Induktor AC

Pertimbangkan litar yang mengandungi induktor dan andaikan rintangan litar, termasuk wayar gegelung, adalah sangat kecil sehingga ia boleh diabaikan. Dalam kes ini, menyambungkan gegelung ke sumber arus terus akan mengakibatkan litar pintas, di mana, seperti yang diketahui, arus dalam litar akan menjadi sangat besar.

Keadaannya berbeza apabila gegelung disambungkan ke sumber AC. Dalam kes ini, tiada litar pintas berlaku. Ini menunjukkan. Apakah yang ditentang oleh induktor terhadap arus ulang alik yang melaluinya.

Apakah intipati rintangan ini dan bagaimana ia dikondisikan?

Untuk menjawab soalan ini, ingat fenomena induksi kendiri… Sebarang perubahan arus dalam gegelung menyebabkan EMF aruhan kendiri muncul di dalamnya, yang menghalang perubahan arus. Nilai EMF induksi diri adalah berkadar terus dengan nilai kearuhan gegelung dan kadar perubahan arus di dalamnya. Tetapi sejak arus ulang alik berubah secara berterusan Sinaran elektromagnet untuk aruhan diri yang muncul secara berterusan dalam gegelung mewujudkan rintangan kepada arus ulang alik.

Untuk memahami proses yang berlaku dalam litar arus ulang alik dengan induktor, lihat graf.Rajah 1 menunjukkan garis melengkung yang masing-masing mencirikan tanda dalam litar, voltan dalam gegelung dan emf aruhan kendiri yang berlaku di dalamnya. Mari kita pastikan bahawa binaan yang dibuat dalam rajah adalah betul.

Litar AC dengan induktor

Dari saat t = 0, iaitu, dari saat awal memerhatikan arus, ia mula meningkat dengan cepat, tetapi apabila ia menghampiri nilai maksimumnya, kadar peningkatan arus berkurangan. Pada ketika arus mencapai nilai maksimumnya, kadar perubahannya seketika menjadi sama dengan sifar, iaitu perubahan semasa berhenti. Kemudian arus pada mulanya bermula dengan perlahan dan kemudian dengan cepat menurun, dan selepas suku kedua tempoh itu ia turun kepada sifar. Kadar perubahan arus pada suku tempoh ini, meningkat daripada peluru, mencapai nilai tertinggi apabila arus menjadi sama dengan sifar.

Rajah 2. Sifat perubahan arus dari semasa ke semasa, bergantung kepada magnitud arus

Daripada binaan dalam Rajah 2, dapat dilihat bahawa apabila lengkung semasa melalui paksi masa, arus meningkat dalam tempoh masa yang singkat T lebih daripada dalam tempoh masa yang sama apabila lengkung semasa mencapai kemuncaknya.

Oleh itu, kadar perubahan arus berkurangan apabila arus meningkat dan meningkat apabila arus berkurangan, tanpa mengira arah arus dalam litar.

Adalah jelas bahawa emf bagi kearuhan diri dalam gegelung mestilah paling besar apabila kadar perubahan arus adalah paling besar, dan berkurangan kepada sifar apabila perubahannya berhenti. Malah, pada graf, lengkung EMF induksi diri eL pada suku pertama tempoh, bermula dari nilai maksimum, ia jatuh kepada sifar (lihat Rajah 1).

Semasa suku seterusnya tempoh tersebut, arus daripada nilai maksimum berkurangan kepada sifar, tetapi kadar perubahannya secara beransur-ansur meningkat dan paling besar pada masa ketika arus bersamaan dengan sifar. Oleh itu, EMF aruhan kendiri pada suku tempoh ini, muncul semula dalam gegelung, secara beransur-ansur meningkat dan ternyata menjadi maksimum sehingga arus menjadi sama dengan sifar.

Walau bagaimanapun, arah emf aruhan diri berubah dalam arah yang bertentangan, kerana peningkatan arus pada suku pertama tempoh telah digantikan pada suku kedua dengan penurunannya.

