Paralelno RC kolo
Ako imamo
paralelnu vezu aktivnog otpora i kondenzatora kapacitivnosti C i ako se kolo
napaja sinusoidalnim naponom oblika:
u kolu će se uspostaviti sinusoidalna
raspodjela struje, čiji je opšti oblik:
(1)
Za
paralelnu vezu elemenata električnog kola karakteristično je da je na krajevima
svakog elementa električnog kola isti napon, u ovom slučaju napon izvora u(t), što je prikazano na Slici 1.:
U skladu sa prvim Kirchoffovim zakonom, ukupna struja i(t) jednaka je sumu trenutnih
vrijednosti struja u granama:
(2)
Trenutna
vrijednost jačine struje koja protiče kroz otpornik se dobije kada se podijeli
trenutna vrijednost napona na otporniku (koji je jednak naponu izvora, jer je
riječ o čisto paralelnoj vezi!) sa vrijednošću otpornosti termogenog otpora,
tj:
(3)
pri
čemu amplituda struje predstavlja količnik maksimalne vrijednosti napona i otpora.
Struja koja protiče kroz kondenzator
se može izračunati prema izrazu:
(4)
Uvrštavanjem u prvi Kirchoffov zakon
dobijamo jednakost:
(5)
Koristeći
adicionu formulu za sumu dvije trigonometrijske funkcije, odnosno izraz:
može se odrediti trenutna vrijednost struje
izvora:
(6)
U
jednačini (6) moguće je definisati slijedeće veličine:
-
aktivna provodnost, konduktansa:
-
kapacitivna (reaktivna) provodnost, kapacitivna susceptansa:
-
ukupna provodnost električnog kola, admitansa kola:
Poređenjem
odgovarajućih članova sa lijeve i desne strane jednačine (6) definišu se i:
-
maksimalna vrijednost ukupne struje u električnom kolu:
-
početna faza ukupne struje u električnom kolu:
Trenutna snaga je izražena relacijom:
Trenutna
vrijednost snage na otporniku otpornosti R je:
Trenutna
vrijednost snage na kondenzatoru kapacitivnosti C je:
Korištenjem simboličkog metoda može se na jednostavan način izvršiti
proračuna stanja u nekom električnom kolu. Ovaj metod je vrlo pogodan i za
predstavljanje kompleksnih oblika ovih veličina u kompleksnoj ravni.
Primjenom simboličkog metoda na primjeru
analiziranog paralelnog RC kola
dobijaju kompleksne efektivne vrijednosti napona i struje:
Na osnovu jednačine kontinuiteta moguće je napisati:
(7)
Kako na krajevima
svakog od posmatranih elemenata djeluje isti napon (u), to se gornja relacija može predstaviti i u
obliku:
(8)
Veličina u zagradi
predstavlja recipročnu vrijednost kompleksne impedanse kola, što slijedi iz
poznatog Omovog zakona u kompleksnom obliku:
Dobija se:
Kako veličina predstavlja
provodnost kola, to se u skladu s vezom kompleksne impedanse i admitanse kola
može pisati:
(9)
gdje su:
i
Iz uspostavljene
veze struje kroz kolo i napona na krajevima kola može se zaključiti da karakter
admitanse kola određuje iznos struje kroz kolo i njen fazni pomak u odnosu na
priključeni napon. Iz
(10)
dobija se iznos argumenta impedanse:
(11)
Za realno
električno kolo (paralelno RC kolo), prisutne su i aktivne i reaktivne
komponente, te postoji i prisutnost obiju energetskih tendencija, od
nepovratnog karaktera (čisto aktivno kolo) do reverzibilnog karaktera
(reaktivno kolo).
Srednja snaga, odnosno aktivna
snaga:
(12)
Veličina cosφ
se naziva faktorom snage,
te je očigledna tendencija da ovaj faktor bude po mogućnosti jednk jedinici.
Reaktivna snaga koja se razvija u električnom kolu je:
(13)
Proizvod
kompleksne efektivne vrijednosti napona i konjugovano kompleksne efektivne
vrijednosti struje daje kompleksnu predstavu ukupne snage u kolu, poznate pod
nazivom kompleksna snaga:
(14)
Dakle, aktivna
snaga jednaka je realnom dijelu komplksne snage:
(15)
dok je reaktivna
snaga jednaka imaginarnom dijelu kompleksne snage:
(16)
Jednačina koja
povezuje ukupnu, aktivnu i reaktivnu snagu u nekom električnom kolu jednaka je
modulu kompleksne snage:
(17)
i naziva se prividna snaga.
Pitanja za vježbu
a
trenutna vrijednost struje na otporniku se dobije tako što se trenutna
vrijednost napona na otporniku podijeli sa njegovom aktivnom otpornosti, dakle: