AC-inductor

Beschouw een circuit met een inductor en stel dat de weerstand van het circuit, inclusief de spoeldraad, zo klein is dat deze kan worden verwaarloosd. In dit geval zou het aansluiten van de spoel op een gelijkstroombron resulteren in een kortsluiting, waarbij, zoals bekend, de stroom in het circuit zeer groot zou zijn.

De situatie is anders wanneer de spoel is aangesloten op een AC-bron. Er treedt dan geen kortsluiting op. Dit laat zien. Wat verzet een inductor tegen wisselstroom die er doorheen gaat.

Wat is de essentie van deze weerstand en hoe wordt deze geconditioneerd?

Onthoud om deze vraag te beantwoorden fenomeen van zelfinductie… Elke verandering in stroom in de spoel zorgt ervoor dat er een EMF van zelfinductie in verschijnt, wat een verandering in stroom voorkomt. De waarde van EMF van zelfinductie is recht evenredig met de inductantiewaarde van de spoel en de veranderingssnelheid van de stroom erin. Maar sinds wisselstroom verandert continu De elektromagnetische straling voor zelfinductie die continu in de spoel verschijnt, creëert weerstand tegen wisselstroom.

Om inzicht te krijgen in de processen die plaatsvinden in wisselstroom circuits met de inductor, zie de grafiek.Figuur 1 toont gebogen lijnen die respectievelijk de markering in de schakeling, de spanning in de spoel en de daarin optredende emf van zelfinductie karakteriseren. Laten we ervoor zorgen dat de constructies in de figuur correct zijn.

Wisselstroomcircuit met een inductor

Vanaf het moment t = 0, dat wil zeggen vanaf het eerste moment van waarneming van de stroom, begint deze snel toe te nemen, maar naarmate het zijn maximale waarde nadert, neemt de snelheid waarmee de stroom toeneemt af. Op het moment dat de stroom zijn maximale waarde bereikte, werd de snelheid van zijn verandering tijdelijk gelijk aan nul, dat wil zeggen dat de huidige verandering stopte. Toen kwam de stroom aanvankelijk langzaam op gang en nam daarna snel af, en na het tweede kwartaal van de periode zakte hij naar nul. De veranderingssnelheid van de stroom gedurende dit kwart van de periode, oplopend vanaf de kogel, bereikt de hoogste waarde wanneer de stroom gelijk wordt aan nul.

Figuur 2. De aard van veranderingen in de stroom in de tijd, afhankelijk van de grootte van de stroom

Uit de constructies in figuur 2 is te zien dat wanneer de stroomcurve door de tijdas gaat, de stroom in een korte tijdsperiode T meer toeneemt dan in dezelfde tijdsperiode waarin de stroomcurve zijn hoogtepunt bereikt.

Daarom neemt de veranderingssnelheid van de stroom af naarmate de stroom toeneemt en neemt toe naarmate de stroom afneemt, ongeacht de richting van de stroom in het circuit.

Het is duidelijk dat de emf van de zelfinductie in de spoel het grootst moet zijn wanneer de veranderingssnelheid van de stroom het grootst is, en tot nul moet dalen wanneer de verandering stopt. In feite is in de grafiek de EMF-curve van zelfinductie eL in het eerste kwartaal van de periode, uitgaande van de maximale waarde, gedaald tot nul (zie figuur 1).

Gedurende het volgende kwart van de periode neemt de stroom vanaf de maximale waarde af tot nul, maar de snelheid van de verandering neemt geleidelijk toe en is het grootst op het moment dat de stroom gelijk is aan nul. Dienovereenkomstig neemt de EMF van de zelfinductie gedurende dit kwart van de periode, die weer in de spoel verschijnt, geleidelijk toe en blijkt een maximum te zijn totdat de stroom gelijk wordt aan nul.

De richting van zelfinductie emf veranderde echter in de tegenovergestelde richting, aangezien de toename van de stroom in het eerste kwartaal van de periode in het tweede kwartaal werd vervangen door de afname ervan.

