AC induktor

Tekintsünk egy tekercset tartalmazó áramkört, és tegyük fel, hogy az áramkör ellenállása, beleértve a tekercsvezetéket is, olyan kicsi, hogy elhanyagolható. Ebben az esetben a tekercs egyenáram-forráshoz való csatlakoztatása rövidzárlatot eredményezne, amelyben, mint ismeretes, az áramkörben lévő áram nagyon nagy lenne.

Más a helyzet, ha a tekercs váltóáramú forráshoz van csatlakoztatva. Ebben az esetben nem lép fel rövidzárlat. Ez megmutatja. Mit tud ellenállni az induktor a rajta áthaladó váltóáramnak?

Mi ennek az ellenállásnak a lényege és hogyan kondicionálható?

A kérdés megválaszolásához emlékezzen önindukció jelensége… Bármilyen áramváltozás a tekercsben önindukciós EMF megjelenését okozza benne, ami megakadályozza az áram változását. Az önindukció EMF értéke egyenesen arányos a tekercs induktivitás értéke és a benne lévő áram változási sebessége. De azóta váltakozó áram folyamatosan változik A tekercsben folyamatosan megjelenő önindukciós elektromágneses sugárzás váltakozó árammal szembeni ellenállást hoz létre.

Megérteni a benne zajló folyamatokat váltakozó áramú áramkörök az induktorral, lásd a grafikont.Az 1. ábrán görbe vonalak láthatók, amelyek az áramkörben lévő jelet, a tekercs feszültségét és a benne előforduló önindukció emf-jét jellemzik. Ügyeljünk arra, hogy az ábrán készült konstrukciók helyesek legyenek.

AC áramkör induktorral

Attól a pillanattól kezdve, hogy t = 0, vagyis az áram megfigyelésének kezdeti pillanatától kezdődően gyorsan növekedni kezd, de ahogy közeledik maximális értékéhez, az áram növekedési sebessége csökken. Abban a pillanatban, amikor az áram elérte a maximális értékét, változásának sebessége pillanatnyilag nullával egyenlő, vagyis az áramváltozás leállt. Aztán az áram kezdetben lassan megindult, majd gyorsan csökkent, majd a periódus második negyede után nullára süllyedt. Az áram változási sebessége a periódus ezen negyedében, a golyótól növekszik, akkor éri el a legmagasabb értéket, amikor az áram egyenlővé válik nullával.

2. ábra Az áram időbeli változásának jellege az áram nagyságától függően

A 2. ábra konstrukcióiból látható, hogy amikor az áramgörbe áthalad az időtengelyen, az áramerősség egy rövid T időtartam alatt jobban növekszik, mint ugyanabban az időszakban, amikor az áramgörbe eléri a csúcspontját.

Ezért az áram változásának sebessége az áram növekedésével csökken, az áram csökkenésével pedig nő, függetlenül az áramkörben lévő áram irányától.

Nyilvánvaló, hogy a tekercsben lévő öninduktivitás emf-jének a legnagyobbnak kell lennie, ha az áram változási sebessége a legnagyobb, és nullára kell csökkennie, amikor a változás megszűnik. Valójában a grafikonon az eL önindukció EMF görbéje az időszak első negyedében a maximális értéktől kezdve nullára esett (lásd 1. ábra).

Az időszak következő negyedében az áramerősség a maximális értékről nullára csökken, de változásának sebessége fokozatosan növekszik, és abban a pillanatban a legnagyobb, amikor az áram egyenlő nullával. Ennek megfelelően az időszak ezen negyedében az önindukció EMF-je, amely ismét megjelenik a tekercsben, fokozatosan növekszik, és maximumnak bizonyul, amíg az áram egyenlővé nem válik nullával.

Az önindukciós emf iránya azonban az ellenkező irányba változott, mivel az időszak első negyedévében az áramerősség növekedését a második negyedévben annak csökkenése váltotta fel.

Áramkör induktivitással

Folytatva az önindukció EMF görbéjének felépítését, meg vagyunk győződve arról, hogy a tekercsben lévő áram és az önindukció EMF változásának periódusa alatt a változás teljes periódusa lezajlik. Iránya meghatározott Lenz törvénye: az áramerősség növekedésével az önindukció emf-je az áram ellen irányul (az időszak első és harmadik negyede), az áram csökkenésével pedig éppen ellenkezőleg, egybeesik vele (az időszak első és harmadik negyede) az időszak második és negyedik negyede).

Ezért maga a váltakozó áram által okozott önindukció EMF megakadályozza annak növekedését, és éppen ellenkezőleg, leereszkedéskor fenntartja.

Térjünk most át a tekercsfeszültség grafikonjára (lásd 1. ábra). Ezen a grafikonon a tekercs kapocsfeszültségének szinuszhulláma egyenlő és ellentétes az öninduktivitás emf szinuszhullámával. Ezért a tekercs kivezetésein a feszültség bármely pillanatban egyenlő és ellentétes a benne fellépő önindukció EMF-jével. Ezt a feszültséget egy generátor hozza létre, és az EMF önindukciós áramkör működését kioltja.

Ezért a váltakozó áramú áramkörhöz csatlakoztatott tekercsben ellenállás jön létre, amikor áram folyik. De mivel az ilyen ellenállás végül indukálja a tekercs induktivitását, ezt induktív ellenállásnak nevezik.

Az induktív ellenállást XL-lel jelöljük, és ellenállásként mérjük ohmban.

Az áramkör induktív ellenállása minél nagyobb, annál nagyobb áramforrás frekvenciájaáramköri táplálás és nagyobb áramköri induktivitás. Ezért az áramkör induktív ellenállása egyenesen arányos az áram frekvenciájával és az áramkör induktivitásával; az XL = ωL képlet határozza meg, ahol ω — 2πe szorzat által meghatározott körfrekvencia… — áramköri induktivitás n-ben.

