Емкостная и индуктивная нагрузки являются обозначениями, используемыми для описания механизма взаимодействия потребителя и источника переменного напряжения в цепях переменного тока.
Подключив к розетке разряженный конденсатор, можно увидеть практически короткое замыкание в первый момент времени. А подключив к той же самой розетке катушку индуктивности, ток через нее окажется почти нулевым.
Из-за того, что катушка и конденсатор отреагируют на переменный ток по-разному, возникает основная разница между индуктивным и емкостным нагружением.
Заключается она в возможность хранения заряда и имеет зависимость от ёмкости, а также от входного напряжения. Именно поэтому есть необходимость контролировать и проверять электрические схемы чтобы избежать перегрузки.
Емкостная нагрузка
Емкостная нагрузка подобна конденсатору в цепи переменного тока, так как способна хранить заряд и подвержена влиянию ёмкости и входного напряжения. Поэтому очень важно проверять и контролировать электрические схемы, для избежания перегрузки.
Наряду с постоянным током, синусоидальный переменный ток также может быть использован для заряда конденсаторов. На рисунке представлены конденсаторы, которые состоят из пластин и диэлектрика. Во время работы с переменным током, энергия источника будет периодически расходоваться на заряд емкости конденсатора с удвоенной частотой источника. В первую четверть периода будет создаваться электрическое поле между пластинами.
Конденсаторы используются для хранения энергии в электрических системах. Они могут работать с постоянным и переменным током. В случае применения синусоидального переменного тока, энергия источника будет периодически перезаряжать емкость нагрузки с удвоенной частотой, а в первой четверти периода будет расходоваться на создание электрического поля между пластинами конденсатора.
Во второй четверти периода энергия электрического поля, формирующегося между пластинами конденсатора, будет возвращаться к источнику.
В третьем квартале конденсатор будет заряжаться противоположным по полюсности напряжением по сравнению с тем, что было в первом квартале.
В четвертую четверть периода, электрика вернет энергию электрического поля обратно в сеть. Далее, в течение следующего периода этот цикл повторится. Это обычное поведение чисто емкостной нагрузки в цепи синусоидального переменного тока.
Для емкостной нагрузки можно сказать, что ток превосходит по фазе напряжение на четверть периода. Поскольку при зарядке емкости максимальный ток появляется до того, как приложенное напряжение источника достигает максимума, то энергия тока преобразуется в энергию увеличивающегося электрического поля, которое накапливается в нагрузке, как в конденсаторе.
С ростом напряжения питания, емкость набирает достаточное количество заряда, так что при приближении напряжения источника к максимуму, скорость накопления заряда в емкостной нагрузке уменьшается, и потребляемый ток падает до нуля.
Примеры электрических нагрузок: конденсаторные батареи, корректоры коэффициента мощности, синхронные двигатели, ЛЭП сверхвысокого напряжения.
Она предназначена для преобразования переменного напряжения в переменный ток и наоборот. Также она используется для стабилизации переменных токов и напряжений. Для этого используются линии электрических сетей сверхвысокого напряжения, которые могут передавать поток большой мощности.
Индуктивная нагрузка
Если взглянуть на индуктивную нагрузку, то в цепях переменного тока она напоминает катушку индуктивности. Она предназначена для преобразования переменного напряжения в переменный ток и обратного преобразования. Также она используется для поддержания стабильности переменных напряжений и токов. Для этого высоконапряженные линии электрических сетей используются для передачи большой мощности.
При подключении катушки индуктивности к источнику синусоидального напряжения, происходит эффект задержки начала процесса тока пробивания через индуктивность нагрузки. Этот эффект обусловлен необходимостью времени на создание магнитного поля, чтобы оно произвело эффект на индуктивность.
Во второй четверти периода энергия магнитного поля катушки будет возвращаться обратно к источнику.
В третью четверть периода катушка начнет магнититься противоположной полярностью (в отличие от первой четверти), а в четвертую четверть периода индуктивность вернет энергию магнитного поля обратно в сеть. Электрик должен выполнить особенную работу для защиты электрических компонентов от повреждения.
В течение ближайших нескольких недель электрик должен осуществить специальные меры по защите электрических устройств от повреждений. Этот цикл будет повторяться.
При работе индуктивных нагрузок в цепи синусоидального переменного тока проявляется определенное поведение.
При индуктивной нагрузке ток запоздает на четверть периода относительно переменного напряжения, которое прилагается к данной нагрузке, поскольку при начале намагничивания индуктивности ток, проходящий через нее, достигает минимального значения, хотя напряжение источника находится уже в максимальной точке.
Теперь это поле магнитного тока образует индуктивность и закрытую обратную связь, и в итоге происходит трансформация энергии.
В этом процессе энергия источника преобразуется здесь в энергию магнитного поля тока, который проходит через индуктивность нагрузки. Это магнитное поле создает индуктивность и замкнутую обратную связь, в результате чего происходит трансформация энергии.
С уменьшением напряжения от источника, ток через индуктивность достигает достаточно высокой величины. При этом скорость роста тока, при приближении напряжения источника к минимуму, замедляется, однако сам ток в индуктивности остается максимальным.
Примеры индуктивных нагрузок: Асинхронные двигатели являются наиболее распространенным видом электрических машин, используемых на промышленных предприятиях. Они также используются в электромагнитах, дросселях, реакторах, трансформаторах, выпрямителях и тиристорных преобразователях.
Как электрик, мы должны понимать различие между индуктивной и ёмкостной нагрузкой. Индуктивная нагрузка включает в себя такие устройства, как приводы, двигатели и трансформаторы. Они генерируют магнитное поле при включении и отключении, что приводит к выработке тока. Этот ток может оказывать обратное влияние на питающее устройство, поэтому необходимо использовать специальные предохранители. Эмкостная нагрузка включает в себя потребителей тока с постоянной мощностью, такие как светодиоды, лампы и кондиционеры. В этом случае предохранитель не требуется.
