AC inductor

Isaalang-alang ang isang circuit na naglalaman ng isang inductor at ipagpalagay na ang paglaban ng circuit, kabilang ang coil wire, ay napakaliit na maaari itong mapabayaan. Sa kasong ito, ang pagkonekta sa coil sa isang mapagkukunan ng direktang kasalukuyang ay magreresulta sa isang maikling circuit, kung saan, tulad ng alam, ang kasalukuyang sa circuit ay magiging napakalaki.

Iba ang sitwasyon kapag nakakonekta ang coil sa isang AC source. Sa kasong ito, walang nangyayaring short circuit. Ito ay nagpapakita. Ano ang pinipigilan ng isang inductor sa alternating current na dumadaan dito.

Ano ang kakanyahan ng paglaban na ito at paano ito nakondisyon?

Upang masagot ang tanong na ito, tandaan phenomenon ng self-induction… Anumang pagbabago sa kasalukuyang sa coil ay nagiging sanhi ng isang EMF ng self-induction na lumitaw dito, na pumipigil sa pagbabago sa kasalukuyang. Ang halaga ng EMF ng self-induction ay direktang proporsyonal sa ang inductance value ng coil at ang bilis ng pagbabago ng kasalukuyang nasa loob nito. Pero dahil alternating current patuloy na nagbabago Ang electromagnetic radiation para sa self-induction na patuloy na lumilitaw sa coil ay lumilikha ng paglaban sa alternating current.

Upang maunawaan ang mga prosesong nagaganap sa alternating kasalukuyang circuits gamit ang inductor, tingnan ang graph.Ang Figure 1 ay nagpapakita ng mga hubog na linya na nagpapakilala, ayon sa pagkakabanggit, ang marka sa circuit, ang boltahe sa coil at ang emf ng self-induction na nagaganap dito. Siguraduhin natin na tama ang mga ginawa sa figure.

AC circuit na may inductor

Mula sa sandaling t = 0, iyon ay, mula sa unang sandali ng pagmamasid sa kasalukuyang, nagsisimula itong tumaas nang mabilis, ngunit habang lumalapit ito sa pinakamataas na halaga nito, bumababa ang rate ng pagtaas ng kasalukuyang. Sa sandaling naabot ng kasalukuyang ang pinakamataas na halaga nito, ang rate ng pagbabago nito ay naging katumbas ng zero, iyon ay, tumigil ang kasalukuyang pagbabago. Pagkatapos ang kasalukuyang sa simula ay nagsimula nang dahan-dahan at pagkatapos ay mabilis na bumaba, at pagkatapos ng ikalawang quarter ng panahon ay bumaba ito sa zero. Ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang sa quarter na ito ng panahon, na tumataas mula sa bullet, ay umabot sa pinakamataas na halaga kapag ang kasalukuyang ay naging katumbas ng zero.

Figure 2. Ang likas na katangian ng mga pagbabago sa kasalukuyang sa paglipas ng panahon, depende sa magnitude ng kasalukuyang

Mula sa mga konstruksyon sa Figure 2, makikita na kapag ang kasalukuyang kurba ay dumaan sa axis ng oras, ang kasalukuyang pagtaas sa isang maikling yugto ng panahon T higit pa kaysa sa parehong yugto ng panahon kapag ang kasalukuyang kurba ay umabot sa tuktok nito.

Samakatuwid, ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang bumababa habang tumataas ang kasalukuyang at tumataas habang bumababa ang kasalukuyang, anuman ang direksyon ng kasalukuyang sa circuit.

Malinaw na ang emf ng self-inductance sa coil ay dapat na pinakamalaki kapag ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang ay pinakamalaki, at bumaba sa zero kapag ang pagbabago nito ay tumigil. Sa katunayan, sa graph, ang EMF curve ng self-induction eL sa unang quarter ng panahon, simula sa pinakamataas na halaga, nahulog ito sa zero (tingnan ang Fig. 1).

Sa susunod na quarter ng panahon, ang kasalukuyang mula sa pinakamataas na halaga ay bumababa sa zero, ngunit ang rate ng pagbabago nito ay unti-unting tumataas at pinakamalaki sa sandaling ang kasalukuyang ay katumbas ng zero. Alinsunod dito, ang EMF ng self-induction sa quarter na ito ng panahon, na lumilitaw muli sa coil, ay unti-unting tumataas at lumalabas na isang maximum hanggang sa ang kasalukuyang maging katumbas ng zero.

Gayunpaman, ang direksyon ng self-induction emf ay nagbago sa kabaligtaran na direksyon, dahil ang pagtaas ng kasalukuyang sa unang quarter ng panahon ay pinalitan sa ikalawang quarter ng pagbaba nito.

