AC induktor

Tenk på en krets som inneholder en induktor og anta at motstanden til kretsen, inkludert spoleledningen, er så liten at den kan neglisjeres. I dette tilfellet vil tilkobling av spolen til en likestrømskilde resultere i en kortslutning, der strømmen i kretsen, som kjent, vil være veldig stor.

Situasjonen er annerledes når spolen er koblet til en AC-kilde. I dette tilfellet oppstår ingen kortslutning. Dette viser. Hva motstår en induktor mot vekselstrøm som går gjennom den.

Hva er essensen av denne motstanden og hvordan betinges den?

For å svare på dette spørsmålet, husk selvinduksjonsfenomen… Enhver endring i strøm i spolen fører til at en EMF av selvinduksjon vises i den, som forhindrer en endring i strøm. Verdien av EMF av selvinduksjon er direkte proporsjonal med induktansverdien til spolen og endringshastigheten til strømmen i den. Men siden vekselstrøm endres kontinuerlig Den elektromagnetiske strålingen for selvinduksjon som kontinuerlig opptrer i spolen skaper motstand mot vekselstrøm.

For å forstå prosessene som foregår i vekselstrømkretser med induktoren, se grafen.Figur 1 viser buede linjer som karakteriserer henholdsvis merket i kretsen, spenningen i spolen og emk for selvinduksjon som forekommer i den. La oss sørge for at konstruksjonene som er laget i figuren er riktige.

AC-krets med induktor

Fra øyeblikket t = 0, det vil si fra det første øyeblikket av å observere strømmen, begynner den å øke raskt, men når den nærmer seg sin maksimale verdi, synker strømmens økningshastighet. I det øyeblikket strømmen nådde sin maksimale verdi, ble endringshastigheten øyeblikkelig lik null, det vil si at den nåværende endringen stoppet. Så startet strømmen først sakte for så å avta raskt, og etter periodens andre kvartal falt den til null. Endringshastigheten til strømmen i løpet av dette kvartalet av perioden, økende fra kulen, når den høyeste verdien når strømmen blir lik null.

Figur 2. Arten av endringer i strømmen over tid, avhengig av strømmens størrelse

Av konstruksjonene i figur 2 kan man se at når strømkurven går gjennom tidsaksen, øker strømmen i en kort tidsperiode T mer enn i samme tidsperiode når strømkurven når sin topp.

Derfor avtar endringshastigheten til strømmen når strømmen øker og øker når strømmen avtar, uavhengig av strømmens retning i kretsen.

Det er åpenbart at emk til selvinduktansen i spolen må være størst når endringshastigheten til strømmen er størst, og reduseres til null når endringen opphører. Faktisk, på grafen, falt EMF-kurven for selvinduksjon eL i første kvartal av perioden, fra maksimalverdien, til null (se fig. 1).

I løpet av det neste kvartalet av perioden synker strømmen fra maksimalverdien til null, men endringshastigheten øker gradvis og er størst i det øyeblikket strømmen er lik null. Følgelig øker EMF for selvinduksjonen i løpet av dette kvartalet av perioden, som vises igjen i spolen, gradvis og viser seg å være et maksimum til strømmen blir lik null.

Retningen til selvinduksjons-emf endret seg imidlertid i motsatt retning, ettersom økningen i strømmen i første kvartal av perioden ble erstattet i andre kvartal av nedgangen.

Krets med induktans

Fortsetter vi videre konstruksjonen av kurven til EMF for selvinduksjon, er vi overbevist om at i løpet av perioden med endring av strøm i spolen og EMF av selvinduksjon i den vil fullføre en hel periode med endringen. Dens retning er bestemt Lenz lov: med en økning i strømmen vil emf av selvinduksjon bli rettet mot strømmen (første og tredje kvartal av perioden), og med en reduksjon i strømmen, tvert imot, faller den sammen med den i retning ( andre og fjerde kvartal av perioden).

Derfor forhindrer EMF av selvinduksjon forårsaket av selve vekselstrømmen at den øker, og tvert imot opprettholder den når den går ned.

La oss nå gå til spolespenningsgrafen (se fig. 1). I denne grafen er sinusbølgen til spoleterminalspenningen vist lik og motsatt sinusbølgen til selvinduktansen emf. Derfor er spenningen ved spolens terminaler til enhver tid lik og motsatt av EMF for selvinduksjon som oppstår i den. Denne spenningen skapes av en dynamo og går til å slukke handlingen i EMF-selv-induksjonskretsen.

Derfor, i en induktor koblet til en AC-krets, skapes motstand når strømmen flyter. Men siden slik motstand til slutt induserer induktans av spolen, kalles det induktiv motstand.

Induktiv motstand er betegnet med XL og måles, som en motstand, i ohm.

Den induktive motstanden til kretsen er jo større, jo større gjeldende kildefrekvenskretsforsyning og større kretsinduktans. Derfor er den induktive motstanden til en krets direkte proporsjonal med frekvensen til strømmen og induktansen til kretsen; bestemmes av formelen XL = ωL, hvor ω — sirkulær frekvens bestemt av produktet 2πe... — kretsinduktans i n.

