Aktivni upor in induktor v izmeničnem tokokrogu

Če upoštevamo AC tokokrog, ki vsebuje samo induktivni upor (glej članek «Induktor v krogu izmeničnega toka»), smo predpostavili, da je aktivni upor tega vezja enak nič.

Pravzaprav ima tako žica same tuljave kot povezovalne žice majhen, a aktiven upor, zato vezje neizogibno porablja energijo tokovnega vira.

Zato je treba pri določanju celotnega upora zunanjega vezja sešteti njegove reaktivne in aktivne upore. Nemogoče pa je sešteti ta dva upora, ki sta po naravi različni.

V tem primeru se impedanca tokokroga na izmenični tok ugotovi z geometrijskim dodatkom.

Konstruiramo pravokotni trikotnik (glej sliko 1), katerega ena stran je vrednost induktivnega upora, druga pa vrednost aktivnega upora. Želeno impedanco vezja določa tretja stranica trikotnika.

Slika 1. Določitev impedance vezja, ki vsebuje induktivni in aktivni upor

Impedanca vezja je označena z latinsko črko Z in se meri v ohmih. Iz konstrukcije je razvidno, da je skupni upor vedno večji od induktivnega in aktivnega upora ločeno.

Algebraični izraz za celotno upornost vezja je:

kjer je Z - skupni upor, R - aktivni upor, XL - induktivni upor vezja.

Zato je skupni upor vezja na izmenični tok, ki ga sestavljata aktivni in induktivni upor, enak kvadratnemu korenu vsote kvadratov aktivnega in induktivnega upora tega vezja.

Ohmov zakon saj je takšno vezje izraženo s formulo I = U / Z, kjer je Z skupni upor vezja.

Analizirajmo zdaj, kakšna bo napetost, če ima vezje poleg in in faznega zamika med tokom in induktivnostjo tudi razmeroma velik aktivni upor. V praksi je tako vezje lahko na primer vezje, ki vsebuje induktor z železnim jedrom, navito s tanko žico (visokofrekvenčna dušilka).

V tem primeru fazni zamik med tokom in napetostjo ne bo več četrtina periode (kot je bilo v tokokrogu samo z induktivnim uporom), ampak veliko manj; in večji kot je upor, manjši bo fazni zamik.

Slika 2. Tok in napetost v vezju, ki vsebuje R in L.

Zdaj pa ona sama EMF samoindukcije ni v protifazi z napetostjo tokovnega vira, saj je zamaknjena glede na napetost ne za polovico periode, ampak za manj.Poleg tega napetost, ki jo ustvari tokovni vir na sponkah tuljave, ni enaka emf samoindukcije, ampak je večja od nje za količino padca napetosti v aktivnem uporu žice tuljave. Z drugimi besedami, napetost v tuljavi je tako ali tako sestavljena iz dveh komponent:

• tiL- reaktivna komponenta napetosti, ki uravnava učinek EMF iz samoindukcije,

• tiR- aktivna komponenta napetosti, ki bo premagala aktivni upor vezja.

Če na tuljavo zaporedno povežemo velik aktivni upor, se bo fazni zamik toliko zmanjšal, da bo trenutni sinus skoraj dohitel napetostni sinus in bo razlika v fazah med njima komaj opazna. amplituda člena in bo večja od amplitude člena.

Podobno lahko zmanjšate fazni zamik in ga celo popolnoma zmanjšate na nič, če na nek način zmanjšate frekvenco generatorja. Zmanjšanje frekvence bo povzročilo zmanjšanje EMF samoindukcije in s tem zmanjšanje faznega zamika med tokom in napetostjo v tokokrogu, ki ga povzroča.

Moč izmeničnega tokokroga, ki vsebuje induktor

Tokokrog izmeničnega toka, ki vsebuje tuljavo, ne porablja energije tokovnega vira in da v tokokrogu poteka proces izmenjave energije med generatorjem in tokokrogom.

Zdaj pa analizirajmo, kako bodo stvari z močjo, ki jo porabi taka shema.

Moč, porabljena v izmeničnem tokokrogu, je enaka produktu toka in napetosti, a ker sta tok in napetost spremenljivi količini, bo tudi moč spremenljiva.V tem primeru lahko določimo vrednost moči za vsak trenutek v času, če vrednost toka pomnožimo z vrednostjo napetosti, ki ustreza danemu trenutku v času.

Da bi dobili graf moči, moramo pomnožiti vrednosti odsekov ravne črte, ki določajo tok in napetost v različnih časih. Takšna konstrukcija je prikazana na sl. 3, a. Črtkana valovna oblika p nam kaže, kako se spreminja moč v izmeničnem tokokrogu, ki vsebuje samo induktivni upor.

Pri izdelavi te krivulje je bilo uporabljeno naslednje algebraično pravilo množenja: Ko pozitivno vrednost pomnožimo z negativno vrednostjo, dobimo negativno vrednost, in ko pomnožimo dve negativni ali dve pozitivni vrednosti, dobimo pozitivno vrednost.

Slika 3. Grafi moči: a — v vezju, ki vsebuje induktivni upor, b — tudi aktivni upor

Slika 4. Graf moči za vezje, ki vsebuje R in L.

Krivulja moči v tem primeru leži nad časovno osjo. To pomeni, da med generatorjem in tokokrogom ni izmenjave energije in zato moč, ki jo generator dovaja v tokokrog, v celoti porabi tokokrog.

Na sl. Slika 4 prikazuje graf moči za vezje, ki vsebuje induktivni in aktivni upor. V tem primeru pride tudi do povratnega prenosa energije iz vezja v tokovni vir, vendar v veliko manjši meri kot v vezju z enim induktivnim uporom.

Po pregledu zgornjih grafov moči sklepamo, da samo fazni zamik med tokom in napetostjo v tokokrogu ustvarja "negativno" moč.V tem primeru, večji kot je fazni zamik med tokom in napetostjo v vezju, manj energije bo porabilo vezje, in obratno, manjši kot je fazni zamik, večja je moč, ki jo porabi vezje.

Preberite tudi: Kaj je napetostna resonanca