Ohm törvénye induktív ellenállást tartalmazó váltóáramú áramkörhöz hangok Így: az áram nagysága egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az NSi induktív ellenállásával, azaz. I = U / XL, ahol I és U az effektív áram- és feszültségértékek, xL pedig az áramkör induktív ellenállása.

Figyelembe véve a tekercsben lévő áram változásának grafikonjait. Az önindukció EMF és a feszültség a kapcsainál, figyelmet fordítottunk arra, hogy ezekben a vértékekben bekövetkező változás időben ne essen egybe. Más szóval, az áram, a feszültség és az önindukciós EMF szinuszok egymáshoz képest időben eltoltnak bizonyultak a vizsgált áramkörben. Az AC technológiában ezt a jelenséget általában fáziseltolódásnak nevezik.

Ha két változó mennyiség ugyanazon törvény szerint (esetünkben szinuszosan) azonos periódusokkal változik, egyszerre éri el maximális értékét előre és hátrafelé, és egyidejűleg nullára csökken, akkor az ilyen változó mennyiségek azonos fázisúak, ill. ahogy mondani szokták, egyezés fázisban.

Példaként a 3. ábra fázisillesztett áram- és feszültséggörbéket mutat be. Mindig megfigyeljük az ilyen fázisillesztést olyan AC áramkörben, amely csak aktív ellenállásból áll.

Abban az esetben, ha az áramkör induktív ellenállást, áram- és feszültségfázisokat tartalmaz, amint az az ábrán látható. 1 nem egyezik, azaz fáziseltolódás van ezen változók között. Az áramgörbe ebben az esetben úgy tűnik, hogy a periódus negyedével elmarad a feszültséggörbétől.

Ezért ha egy induktort egy váltóáramú áramkörbe beépítenek, az áramkörben fáziseltolódás következik be az áram és a feszültség között, és az áram a periódus negyedével lemarad a fázis feszültségétől... Ez azt jelenti, hogy a maximális áramerősség negyedében lép fel a maximális feszültség elérését követő időszakból.

Az önindukció EMF-je ellenfázisban van a tekercs feszültségével, a periódus negyedével lemaradva az áramtól, ebben az esetben az áram változási periódusa, a feszültség, valamint a tekercs EMF-je. az önindukció nem változik, és egyenlő marad az áramkört tápláló generátor feszültségváltozásának periódusával. Ezen értékek változásának szinuszos jellege is megmarad.

3. ábra: Az áram és a feszültség fázisillesztése aktív ellenállási áramkörben

Most értsük meg, mi a különbség az aktív ellenállású generátorterhelés és az induktív ellenállású terhelés között.

Ha egy váltakozó áramú áramkör csak egy aktív ellenállást tartalmaz, akkor az áramforrás energiája elnyelődik az aktív ellenállásban, a vezeték melegítése.

Ha az áramkör nem tartalmaz aktív ellenállást (általában nullának tekintjük), hanem csak a tekercs induktív ellenállásából áll, az áramforrás energiáját nem a vezetékek melegítésére fordítják, hanem csak az önindukciós EMF létrehozására. , azaz a mágneses tér energiájává válik... A váltakozó áram azonban mind nagyságrendben, mind irányban folyamatosan változik, ezért mágneses mező a tekercs időben folyamatosan változik az áram változásával. Az időszak első negyedében, amikor az áramerősség növekszik, az áramkör energiát kap az áramforrástól, és azt a tekercs mágneses mezőjében tárolja. De amint az áramerősség, elérve a maximumot, csökkenni kezd, a tekercs mágneses mezőjében tárolt energia rovására az önindukció emf-je tartja fenn.

Ezért az áramforrás, miután a periódus első negyedében energiájának egy részét az áramkörnek adta, a második negyedévben visszakapja azt a tekercstől, amely egyfajta áramforrásként működik. Más szóval, a csak induktív ellenállást tartalmazó AC áramkör nem fogyaszt energiát: ebben az esetben energiaingadozás lép fel a forrás és az áramkör között. Az aktív ellenállás éppen ellenkezőleg, elnyeli az áramforrásból átadott összes energiát.

Az induktivitás az ohmos ellenállással ellentétben inaktívnak mondható a váltakozó áramú forráshoz képest, pl. reaktív... Ezért a tekercs induktív ellenállását reaktanciának is nevezik.

Áramemelkedési görbe egy induktivitást tartalmazó áramkör zárásakor — tranziensek az elektromos áramkörökben.

Korábban ebben a témában: Áram a bábuknak / Az elektrotechnika alapjai

Mit olvasnak mások?

# 1 Írta: Alexander (2010. március 4. 17:45)

   
fázisban van az áram a generátor emf-ével? És az értéke csökken?

#2 írta: adminisztrátor (2010. március 7. 16:35)

   
Egy csak aktív ellenállásból álló AC áramkörben az áram és a feszültség fázisa megegyezik.
       

# 3 írta: Alexander (2010. március 10. 09:37)

   
Miért egyenlő és ellentétes a feszültség az önindukció EMF-jével, végül is abban a pillanatban, amikor az önindukció EMF-je maximális, a generátor EMF-je nulla, és nem tudja létrehozni ezt a feszültséget? Honnan (a feszültség)?

* Egy olyan áramkörben, amelynek csak egy induktivitása van, és nincs aktív ellenállása, az áramkörön átfolyó áram fázisban van a generátor emf-ével (az emf, amely a keret helyzetétől függ (egy normál generátornál), nem a generátor feszültsége)?