale wraz ze wzrostem przyłożonego napięcia, pojemność ma już dużo zakumulowanego ładunku, dlatego gdy napięcie źródła zbliża się do maksimum, tempo akumulacji ładunku w obciążeniu pojemnościowym staje się niższe, a zużycie prądu spada do zera.

Przykłady obciążeń pojemnościowych: baterie kondensatorów, korektory współczynnika mocy, silniki synchroniczne, linie energetyczne o bardzo wysokim napięciu.

Obciążenie indukcyjne

Jeśli teraz zwrócimy uwagę na obciążenie indukcyjne, wówczas zachowuje się ono w obwodzie prądu przemiennego jak induktor.

To znaczy że sinusoidalne napięcie przemienne będzie okresowo (z podwójną częstotliwością źródła) generować prąd przez indukcyjność obciążeniaw tym przypadku, w pierwszym kwartale tego okresu, energia źródła zostanie wydana na wytworzenie pola magnetycznego prądu przez cewkę.

W drugim kwartale tego okresu energia pola magnetycznego cewki powróci do źródła. W trzecim kwartale tego okresu cewka zostanie namagnesowana przeciwną biegunowością (w porównaniu do tego, co było w pierwszym kwartale tego okresu), aw czwartym kwartale okresu indukcyjność ponownie zwróci energię pola magnetycznego z powrotem do sieci.

W następnym okresie cykl ten zostanie powtórzony. Tak zachowuje się czysto indukcyjne obciążenie w sinusoidalnym obwodzie prądu przemiennego.

W rzeczywistości okazuje się, że przy obciążeniu indukcyjnym prąd opóźnia się w fazie o jedną czwartą okresu od napięcia przemiennego przyłożonego do tego obciążenia, ponieważ kiedy indukcyjność zaczyna być magnesowana, w pierwszym momencie prąd przez nią okazuje się minimalny, chociaż przyłożone napięcie źródła jest już w punkcie maksymalnym.

Energia źródła jest tutaj przekształcana w energię rosnącego pola magnetycznego prądu przepływającego przez indukcyjność obciążenia. Wraz ze spadkiem napięcia prąd przez indukcyjność ma już wystarczająco dużą wartość, dlatego gdy napięcie źródła zbliża się do minimum, tempo wzrostu prądu w obciążeniu indukcyjnym zwalnia, ale prąd w samej indukcyjności jest maksymalny.

Przykłady obciążeń indukcyjnych: silniki asynchroniczne, elektromagnesy, dławiki, dławiki, transformatory, prostowniki, przekształtniki tyrystorowe.

Zobacz także:

Zastosowanie cewek indukcyjnych

Czym jest moc bierna i jak sobie z tym poradzić

Co to jest symetryczne i asymetryczne obciążenie?