Simulic
Bahasa Indonesia

Rangkaian arus bolak-balik – beda fase dan faktor daya (cos φ)

TeknologiTeknik listrik dan keselamatanUsia 17–18Lab virtual

Simulic.comMemuat…

Gunakan di kelas saya

Sumber AC u = U√2·sin(ωt) memasok beban resistif murni, beban R–L (motor, balast), beban R–C, atau beban R–L–C seri. Grafik u(t) dan i(t) secara langsung menunjukkan arus tertinggal dari tegangan pada beban induktif dan mendahuluinya pada beban kapasitif, sementara diagram fasor di sampingnya menggambarkan U_R, U_L, U_C dan sudut fase φ. Seret penggeser R, L, C untuk melihat impedansi Z, faktor daya cos φ dan daya nyata P = UIcos φ berubah, termasuk saat resonansi. Layar Osiloskop mengukur puncak, puncak ke puncak, periode, dan frekuensi dari jejak, dan layar Pemanasan sama membandingkan V_ef = V₀/√2 dengan sumber DC yang memanaskan resistor pada laju yang sama.

Pelajaran: Pengenalan arus bolak-balik: nilai efektif, frekuensi, sudut fase, impedansi, daya dan faktor daya

Yang ditunjukkan

Dalam rangkaian arus bolak-balik, tegangan dan arus sama-sama sinusoidal tetapi tidak selalu sefase. Resistor membuat keduanya sefase; induktor, dengan reaktansi X_L = 2πfL, membuat arus tertinggal dari tegangan; kapasitor, dengan reaktansi X_C = 1/(2πfC), membuat arus mendahului. Pada rangkaian seri, impedansi Z = √(R² + (X_L − X_C)²) dan tan φ = (X_L − X_C)/R. Hanya sebagian daya semu S = UI yang melakukan kerja berguna: daya aktif P = UI cos φ. Faktor daya rendah memerlukan arus lebih besar untuk daya yang sama, sehingga beban induktif seperti motor dikompensasi dengan kapasitor. Untuk gelombang sinus dengan puncak V₀ nilai efektifnya V₀/√2: tegangan DC yang memanaskan resistor pada laju yang sama. Osiloskop menunjukkan puncak dan periode sebagai jumlah divisi pada kisi.

Cara menggunakan

Pilih Jenis beban dan bandingkan grafik u(t) dan i(t) dengan diagram fasor; tekan Jeda untuk menyejajarkan puncaknya. Pada beban R–L, naikkan Induktansi L dan amati beda fase membesar serta cos φ turun. Lalu pilih beban R–L–C seri dan atur Kapasitansi C atau Frekuensi f sampai X_L sama dengan X_C: arus mencapai maksimum, φ menjadi nol, dan cos φ bernilai 1. Bandingkan P, Q, dan S setiap kali. Di Osiloskop, pilih Sinyal, atur Penguatan Y dan Basis waktu agar jejak muat di layar, baca tinggi dan satu periode dalam divisi, lalu tekan Periksa. Di Pemanasan sama, atur kedua tegangan, tekan Nyalakan, lalu bandingkan kenaikan suhu.

Parameter yang dapat diubah

  • Jenis beban Beban resistif murni R (kompor, lampu pijar), Beban R–L (motor, balast), Beban R–C (kapasitor kompensasi), Beban R–L–C seri
  • Tegangan efektif U 100–380 V
  • Frekuensi f 40–70 Hz
  • Hambatan R 10–200 Ω
  • Induktansi L 20–500 mH
  • Kapasitansi C 10–300 µF
  • Layar Rangkaian, Osiloskop, Pemanasan sama

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Pada beban R–L, apakah arus mendahului atau tertinggal dari tegangan, dan bagaimana φ berubah saat L diperbesar?
  2. Bagaimana X_L dan X_C berubah ketika frekuensi dinaikkan dari 40 Hz ke 70 Hz?
  3. Nilai C berapa yang membuat rangkaian R–L–C seri beresonansi, dan apa yang terjadi pada I dan cos φ?
  4. Berapa puncak, nilai puncak ke puncak, periode, dan frekuensi Sinyal tak dikenal A?
  5. Dengan puncak AC 12 V, tegangan DC berapa yang memberi kenaikan suhu sama, dan bagaimana perbandingannya dengan V₀/√2?

Simulasi terkait