Rintangan aktif dan induktor dalam litar AC

Mempertimbangkan litar AC yang mengandungi hanya rintangan induktif (lihat artikel «Aruh dalam litar arus ulang alik»), kami mengandaikan bahawa rintangan aktif litar ini adalah sifar.

Malah, kedua-dua wayar gegelung itu sendiri dan wayar penyambung mempunyai rintangan yang kecil tetapi aktif, jadi litar tidak dapat tidak menggunakan tenaga sumber arus.

Oleh itu, apabila menentukan jumlah rintangan litar luaran, adalah perlu untuk menambah rintangan reaktif dan aktifnya. Tetapi adalah mustahil untuk menambah kedua-dua rintangan ini yang berbeza sifatnya.

Dalam kes ini, impedans litar kepada arus ulang alik didapati dengan penambahan geometri.

Segi tiga bersudut tegak (lihat rajah 1) dibina, sebelahnya ialah nilai rintangan aruhan, dan sebelah lagi ialah nilai rintangan aktif. Impedans litar yang dikehendaki ditentukan oleh sisi ketiga segi tiga.

Rajah 1. Penentuan impedans litar yang mengandungi rintangan induktif dan aktif

Impedans litar dilambangkan dengan huruf Latin Z dan diukur dalam ohm. Ia boleh dilihat daripada pembinaan bahawa jumlah rintangan sentiasa lebih besar daripada rintangan induktif dan aktif yang diambil secara berasingan.

Ungkapan algebra untuk jumlah rintangan litar ialah:

di mana Z - jumlah rintangan, R - rintangan aktif, XL - rintangan induktif litar.

Oleh itu, jumlah rintangan litar kepada arus ulang alik, yang terdiri daripada rintangan aktif dan aruhan, adalah sama dengan punca kuasa dua jumlah kuasa dua rintangan aktif dan aruhan litar ini.

Hukum Ohm kerana litar sedemikian dinyatakan dengan formula I = U / Z, di mana Z ialah jumlah rintangan litar.

Marilah kita menganalisis apakah voltan jika litar, sebagai tambahan kepada dan dan peralihan fasa antara arus dan induktansi, juga mempunyai rintangan aktif yang agak besar. Dalam amalan, litar sedemikian boleh, sebagai contoh, litar yang mengandungi induktor teras besi yang dililit oleh wayar nipis (cekik frekuensi tinggi).

Dalam kes ini, peralihan fasa antara arus dan voltan tidak lagi menjadi suku tempoh (seperti dalam litar dengan hanya rintangan induktif), tetapi lebih kurang; dan semakin besar rintangan, semakin sedikit anjakan fasa akan terhasil.

Rajah 2. Arus dan voltan dalam litar yang mengandungi R dan L.

Sekarang dia sendiri EMF induksi diri tidak berada dalam anti-fasa dengan voltan sumber semasa, kerana ia diimbangi berkenaan dengan voltan bukan dengan separuh tempoh, tetapi dengan kurang.Di samping itu, voltan yang dihasilkan oleh sumber semasa di terminal gegelung tidak sama dengan emf aruhan diri, tetapi lebih besar daripadanya dengan jumlah penurunan voltan dalam rintangan aktif wayar gegelung. Dengan kata lain, voltan dalam gegelung terdiri daripada dua komponen:

• tiL- komponen reaktif voltan, yang mengimbangi kesan EMF daripada aruhan kendiri,

• tiR- komponen aktif voltan yang akan mengatasi rintangan aktif litar.

Jika kita menyambungkan rintangan aktif yang besar secara bersiri dengan gegelung, anjakan fasa akan berkurangan sehingga gelombang sinus semasa hampir akan mengejar gelombang sinus voltan dan perbezaan dalam fasa antara mereka akan hampir tidak ketara. Dalam kes ini, amplitud sebutan dan akan lebih besar daripada amplitud sebutan.

Begitu juga, anda boleh mengurangkan anjakan fasa dan malah mengurangkannya sepenuhnya kepada sifar jika anda mengurangkan kekerapan penjana dalam beberapa cara. Penurunan frekuensi akan mengakibatkan penurunan EMF aruhan diri dan oleh itu penurunan dalam peralihan fasa antara arus dan voltan dalam litar yang disebabkan olehnya.

Kuasa litar AC yang mengandungi induktor

Litar arus ulang alik yang mengandungi gegelung tidak menggunakan tenaga sumber arus dan dalam litar terdapat proses pertukaran tenaga antara penjana dan litar.

Marilah kita menganalisis bagaimana keadaan akan berlaku dengan kuasa yang digunakan oleh skim sedemikian.

Kuasa yang digunakan dalam litar AC adalah sama dengan produk arus dan voltan, tetapi oleh kerana arus dan voltan adalah kuantiti berubah, maka kuasa juga akan berubah.Dalam kes ini, kita boleh menentukan nilai kuasa untuk setiap saat dalam masa jika kita mendarabkan nilai semasa dengan nilai voltan sepadan dengan momen tertentu dalam masa.

Untuk mendapatkan graf kuasa, kita perlu mendarabkan nilai segmen garis lurus yang mentakrifkan arus dan voltan pada masa yang berbeza. Pembinaan sedemikian ditunjukkan dalam rajah. 3, a. Bentuk gelombang putus-putus p menunjukkan kepada kita bagaimana kuasa berubah dalam litar AC yang mengandungi hanya rintangan induktif.

Peraturan pendaraban algebra berikut digunakan dalam membina lengkung ini: Apabila nilai positif didarab dengan nilai negatif, nilai negatif diperoleh, dan apabila dua nilai negatif atau dua nilai positif didarab, nilai positif diperoleh.

Rajah 3. Graf kuasa: a — dalam litar yang mengandungi rintangan induktif, b — juga, rintangan aktif

Rajah 4. Plot kuasa untuk litar yang mengandungi R dan L.

Keluk kuasa dalam kes ini terletak di atas paksi masa. Ini bermakna tiada pertukaran tenaga antara penjana dan litar dan oleh itu kuasa yang dibekalkan oleh penjana kepada litar digunakan sepenuhnya oleh litar.

Dalam rajah. 4 menunjukkan plot kuasa untuk litar yang mengandungi kedua-dua rintangan induktif dan aktif. Dalam kes ini, pemindahan tenaga terbalik dari litar ke sumber semasa juga berlaku, tetapi pada tahap yang lebih rendah daripada dalam litar dengan rintangan induktif tunggal.

Selepas menyemak graf kuasa di atas, kami membuat kesimpulan bahawa hanya peralihan fasa antara arus dan voltan dalam litar menghasilkan kuasa "negatif".Dalam kes ini, semakin besar peralihan fasa antara arus dan voltan dalam litar, semakin sedikit kuasa yang akan digunakan oleh litar, dan sebaliknya, semakin kecil peralihan fasa, semakin besar kuasa yang digunakan oleh litar.

Baca juga: Apakah resonans voltan