AC induktor

Razmislite o vezju, ki vsebuje induktor, in predpostavimo, da je upor vezja, vključno z žico tuljave, tako majhen, da ga lahko zanemarimo. V tem primeru bi povezava tuljave z virom enosmernega toka povzročila kratek stik, v katerem bi bil, kot je znano, tok v tokokrogu zelo velik.

Situacija je drugačna, ko je tuljava priključena na vir izmeničnega toka. V tem primeru ne pride do kratkega stika. To kaže. Kaj se induktor upira izmeničnemu toku, ki teče skozi njega.

Kaj je bistvo tega odpora in kako je pogojen?

Če želite odgovoriti na to vprašanje, se spomnite pojav samoindukcije… Vsaka sprememba toka v tuljavi povzroči, da se v njej pojavi EMF samoindukcije, ki prepreči spremembo toka. Vrednost EMF samoindukcije je neposredno sorazmerna z vrednost induktivnosti tuljave in hitrost spreminjanja toka v njem. Toda odkar izmenični tok nenehno spreminja Elektromagnetno sevanje za samoindukcijo, ki se nenehno pojavlja v tuljavi, ustvarja upor proti izmeničnemu toku.

Za razumevanje procesov, ki potekajo v tokokrogi izmeničnega toka z induktorjem, glejte graf.Slika 1 prikazuje ukrivljene črte, ki označujejo oznako v vezju, napetost v tuljavi in ​​emf samoindukcije, ki se pojavlja v njej. Prepričajmo se, ali so narejene konstrukcije na sliki pravilne.

AC krog z induktorjem

Od trenutka t = 0, to je od začetnega trenutka opazovanja toka, začne hitro naraščati, ko pa se približuje največji vrednosti, se hitrost naraščanja toka zmanjšuje. V trenutku, ko je tok dosegel največjo vrednost, je hitrost njegove spremembe za trenutek postala enaka nič, to pomeni, da se je sprememba toka ustavila. Nato je tok sprva začel počasi in nato hitro upadal, po drugi četrtini obdobja pa je padel na nič. Hitrost spremembe toka v tej četrtini obdobja, ki narašča od krogle, doseže najvišjo vrednost, ko tok postane enak nič.

Slika 2. Narava sprememb toka skozi čas, odvisno od velikosti toka

Iz konstrukcij na sliki 2 je razvidno, da ko gre tokovna krivulja skozi časovno os, se tok poveča v kratkem časovnem obdobju T bolj kot v istem časovnem obdobju, ko tokovna krivulja doseže vrh.

Zato se hitrost spreminjanja toka zmanjšuje, ko tok narašča, in narašča, ko se tok zmanjšuje, ne glede na smer toka v tokokrogu.

Očitno je, da mora biti EMF samoinduktivnosti v tuljavi največja, ko je hitrost spreminjanja toka največja, in se zmanjšati na nič, ko se njegova sprememba preneha. Pravzaprav je na grafu krivulja EMF samoindukcije eL v prvi četrtini obdobja, začenši z največjo vrednostjo, padla na nič (glej sliko 1).

V naslednji četrtini obdobja se tok od največje vrednosti zmanjša na nič, vendar se hitrost njegove spremembe postopoma povečuje in je največja v trenutku, ko je tok enak nič. V skladu s tem se EMF samoindukcije v tej četrtini obdobja, ki se ponovno pojavi v tuljavi, postopoma povečuje in se izkaže za največjo, dokler tok ne postane enak nič.

Smer emf samoindukcije pa se je spremenila v nasprotno smer, saj je povečanje toka v prvi četrtini obdobja v drugi četrtini nadomestilo njegovo zmanjšanje.

Vezje z induktivnostjo

Če nadaljujemo s konstrukcijo krivulje EMF samoindukcije, smo prepričani, da bo med obdobjem spremembe toka v tuljavi in ​​EMF samoindukcije v njem dokončano celotno obdobje njegove spremembe. Njegova smer je določena Lenzov zakon: s povečanjem toka bo emf samoindukcije usmerjen proti toku (prva in tretja četrtina obdobja), z zmanjšanjem toka pa, nasprotno, sovpada z njim v smeri ( druga in četrta četrtina obdobja).

Zato EMF samoindukcije, ki jo povzroča sam izmenični tok, preprečuje, da bi se povečal, in ga, nasprotno, ohranja pri spuščanju.

Zdaj se obrnemo na graf napetosti tuljave (glej sliko 1). V tem grafu je prikazan sinusni val napetosti sponke tuljave, ki je enak in nasproten sinusnemu valu samoinduktivne emf. Zato je napetost na sponkah tuljave v katerem koli trenutku enaka in nasprotna EMF samoindukcije, ki nastane v njej. To napetost ustvari alternator in gre za dušenje delovanja v samoindukcijskem vezju EMF.

Zato se v induktorju, priključenem na izmenični tokokrog, ustvari upor, ko teče tok. Ker pa tak upor sčasoma povzroči induktivnost tuljave, se imenuje induktivni upor.

Induktivni upor je označen z XL in se meri kot upor v ohmih.

Induktivni upor vezja je tem večji, čim večji trenutna frekvenca viranapajanje vezja in večja induktivnost vezja. Zato je induktivni upor vezja neposredno sorazmeren s frekvenco toka in induktivnostjo vezja; je določena s formulo XL = ωL, kjer je ω — krožna frekvenca, določena s produktom 2πe… — induktivnost vezja v n.