Ohms lov for en AC-krets som inneholder en induktiv motstand lyder Dermed: strømmengden er direkte proporsjonal med spenningen og omvendt proporsjonal med den induktive motstanden til NSi, dvs. I = U / XL, hvor I og U er de effektive strøm- og spenningsverdiene, og xL er den induktive motstanden til kretsen.

Tatt i betraktning grafene for endringen av strømmen i spolen. EMF av selvinduksjon og spenning ved terminalene, vi tok hensyn til det faktum at endringen i dem v-verdier ikke faller sammen i tid. Med andre ord, strøm-, spennings- og selvinduksjons-EMF-sinusoidene viste seg å være tidsforskjøvet i forhold til hverandre for kretsen under vurdering. I AC-teknologi kalles dette fenomenet vanligvis faseskift.

Hvis to variable størrelser endres i henhold til samme lov (i vårt tilfelle sinusformet) med de samme periodene, samtidig når sin maksimale verdi i både forover og bakover, og samtidig reduseres til null, så har slike variable størrelser de samme fasene eller, som de sier, match i fase.

Som et eksempel viser figur 3 fasetilpassede strøm- og spenningskurver. Vi observerer alltid slik fasetilpasning i en AC-krets som kun består av aktiv motstand.

I tilfellet der kretsen inneholder induktiv motstand, strøm og spenningsfaser, som vist i fig. 1 stemmer ikke overens, det vil si at det er en faseforskyvning mellom disse variablene. Strømkurven i dette tilfellet ser ut til å ligge bak spenningskurven med en fjerdedel av perioden.

Derfor, når en induktor inngår i en vekselstrømskrets, oppstår det en faseforskyvning mellom strøm og spenning i kretsen, og strømmen ligger etter spenningen i fase med en fjerdedel av perioden... Dette betyr at den maksimale strømmen oppstår en fjerdedel av perioden etter å ha nådd maksimal spenning.

EMF for selvinduksjonen er i motfase med spenningen til spolen, og henger etter strømmen med en fjerdedel av perioden. I dette tilfellet er endringsperioden for strømmen, spenningen, samt EMF til selvinduksjon endres ikke og forblir lik endringsperioden for spenningen til generatoren som mater kretsen. Den sinusformede naturen til endringen i disse verdiene er også bevart.

Figur 3. Fasetilpasning av strøm og spenning i en aktiv motstandskrets

La oss nå forstå forskjellen mellom en dynamobelastning med aktiv motstand og last med dens induktive motstand.

Når en AC-krets bare inneholder én aktiv motstand, absorberes energien til strømkilden i den aktive motstanden, varme opp ledningen.

Når kretsen ikke inneholder aktiv motstand (vi anser den vanligvis som null), men bare består av induktiv motstand til spolen, brukes energien til strømkilden ikke på å varme ledningene, men bare på å lage en EMF av selvinduksjon , det vil si at det blir energien til magnetfeltet ... Vekselstrømmen endrer seg imidlertid konstant både i størrelse og retning, og derfor, magnetfelt spolen endres kontinuerlig i takt med strømmen som endrer seg. I løpet av første kvartal av perioden, når strømmen øker, mottar kretsen energi fra strømkilden og lagrer den i magnetfeltet til spolen. Men så snart strømmen, etter å ha nådd sitt maksimum, begynner å avta, opprettholdes den på bekostning av energien som er lagret i magnetfeltet til spolen av selvinduksjonens emk.

Derfor mottar strømkilden, etter å ha gitt noe av energien sin til kretsen i første kvartal av perioden, den tilbake fra spolen i andre kvartal, som fungerer som en slags strømkilde. Med andre ord, en AC-krets som bare inneholder induktiv motstand bruker ingen energi: i dette tilfellet er det en energisvingning mellom kilden og kretsen. Aktiv motstand, tvert imot, absorberer all energien som overføres til den fra strømkilden.

En induktor, i motsetning til en ohmsk motstand, sies å være inaktiv med hensyn til en AC-kilde, dvs. reaktiv... Derfor kalles den induktive motstanden til spolen også reaktans.

Strømstigningskurve ved lukking av en krets som inneholder en induktans — transienter i elektriske kretser.

Tidligere i denne tråden: Elektrisitet til dummies / Grunnleggende om elektroteknikk

Hva leser andre?

# 1 Skrevet av: Alexander (4. mars 2010 17:45)

   
er strømmen i fase med generatorens emf? Og dens verdi synker?

#2 skrev: administrator (7. mars 2010 kl. 16.35)

   
I en AC-krets som kun består av aktiv motstand, passer strøm- og spenningsfasene.
       

# 3 skrev: Alexander (10. mars 2010 09:37)

   
Hvorfor er spenningen lik og motsatt av selvinduksjonens EMF, når alt kommer til alt, i det øyeblikket selvinduksjonens EMF er maksimal, er EMF til generatoren lik null og kan ikke skape denne spenningen? Hvor kommer (spenningen) fra?

* I en krets med kun en induktor som ikke har noen aktiv motstand, er strømmen som flyter gjennom kretsen i fase med generatorens emf (emk som avhenger av rammeposisjonen (i en vanlig generator), ikke generatorspenningen)?