Litar dengan kearuhan

Meneruskan lagi pembinaan lengkung EMF aruhan diri, kami yakin bahawa semasa tempoh perubahan arus dalam gegelung dan EMF aruhan diri di dalamnya akan melengkapkan tempoh penuh perubahannya. Hala tujunya ditentukan undang-undang Lenz: dengan peningkatan arus, emf induksi diri akan diarahkan terhadap arus (suku pertama dan ketiga tempoh), dan dengan penurunan arus, sebaliknya, ia bertepatan dengannya dalam arah ( suku kedua dan keempat tempoh tersebut).

Oleh itu, EMF aruhan diri yang disebabkan oleh arus ulang alik itu sendiri menghalangnya daripada meningkat, dan, sebaliknya, ia mengekalkannya apabila menurun.

Mari kita beralih kepada graf voltan gegelung (lihat Rajah 1). Dalam graf ini, gelombang sinus voltan terminal gegelung ditunjukkan sama dan bertentangan dengan gelombang sinus bagi emf kearuhan diri. Oleh itu, voltan pada terminal gegelung pada bila-bila masa adalah sama dan bertentangan dengan EMF aruhan diri yang timbul di dalamnya. Voltan ini dicipta oleh alternator dan pergi untuk memadamkan tindakan dalam litar aruhan diri EMF.

Oleh itu, dalam induktor yang disambungkan kepada litar AC, rintangan dicipta apabila arus mengalir. Tetapi oleh kerana rintangan sedemikian akhirnya mendorong kearuhan gegelung, maka ia dipanggil rintangan induktif.

Rintangan induktif dilambangkan dengan XL dan diukur, sebagai rintangan, dalam ohm.

Rintangan induktif litar adalah lebih besar, lebih besar frekuensi sumber semasabekalan litar dan kearuhan litar yang lebih besar. Oleh itu, rintangan induktif litar adalah berkadar terus dengan kekerapan arus dan kearuhan litar; ditentukan oleh formula XL = ωL, di mana ω — frekuensi bulat ditentukan oleh hasil 2πe… — kearuhan litar dalam n.

Hukum Ohm untuk litar AC yang mengandungi bunyi rintangan induktif Oleh itu: jumlah arus adalah berkadar terus dengan voltan dan berkadar songsang dengan rintangan induktif NSi, i.e. I = U / XL, di mana I dan U ialah nilai arus dan voltan berkesan, dan xL ialah rintangan induktif litar.

Mengambil kira graf perubahan arus dalam gegelung. EMF aruhan diri dan voltan pada terminalnya, kami memberi perhatian kepada fakta bahawa perubahan di dalamnya vValues ​​tidak bertepatan dengan masa. Dalam erti kata lain, sinusoid EMF arus, voltan dan aruhan sendiri ternyata beralih masa berbanding satu sama lain untuk litar yang sedang dipertimbangkan. Dalam teknologi AC, fenomena ini biasanya dipanggil anjakan fasa.

Jika dua kuantiti pembolehubah berubah mengikut undang-undang yang sama (dalam kes kami sinusoidal) dengan tempoh yang sama, secara serentak mencapai nilai maksimum mereka dalam kedua-dua arah hadapan dan belakang, dan juga pada masa yang sama menurun kepada sifar, maka kuantiti pembolehubah tersebut mempunyai fasa yang sama atau, seperti yang mereka katakan, padankan dalam fasa.

Sebagai contoh, Rajah 3 menunjukkan keluk arus dan voltan padanan fasa. Kami sentiasa melihat padanan fasa sedemikian dalam litar AC yang hanya terdiri daripada rintangan aktif.

Dalam kes di mana litar mengandungi rintangan induktif, fasa arus dan voltan, seperti yang dilihat dalam Rajah. 1 tidak sepadan, iaitu, terdapat anjakan fasa antara pembolehubah ini. Keluk semasa dalam kes ini nampaknya ketinggalan di belakang keluk voltan sebanyak satu perempat daripada tempoh tersebut.