Circuit na may inductance

Ang pagpapatuloy ng karagdagang pagtatayo ng curve ng EMF ng self-induction, kami ay kumbinsido na sa panahon ng pagbabago ng kasalukuyang sa coil at EMF ng self-induction sa loob nito ay makumpleto ang isang buong panahon ng pagbabago nito. Natukoy ang direksyon nito Batas ni Lenz: na may pagtaas sa kasalukuyang, ang emf ng self-induction ay ididirekta laban sa kasalukuyang (sa una at ikatlong quarter ng panahon), at sa isang pagbawas sa kasalukuyang, sa kabaligtaran, ito ay kasabay nito sa direksyon ( ang ikalawa at ikaapat na quarter ng panahon).

Samakatuwid, ang EMF ng self-induction na dulot ng alternating current mismo ay pumipigil sa pagtaas nito, at, sa kabaligtaran, pinapanatili ito kapag bumababa.

Bumaling tayo ngayon sa graph ng boltahe ng coil (tingnan ang Fig. 1). Sa graph na ito, ang sine wave ng coil terminal voltage ay ipinapakita na pantay at kabaligtaran sa sine wave ng self-inductance emf. Samakatuwid, ang boltahe sa mga terminal ng coil sa anumang sandali ng oras ay katumbas at kabaligtaran sa EMF ng self-induction na nagmumula dito. Ang boltahe na ito ay nilikha ng isang alternator at napupunta upang pawiin ang aksyon sa EMF self-induction circuit.

Samakatuwid, sa isang inductor na konektado sa isang AC circuit, ang paglaban ay nilikha kapag ang kasalukuyang daloy. Ngunit dahil ang gayong paglaban sa kalaunan ay nagpapahiwatig ng inductance ng coil, kung gayon ito ay tinatawag na inductive resistance.

Ang inductive resistance ay tinutukoy ng XL at sinusukat, bilang isang pagtutol, sa ohms.

Ang inductive resistance ng circuit ay mas malaki, mas malaki kasalukuyang dalas ng pinagmulansupply ng circuit at higit na circuit inductance. Samakatuwid, ang inductive resistance ng isang circuit ay direktang proporsyonal sa dalas ng kasalukuyang at ang inductance ng circuit; ay tinutukoy ng formula XL = ωL, kung saan ω — circular frequency na tinutukoy ng produkto 2πe… — circuit inductance sa n.

Batas ng Ohm para sa isang AC circuit na naglalaman ng inductive resistance sounds Kaya: ang halaga ng kasalukuyang ay direktang proporsyonal sa boltahe at inversely proporsyonal sa inductive resistance ng NSi, i.e. I = U / XL, kung saan ang I at U ay ang epektibong kasalukuyang at mga halaga ng boltahe, at ang xL ay ang inductive resistance ng circuit.

Isinasaalang-alang ang mga graph ng pagbabago ng kasalukuyang sa likid. EMF ng self-induction at boltahe sa mga terminal nito, binigyan namin ng pansin ang katotohanan na ang pagbabago sa mga ito vValues ​​ay hindi nag-tutugma sa oras. Sa madaling salita, ang kasalukuyang, boltahe at self-induction na EMF sinusoids ay naging time-shifted na may kaugnayan sa bawat isa para sa circuit na isinasaalang-alang. Sa teknolohiya ng AC, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay karaniwang tinatawag na phase shift.

Kung ang dalawang variable na dami ay nagbabago ayon sa parehong batas (sa aming kaso sinusoidal) na may parehong mga panahon, sabay-sabay na maabot ang kanilang pinakamataas na halaga sa parehong pasulong at pabalik na direksyon, at sabay-sabay na bumaba sa zero, kung gayon ang mga variable na dami ay may parehong mga phase o, sabi nga nila, match in phase.

Bilang halimbawa, ang Figure 3 ay nagpapakita ng phase-matched current at boltahe curve. Palagi naming inoobserbahan ang ganitong pagtutugma ng phase sa isang AC circuit na binubuo lamang ng aktibong paglaban.

Sa kaso kung saan ang circuit ay naglalaman ng inductive resistance, kasalukuyang at boltahe na mga phase, tulad ng nakikita sa Fig. 1 ay hindi tumutugma, iyon ay, mayroong isang phase shift sa pagitan ng mga variable na ito. Ang kasalukuyang curve sa kasong ito ay tila nahuhuli sa kurba ng boltahe sa pamamagitan ng isang-kapat ng panahon.

Samakatuwid, kapag ang isang inductor ay kasama sa isang AC circuit, ang isang phase shift sa pagitan ng kasalukuyang at boltahe ay nangyayari sa circuit, at ang kasalukuyang lags ang boltahe sa phase sa pamamagitan ng isang-kapat ng panahon... Nangangahulugan ito na ang maximum na kasalukuyang nangyayari sa isang quarter ng panahon pagkatapos maabot ang pinakamataas na boltahe.