Circuit met inductantie

Als we de constructie van de curve van EMF van zelfinductie voortzetten, zijn we ervan overtuigd dat tijdens de periode van verandering van stroom in de spoel en EMF van zelfinductie erin een volledige periode van zijn verandering zal voltooien. De richting is bepaald De wet van Lenz: met een toename van de stroom, zal de emf van zelfinductie tegen de stroom in gericht zijn (het eerste en derde kwartaal van de periode), en met een afname van de stroom, integendeel, het valt ermee samen in richting ( het tweede en vierde kwartaal van de periode).

Daarom voorkomt de EMF van zelfinductie veroorzaakt door de wisselstroom zelf dat deze toeneemt, en integendeel, deze handhaaft deze tijdens het dalen.

Laten we nu kijken naar de grafiek van de spoelspanning (zie figuur 1). In deze grafiek wordt de sinusgolf van de klemspanning van de spoel weergegeven als gelijk aan en tegengesteld aan de sinusgolf van de zelfinductie-emf. Daarom is de spanning aan de klemmen van de spoel op elk moment gelijk en tegengesteld aan de EMF van zelfinductie die erin ontstaat. Deze spanning wordt gecreëerd door een dynamo en gaat de actie in het EMF-zelfinductiecircuit doven.

Daarom wordt in een inductor die is aangesloten op een wisselstroomcircuit weerstand gecreëerd wanneer er stroom vloeit. Maar aangezien een dergelijke weerstand uiteindelijk inductantie van de spoel veroorzaakt, wordt dit inductieve weerstand genoemd.

Inductieve weerstand wordt aangeduid met XL en wordt als weerstand gemeten in ohm.

De inductieve weerstand van het circuit is hoe groter, hoe groter huidige bronfrequentiecircuitvoeding en grotere circuitinductantie. Daarom is de inductieve weerstand van een circuit recht evenredig met de frequentie van de stroom en de inductantie van het circuit; wordt bepaald door de formule XL = ωL, waarbij ω — circulaire frequentie bepaald door het product 2πe... — circuitinductantie in n.

De wet van Ohm voor een wisselstroomcircuit met een inductieve weerstand klinkt dus: de hoeveelheid stroom is recht evenredig met de spanning en omgekeerd evenredig met de inductieve weerstand van NSi, d.w.z. I = U / XL, waarbij I en U de effectieve stroom- en spanningswaarden zijn en xL de inductieve weerstand van het circuit.

Gezien de grafieken van de stroomverandering in de spoel. EMF van zelfinductie en spanning op zijn terminals, we hebben erop gelet dat de verandering daarin vWaarden vallen niet samen in de tijd. Met andere woorden, de stroom-, spannings- en zelfinductie-EMF-sinusoïden bleken in de tijd ten opzichte van elkaar te zijn verschoven voor het circuit in kwestie. In AC-technologie wordt dit fenomeen gewoonlijk faseverschuiving genoemd.

Als twee variabele grootheden veranderen volgens dezelfde wet (in ons geval sinusvormig) met dezelfde perioden, tegelijkertijd hun maximale waarde bereiken in zowel voorwaartse als achterwaartse richting, en ook gelijktijdig afnemen tot nul, dan hebben dergelijke variabele grootheden dezelfde fasen of, zoals ze zeggen, match in fase.

Als voorbeeld toont figuur 3 fase-aangepaste stroom- en spanningscurven. Dergelijke fase-aanpassing nemen we altijd waar in een wisselstroomcircuit dat alleen uit actieve weerstand bestaat.

In het geval dat het circuit inductieve weerstands-, stroom- en spanningsfasen bevat, zoals te zien in Fig. 1 komen niet overeen, dat wil zeggen dat er een faseverschuiving is tussen deze variabelen. De stroomcurve lijkt in dit geval een kwart van de periode achter te lopen op de spanningscurve.