Oleh itu, apabila induktor dimasukkan ke dalam litar AC, peralihan fasa antara arus dan voltan berlaku dalam litar, dan arus ketinggalan voltan dalam fasa sebanyak satu perempat daripada tempoh... Ini bermakna arus maksimum berlaku satu perempat. tempoh selepas mencapai voltan maksimum.

EMF aruhan kendiri berada dalam antifasa dengan voltan gegelung, ketinggalan di belakang arus sebanyak satu perempat daripada tempoh. Dalam kes ini, tempoh perubahan arus, voltan, serta EMF bagi aruhan kendiri tidak berubah dan kekal sama dengan tempoh perubahan voltan penjana yang menyuap litar. Sifat sinusoidal perubahan dalam nilai ini juga dipelihara.

Rajah 3. Padanan fasa arus dan voltan dalam litar rintangan aktif

Marilah kita fahami perbezaan antara beban alternator dengan rintangan aktif dan beban dengan rintangan induktifnya.

Apabila litar AC mengandungi hanya satu rintangan aktif, maka tenaga sumber arus diserap dalam rintangan aktif, memanaskan wayar.

Apabila litar tidak mengandungi rintangan aktif (biasanya kita menganggapnya sifar), tetapi hanya terdiri daripada rintangan induktif gegelung, tenaga sumber arus dibelanjakan bukan untuk memanaskan wayar, tetapi hanya untuk mencipta EMF aruhan diri. , iaitu, ia menjadi tenaga medan magnet ... Arus ulang alik, bagaimanapun, sentiasa berubah dalam kedua-dua magnitud dan arah, dan oleh itu, medan magnet gegelung sentiasa berubah mengikut masa dengan arus berubah. Semasa suku pertama tempoh, apabila arus semakin meningkat, litar menerima tenaga daripada sumber arus dan menyimpannya dalam medan magnet gegelung. Tetapi sebaik sahaja arus, setelah mencapai maksimum, mula berkurangan, ia dikekalkan dengan mengorbankan tenaga yang disimpan dalam medan magnet gegelung oleh emf induksi diri.

Oleh itu, sumber semasa, setelah memberikan sebahagian tenaganya kepada litar pada suku pertama tempoh, menerimanya semula daripada gegelung pada suku kedua, yang bertindak sebagai sejenis sumber arus. Dalam erti kata lain, litar AC yang mengandungi hanya rintangan induktif tidak menggunakan tenaga: dalam kes ini, terdapat turun naik tenaga antara sumber dan litar. Rintangan aktif, sebaliknya, menyerap semua tenaga yang dipindahkan kepadanya dari sumber semasa.

Induktor, tidak seperti rintangan ohmik, dikatakan tidak aktif berkenaan dengan sumber AC, i.e. reaktif... Oleh itu, rintangan induktif gegelung juga dipanggil reaktans.

Keluk kenaikan arus apabila menutup litar yang mengandungi kearuhan — transien dalam litar elektrik.

Terdahulu pada thread ini: Elektrik untuk dummies / Asas kejuruteraan elektrik

Apa yang orang lain baca?

# 1 Dihantar oleh: Alexander (4 Mac 2010 5:45 PTG)

   
adakah arus sefasa dengan penjana emf? Dan nilainya menurun?

#2 menulis: pentadbir (7 Mac 2010 4:35 petang)

   
Dalam litar AC yang hanya terdiri daripada rintangan aktif, fasa arus dan voltan sepadan.
       

# 3 menulis: Alexander (10 Mac 2010 09:37)

   
Mengapa voltan sama dan bertentangan dengan EMF aruhan diri, selepas semua, pada masa ini apabila EMF aruhan diri adalah maksimum, EMF penjana adalah sama dengan sifar dan tidak boleh mencipta voltan ini? Dari mana (ketegangan) datang?

* Dalam litar dengan hanya satu induktor yang tidak mempunyai rintangan aktif, adakah arus yang mengalir melalui litar mengikut fasa dengan emf penjana (emf yang bergantung pada kedudukan bingkai (dalam penjana biasa), bukan voltan penjana)?