Ang EMF ng self-induction ay nasa antiphase na may boltahe ng coil, nahuhuli sa kasalukuyang sa pamamagitan ng isang-kapat ng panahon. Sa kasong ito, ang panahon ng pagbabago ng kasalukuyang, ang boltahe, pati na rin ang EMF ng Ang self-induction ay hindi nagbabago at nananatiling katumbas ng panahon ng pagbabago ng boltahe ng generator na nagpapakain sa circuit. Ang sinusoidal na kalikasan ng pagbabago sa mga halagang ito ay napanatili din.

Figure 3. Phase matching ng kasalukuyang at boltahe sa isang aktibong circuit ng paglaban

Unawain natin ngayon ang pagkakaiba sa pagitan ng alternator load na may aktibong resistensya at load na may inductive resistance nito.

Kapag ang isang AC circuit ay naglalaman lamang ng isang aktibong paglaban, kung gayon ang enerhiya ng kasalukuyang pinagmumulan ay nasisipsip sa aktibong paglaban, pag-init ng wire.

Kapag ang circuit ay hindi naglalaman ng aktibong paglaban (karaniwan nating itinuturing itong zero), ngunit binubuo lamang ng inductive resistance ng coil, ang enerhiya ng kasalukuyang mapagkukunan ay ginugol hindi sa pag-init ng mga wire, ngunit sa paglikha lamang ng isang EMF ng self-induction. , iyon ay, ito ay nagiging enerhiya ng magnetic field ... Ang alternating current, gayunpaman, ay patuloy na nagbabago pareho sa magnitude at direksyon, at samakatuwid, magnetic field ang likid ay patuloy na nagbabago sa oras kasama ang kasalukuyang pagbabago. Sa unang quarter ng panahon, kapag ang kasalukuyang ay tumataas, ang circuit ay tumatanggap ng enerhiya mula sa kasalukuyang pinagmulan at iniimbak ito sa magnetic field ng coil. Ngunit sa sandaling ang kasalukuyang, na umabot sa pinakamataas nito, ay nagsisimulang bumaba, ito ay pinananatili sa gastos ng enerhiya na nakaimbak sa magnetic field ng coil ng emf ng self-induction.

Samakatuwid, ang kasalukuyang pinagmumulan, na nagbigay ng ilan sa enerhiya nito sa circuit sa unang quarter ng panahon, ay tinatanggap ito pabalik mula sa coil sa ikalawang quarter, na gumaganap bilang isang uri ng kasalukuyang pinagmulan. Sa madaling salita, ang isang AC circuit na naglalaman lamang ng inductive resistance ay hindi kumonsumo ng enerhiya: sa kasong ito, mayroong isang pagbabago-bago ng enerhiya sa pagitan ng pinagmulan at ng circuit. Ang aktibong paglaban, sa kabaligtaran, ay sumisipsip ng lahat ng enerhiya na inilipat dito mula sa kasalukuyang mapagkukunan.

Ang isang inductor, hindi tulad ng isang ohmic resistance, ay sinasabing hindi aktibo na may paggalang sa isang AC source, i.e. reactive... Samakatuwid, ang inductive resistance ng coil ay tinatawag ding reactance.

Kasalukuyang pagtaas ng curve kapag isinasara ang isang circuit na naglalaman ng inductance - lumilipas sa mga de-koryenteng circuit.

Mas maaga sa thread na ito: Elektrisidad para sa mga dummies / Mga pangunahing kaalaman sa electrical engineering

Ano ang binabasa ng iba?

# 1 Nai-post ni: Alexander (Marso 4, 2010 5:45 PM)

   
nasa phase ba ang kasalukuyang sa generator emf? At bumababa ang halaga nito?

#2 wrote: tagapangasiwa (Mar 7, 2010 4:35 pm)

   
Sa isang AC circuit na binubuo lamang ng aktibong paglaban, tumutugma ang kasalukuyang at boltahe na mga phase.
       

# 3 wrote: Alexander (Marso 10, 2010 09:37)

   
Bakit ang boltahe ay katumbas at kabaligtaran sa EMF ng self-induction, pagkatapos ng lahat, sa sandaling ang EMF ng self-induction ay maximum, ang EMF ng generator ay katumbas ng zero at hindi maaaring lumikha ng boltahe na ito? Saan nanggagaling (ang tensyon)?

* Sa isang circuit na may isang inductor lamang na walang aktibong resistensya, ang kasalukuyang dumadaloy sa circuit ay kasabay ng generator emf (ang emf na nakasalalay sa posisyon ng frame (sa isang regular na generator), hindi ang boltahe ng generator)?