Ohmov zakon za izmenični tokokrog, ki vsebuje induktivni upor, se sliši tako: količina toka je premo sorazmerna z napetostjo in obratno sorazmerna z induktivnim uporom NSi, tj. I = U / XL, kjer sta I in U vrednosti efektivnega toka in napetosti, xL pa je induktivni upor vezja.

Ob upoštevanju grafov spremembe toka v tuljavi. EMF samoindukcije in napetosti na njegovih sponkah smo bili pozorni na dejstvo, da se njihova sprememba vvrednosti ne ujema s časom. Z drugimi besedami, izkazalo se je, da so tokovni, napetostni in samoindukcijski sinusoidi EMF med seboj časovno zamaknjeni za obravnavano vezje. V AC tehnologiji se ta pojav običajno imenuje fazni premik.

Če se dve spremenljivi količini spreminjata po istem zakonu (v našem primeru sinusoidnem) z enakimi periodami, hkrati dosežeta svojo največjo vrednost tako v smeri naprej kot nazaj in se istočasno zmanjšata na nič, potem imata takšni spremenljivi količini enake faze oz. kot pravijo, tekma v fazi.

Kot primer slika 3 prikazuje fazno usklajene krivulje toka in napetosti. Tako fazno ujemanje vedno opazimo v izmeničnem tokokrogu, ki je sestavljen samo iz aktivnega upora.

V primeru, da vezje vsebuje induktivni upor, tokovne in napetostne faze, kot je prikazano na sl. 1 se ne ujemajo, kar pomeni, da obstaja fazni premik med tema spremenljivkama. Zdi se, da krivulja toka v tem primeru zaostaja za krivuljo napetosti za četrtino obdobja.

Zato, ko je induktor vključen v izmenični tokokrog, pride do faznega premika med tokom in napetostjo v tokokrogu in tok zaostaja za napetostjo v fazi za četrtino obdobja ... To pomeni, da se največji tok pojavi četrtino obdobja po dosegu največje napetosti.

EMF samoindukcije je v protifazi z napetostjo tuljave in zaostaja za tokom za četrtino obdobja.V tem primeru je obdobje spremembe toka, napetosti in tudi EMF tuljave. samoindukcija se ne spremeni in ostane enaka obdobju spremembe napetosti generatorja, ki napaja vezje. Ohranjena je tudi sinusna narava spremembe teh vrednosti.

Slika 3. Fazno ujemanje toka in napetosti v vezju aktivnega upora

Razumejmo zdaj razliko med obremenitvijo alternatorja z aktivnim uporom in obremenitvijo z induktivnim uporom.

Ko izmenični tokokrog vsebuje samo en aktivni upor, se energija tokovnega vira absorbira v aktivnem uporu, segrevanje žice.

Ko vezje ne vsebuje aktivnega upora (običajno ga štejemo za nič), ampak je sestavljeno samo iz induktivnega upora tuljave, se energija tokovnega vira porabi ne za ogrevanje žic, temveč samo za ustvarjanje EMF samoindukcije , to pomeni, da postane energija magnetnega polja ... Izmenični tok pa se nenehno spreminja tako v velikosti kot v smeri, in zato, magnetno polje tuljava se nenehno spreminja v času s spreminjanjem toka. V prvi četrtini obdobja, ko tok narašča, vezje prejema energijo iz tokovnega vira in jo shranjuje v magnetnem polju tuljave. Toda takoj, ko se tok, ki doseže svoj maksimum, začne zmanjševati, se vzdržuje na račun energije, shranjene v magnetnem polju tuljave, z emf samoindukcije.

Zato tokovni vir, ki je dal nekaj svoje energije vezju v prvi četrtini obdobja, jo prejme nazaj iz tuljave v drugi četrtini, ki deluje kot nekakšen vir toka. Z drugimi besedami, izmenični tokokrog, ki vsebuje samo induktivni upor, ne porablja energije: v tem primeru obstaja nihanje energije med virom in tokokrogom. Aktivni upor, nasprotno, absorbira vso energijo, ki se ji prenese iz trenutnega vira.

Induktor, za razliko od ohmičnega upora, naj bi bil neaktiven glede na vir izmeničnega toka, tj. reaktivni... Zato se induktivni upor tuljave imenuje tudi reaktanca.

Krivulja naraščanja toka pri zapiranju vezja, ki vsebuje induktivnost — prehodni pojavi v električnih tokokrogih.

Prej v tej temi: Elektrika za telebane / Osnove elektrotehnike

Kaj berejo drugi?

# 1 Objavil: Alexander (4. marec 2010 17:45)

   
ali je tok v fazi z emf generatorja? In njegova vrednost se zmanjša?

#2 je napisal/a: skrbnik (7. marec 2010 16:35)

   
V izmeničnem tokokrogu, ki je sestavljen samo iz aktivnega upora, se faza toka in napetosti ujemata.
       

#3 je napisal/a: Alexander (10. marec 2010 09:37)

   
Zakaj je napetost enaka in nasprotna EMF samoindukcije, navsezadnje je v trenutku, ko je EMF samoindukcije največja, EMF generatorja enaka nič in ne more ustvariti te napetosti? Od kod prihaja (napetost)?

* Ali je tok, ki teče skozi tokokrog v vezju s samo enim induktorjem brez aktivnega upora, v fazi z emf generatorja (emf, ki je odvisen od položaja okvirja (v običajnem generatorju), ne od napetosti generatorja)?