/ Induktivna reakcija - Reakcija induktora

Induktivna reakcija - Reaktansa induktora

induktori

Do sada smo gledali na ponašanjeinduktori spojeni na DC napajanja i nadamo se do sada znamo da kada se DC napon primjenjuje preko induktora, rast struje kroz njega nije trenutak, nego se određuje induktorima ili povratnom emf vrijednosti.

Također smo vidjeli da se struja induktora nastavljada se podigne sve dok ne dostigne maksimalno stanje stabilnog stanja nakon pet vremenskih konstanti. Maksimalna struja koja teče kroz induktivni svitak ograničena je samo na otpornički dio namotaja zavojnica u Ohmima, a kao što znamo iz Ohmovog zakona, to se određuje omjerom napona nad strujom, V / R.

Kada se primjeni izmjenični ili izmjenični naponpreko induktora protok struje kroz njega ponaša se vrlo različito od primijenjenog istosmjernog napona. Učinak sinusoidnog napajanja stvara faznu razliku između napona i strujnih valnih oblika. Sada u izmjeničnom strujnom krugu, suprotstavljanje trenutnom protoku kroz namotaje zavojnica ne ovisi samo o induktivnosti zavojnice, nego io frekvenciji AC valnog oblika.

Suprotnost struji koja teče kroz zavojnicu u izmjeničnom strujnom krugu određena je otpornošću na izmjeničnu struju, poznatijom kao otpor (Z), kruga. No, otpor je uvijek povezan s DC krugova tako da se razlikuju DC otpor od AC otpornost pojam induktivni otpor općenito se koristi.

Kao i otpor, vrijednost reaktancije se također mjeri u Ohm-u, ali se daje simbol X, (veliko slovo "X"), kako bi se razlikovala od čisto otporničke vrijednosti.

Kao komponenta za koju smo zainteresirani jeinduktor, reaktancija induktora se stoga naziva "induktivna reaktansa". Drugim riječima, električni otpor induktora kada se koristi u strujnom krugu izmjenične struje se zove Induktivna reakcija.

Induktivna reakcija kojoj je dana oznaka XL, je svojstvo u strujnom krugu koji se protivi promjeni struje. U našim tutorijalima o kondenzatorima u AC Circuits, vidjeli smo da je u čisto kapacitivnom krugu struja IC "Vodi" napon za 90o, U čisto induktivnom izmjeničnom strujnom krugu točno je suprotno, struja IL “LAGS” je primijenjeni napon za 90o, ili (π / 2 rads).

Krug AC induktora

induktor u izmjeničnom strujnom krugu

U čisto induktivnom krugu iznad,induktor je spojen izravno preko napajanja izmjeničnom strujom. Kako se opskrbni napon povećava i smanjuje s frekvencijom, samo-inducirana povratna emf također raste i smanjuje se u svitku u odnosu na ovu promjenu.

Znamo da je ovo samoinducirano emf izravnoproporcionalno brzini promjene struje kroz zavojnicu i najveća je kada napon napajanja prelazi iz svog pozitivnog polu-ciklusa u njegov negativni polu-ciklus ili obrnuto u točkama,o i 180o duž sinusnog vala.

Prema tome, minimalna stopa promjeneNapon se javlja kada AC sinusni val prelazi na maksimalnoj ili minimalnoj vršnoj naponskoj razini. Na tim položajima u ciklusu struja maksimalne ili minimalne struje prolaze kroz krug induktora i to je prikazano ispod.

Dijagram faznog induktora izmjenične struje

fazni dijagram induktora

Ovi valni oblici napona i struje pokazuju da za potpuno induktivni krug struja zaostaje za naponom za 90o, Isto tako, možemo reći da napon vodi struju za 90 °o, U svakom slučaju, opći izraz je da je trenutni zaostatak prikazan na vektorskom dijagramu. Ovdje su vektor struje i naponski vektor prikazani pomaknuti za 90o. Struja zaostaje za naponom.

Također možemo napisati ovu tvrdnju kao, VL = 0o i jaL = -90o s obzirom na napon, VL, Ako je valni oblik napona klasificiran kao sinusni val, tada je struja, IL može se klasificirati kao negativni kosinus i možemo definirati vrijednost struje u bilo kojem trenutku u vremenu kao:

trenutna struja induktora

Gdje: ω je u radijanima u sekundi, a t je u sekundama.

Budući da struja uvijek zaostaje za naponom od 90 °o u čisto induktivnom krugu, možemo pronaći fazu struje znajući fazu napona ili obratno. Dakle, ako znamo vrijednost VL, onda jaL mora zaostati za 90o, Isto tako, ako znamo vrijednost IL zatim VL stoga mora voditi 90o, Tada će taj omjer napona i struje u induktivnom krugu proizvesti jednadžbu koja definira Induktivna reakcija, xL zavojnice.

Induktivna reakcija

induktivna reaktancija

Gornju jednadžbu za induktivnu reaktanciju možemo prepisati u poznatiji oblik koji koristi uobičajenu frekvenciju opskrbe umjesto ugaone frekvencije u radijanima, ω i to je kao

jednadžba induktivne reaktancije

Gdje: ƒ je frekvencija i L je induktivnost zavojnice i 2πƒ = ω.

Iz gornje jednadžbe za induktivnu reaktanciju može se vidjeti da je bilo koja od Frekvencija ili induktanca povećala se i ukupna vrijednost induktivne reaktance. Kako se frekvencija približava beskonačnosti, reaktancija induktora bi se također povećala do beskonačnosti, djelujući kao otvoreni krug.