Daarom, wanneer een inductor is opgenomen in een AC-circuit, treedt er een faseverschuiving op tussen stroom en spanning in het circuit, en de stroom loopt een kwart van de periode achter op de spanning in fase... Dit betekent dat de maximale stroom een ​​kwart optreedt van de periode na het bereiken van de maximale spanning.

De EMF van de zelfinductie is in tegenfase met de spanning van de spoel en loopt een kwart van de periode achter op de stroom. In dit geval de periode van verandering van de stroom, de spanning, evenals de EMF van de zelfinductie verandert niet en blijft gelijk aan de veranderingsperiode van de spanning van de generator die het circuit voedt. De sinusvormige aard van de verandering in deze waarden blijft ook behouden.

Figuur 3. Fase-afstemming van stroom en spanning in een actief weerstandscircuit

Laten we nu het verschil begrijpen tussen een alternatorbelasting met actieve weerstand en belasting met zijn inductieve weerstand.

Wanneer een AC-circuit slechts één actieve weerstand bevat, wordt de energie van de stroombron geabsorbeerd in de actieve weerstand, verhitting van de draad.

Wanneer het circuit geen actieve weerstand bevat (we beschouwen het meestal als nul), maar alleen bestaat uit inductieve weerstand van de spoel, wordt de energie van de stroombron niet besteed aan het verwarmen van de draden, maar alleen aan het creëren van een EMF van zelfinductie , dat wil zeggen, het wordt de energie van het magnetische veld ... De wisselstroom verandert echter voortdurend, zowel in grootte als richting, en daarom, magnetisch veld de spoel verandert continu in de tijd met de huidige verandering. Tijdens het eerste kwart van de periode, wanneer de stroom toeneemt, ontvangt de schakeling energie van de stroombron en slaat deze op in het magnetische veld van de spoel. Maar zodra de stroom, die zijn maximum heeft bereikt, begint af te nemen, wordt deze in stand gehouden ten koste van de energie die is opgeslagen in het magnetische veld van de spoel door de emf van zelfinductie.

Daarom ontvangt de stroombron, die in het eerste kwartaal van de periode een deel van zijn energie aan het circuit heeft gegeven, deze in het tweede kwartaal terug van de spoel, die als een soort stroombron fungeert. Met andere woorden, een AC-circuit dat alleen inductieve weerstand bevat, verbruikt geen energie: in dit geval is er een energiefluctuatie tussen de bron en het circuit. Actieve weerstand daarentegen absorbeert alle energie die eraan wordt overgedragen vanuit de stroombron.

Een inductor zou, in tegenstelling tot een ohmse weerstand, inactief zijn ten opzichte van een AC-bron, d.w.z. reactief... Daarom wordt de inductieve weerstand van de spoel ook wel reactantie genoemd.

Stroomstijgingscurve bij het sluiten van een circuit met een inductantie — transiënten in elektrische circuits.

Eerder in dit draadje: Elektriciteit voor dummies / Grondbeginselen van elektrotechniek

Wat lezen anderen?

# 1 Gepost door: Alexander (4 maart 2010 17:45)

   
is de stroom in fase met de generator emf? En de waarde daalt?

#2 schreef: beheerder (7 maart 2010 16:35 uur)

   
In een AC-circuit dat alleen uit actieve weerstand bestaat, komen de stroom- en spanningsfasen overeen.
       

# 3 schreef: Alexander (10 maart 2010 09:37)

   
Waarom is de spanning gelijk en tegengesteld aan de EMF van de zelfinductie, immers op het moment dat de EMF van de zelfinductie maximaal is, is de EMF van de generator gelijk aan nul en kan deze spanning niet opwekken? Waar komt (de spanning) vandaan?

* In een circuit met slechts één inductor die geen actieve weerstand heeft, is de stroom die door het circuit vloeit in fase met de generator-emf (de emf die afhangt van de framepositie (in een gewone generator), niet de generatorspanning)?