Međutim, kako se frekvencija približava nuli ili DC, reaktancija induktora bi se smanjila na nulu, djelujući kao kratki spoj. To znači da je induktivna reaktancija "proporcionalna" frekvenciji.

Drugim riječima, induktivna reaktansa raste s učestalošću koja rezultira XL male na niskim frekvencijama i XL na visokim frekvencijama i to je prikazano na sljedećem grafikonu:

Induktivna reakcija na frekvenciju

reaktancija prema frekvenciji

Nagib pokazuje da se "induktivna reaktansa" induktora povećava kako se povećava frekvencija napajanja.

Stoga Induktivna reakcija je proporcionalno učestalosti davanja: (XL α ƒ)

Tada možemo vidjeti da u DC induktor ima nultu reaktanciju (kratki spoj), pri visokim frekvencijama induktor ima beskonačnu reaktanciju (otvoreni krug).

Primjer induktivne reakcije br

Svitak induktiviteta 150mH i nulti otpor spojeni su preko 100V, 50Hz napajanja. Izračunajte induktivnu reaktanciju svitka i struju koja teče kroz nju.

primjer induktivne reaktanse

Napajanje izmjeničnom strujom preko kruga LR serije

Do sada smo smatrali čisto induktivnimzavojnice, ali je nemoguće imati čistu induktivnost jer će svi svici, releji ili solenoidi imati određenu količinu otpora, bez obzira na to koliko su mali spojevi zavoja žica koje se koriste. Tada možemo uzeti u obzir našu jednostavnu zavojnicu kao otpor u seriji s induktivnošću.

U izmjeničnom strujnom krugu koji sadrži i induktivnost, L i otpor, R napon, V bit će phasor zbroj dva komponentna naponaR i VL, To znači da će struja koja teče kroz zavojnicu i dalje zaostajati za naponom, ali za količinu manju od 90o ovisno o vrijednostima VR i VL.

Novi fazni kut između napona i struje poznat je kao fazni kut kruga i dan je grčki simbol phi, Φ.

Biti u stanju proizvesti vektorski dijagrammora se pronaći odnos između napona i struje, referentne ili zajedničke komponente. U serijski spojenom R-L krugu struja je uobičajena kao što ista struja teče kroz svaku komponentu. Vektor ove referentne količine općenito se crta vodoravno s lijeva na desno.

Iz naših tutorijala o otpornicima i kondenzatorima znamo da su struja i napon u otpornom strujnom krugu i "u fazi" i stoga vektorR je nacrtana na skali trenutne ili referentne linije.

Također znamo odozgo da struja "zaostaje" za naponom u čisto induktivnom krugu i stoga vektoru, VL je nacrtano 90o ispred trenutne reference i na istoj skali kao VR i to je prikazano ispod.

Krug LR serije AC

Serija krugova lr

Na vektorskom dijagramu iznad može se vidjeti dalinija OB predstavlja trenutnu referentnu liniju, linija OA je napon otporničke komponente i koja je u fazi s strujom. Linija OC pokazuje induktivni napon 90o ispred struje, stoga se može vidjeti da struja zaostaje za naponom od 90 °o, Linija OD nam daje rezultantni ili naponski napon preko kruga. Naponski trokut je izveden iz Pitagorina teorema i dan je kao:

rl serija izmjeničnih strujnih krugova

U jednosmjernom krugu, omjer napona i struje naziva se otpor. Međutim, u strujnom krugu izmjeničnog napona ovaj omjer je poznat kao otpor, Z s jedinicama ponovno u Ohmima. Impedancija je ukupni otpor strujnom toku u "izmjeničnom strujnom krugu" koji sadrži otpor i induktivnu reaktanciju.

Ako podijelimo strane naponskog trokutaiznad struje dobiva se drugi trokut čije strane predstavljaju otpor, reaktanciju i impedanciju svitka. Ovaj novi trokut naziva se "Impedancijski trokut"

Trokut impedancije

impedancijski trokut

Primjer induktivne reakcije br

Solenoidna zavojnica ima otpor od 30 Ohma i induktivnost od 0,5 H. Ako struja koja teče kroz zavojnicu iznosi 4 A. Izračunati,

a) Napon napajanja ako je frekvencija 50 Hz.

50Hz napon napajanja

b) fazni kut između napona i struje.

fazni kut

Power Triangle AC Inductor

Postoji još jedna vrsta konfiguracije trokuta koju možemo koristiti za induktivni krug i to je "Power Triangle". Snaga u induktivnom krugu je poznata kao Reaktivna snaga ili volt-amperi reaktivni, simbol var koja se mjeri u volt-amperima. U krugu izmjenične struje serije RL, struja zaostaje za napon napajanja za kut odo.

U čisto induktivnom izmjeničnom krugu struja će biti izvan faze za punih 90o do napona napajanja. Kao takva, ukupna reaktivna snaga koju troši zavojnica bit će jednaka nuli jer se svaka potrošena snaga poništava generiranom samo-induciranom emf snagom. Drugim riječima, neto snaga u vatima koju troši čisti induktor na kraju jednog potpunog ciklusa je nula, budući da je energija uzeta iz opskrbe i vraća joj se.

Reaktivna snaga (Q) svitka može se dati kao: I2 x XL (slično kao I2R u DC krugu). Tada su tri strane trokuta snage u izmjeničnom strujnom krugu predstavljene prividnom snagom, (S), stvarnom snagom, (P) i jalovom snagom, (Q) kako je prikazano.

Power Triangle

trokut snage

Imajte na umu da će stvarni induktor ili svitak trošiti snagu u vatima zbog otpora namota koji stvaraju impedanciju, Z.

Komentari (0)
Dodaj komentar