AC induktorius

Apsvarstykite grandinę, kurioje yra induktorius, ir tarkime, kad grandinės varža, įskaitant ritės laidą, yra tokia maža, kad ją galima nepaisyti. Šiuo atveju, prijungus ritę prie nuolatinės srovės šaltinio, įvyktų trumpasis jungimas, kurio metu, kaip žinoma, srovė grandinėje būtų labai didelė.

Situacija kitokia, kai ritė yra prijungta prie kintamosios srovės šaltinio. Šiuo atveju trumpasis jungimas neįvyksta. Tai parodo. Ką induktorius priešinasi kintamajai srovei, einančiai per jį.

Kokia šio pasipriešinimo esmė ir kaip ji sąlygojama?

Norėdami atsakyti į šį klausimą, prisiminkite saviindukcijos reiškinys… Bet koks srovės pokytis ritėje sukelia savaiminės indukcijos EML, kuris neleidžia keisti srovės. Saviindukcijos EML vertė yra tiesiogiai proporcinga ritės induktyvumo vertė ir jame esančios srovės kitimo greitis. Bet kadangi kintamoji srovė nuolat keičiasi Ritėje nuolat atsirandanti saviindukcijai skirta elektromagnetinė spinduliuotė sukuria atsparumą kintamajai srovei.

Suprasti vykstančius procesus kintamosios srovės grandinės su induktoriumi, žr. grafiką.1 paveiksle pavaizduotos lenktos linijos, atitinkamai apibūdinančios ženklą grandinėje, įtampą ritėje ir joje vykstančią saviindukcijos emf. Įsitikinkite, kad paveiksle padarytos konstrukcijos yra teisingos.

Kintamosios srovės grandinė su induktoriumi

Nuo momento, kai t = 0, tai yra nuo pradinio srovės stebėjimo momento, ji pradeda sparčiai didėti, tačiau artėjant prie didžiausios vertės, srovės didėjimo greitis mažėja. Tuo metu, kai srovė pasiekė didžiausią vertę, jos kitimo greitis akimirksniu tapo lygus nuliui, tai yra, srovės pokytis sustojo. Tada srovė iš pradžių pradėjo lėtai, o vėliau greitai sumažėjo, o po antrojo laikotarpio ketvirčio nukrito iki nulio. Srovės kitimo greitis per šį laikotarpio ketvirtį, didėjant nuo kulkos, pasiekia didžiausią reikšmę, kai srovė tampa lygi nuliui.

2 pav. Srovės pokyčių pobūdis laikui bėgant, priklausomai nuo srovės dydžio

Iš 2 paveiksle pateiktų konstrukcijų matyti, kad srovės kreivei einant per laiko ašį, srovė per trumpą laiko tarpą T didėja daugiau nei per tą patį laikotarpį, kai srovės kreivė pasiekia piką.

Todėl srovės kitimo greitis mažėja didėjant srovei ir didėja, kai srovė mažėja, nepriklausomai nuo srovės krypties grandinėje.

Akivaizdu, kad saviinduktyvumo emf ritėje turi būti didžiausias, kai srovės kitimo greitis didžiausias, ir mažėti iki nulio, kai jo kitimas nutrūksta. Tiesą sakant, grafike savaiminės indukcijos eL EML kreivė pirmąjį laikotarpio ketvirtį, pradedant nuo maksimalios reikšmės, nukrito iki nulio (žr. 1 pav.).

Per kitą laikotarpio ketvirtį srovė nuo didžiausios vertės sumažėja iki nulio, tačiau jos kitimo greitis palaipsniui didėja ir yra didžiausias tuo momentu, kai srovė lygi nuliui. Atitinkamai, savaiminės indukcijos EML per šį laikotarpio ketvirtį, vėl pasirodęs ritėje, palaipsniui didėja ir tampa maksimaliu, kol srovė tampa lygi nuliui.

Tačiau savaiminės indukcijos emf kryptis pasikeitė priešinga kryptimi, nes srovės padidėjimą pirmąjį laikotarpio ketvirtį antrąjį ketvirtį pakeitė jos sumažėjimas.

Grandinė su induktyvumu

Tęsdami toliau konstruodami savaiminės indukcijos EML kreivę, esame įsitikinę, kad srovės pasikeitimo ritėje ir saviindukcijos EML joje laikotarpis baigsis visą jos pasikeitimo laikotarpį. Jo kryptis yra nustatyta Lenco dėsnis: padidėjus srovei, savaiminės indukcijos emf bus nukreipta prieš srovę (pirmasis ir trečiasis laikotarpio ketvirtis), o sumažėjus srovei, priešingai, ji sutampa su ja kryptimi ( antrąjį ir ketvirtąjį laikotarpio ketvirtį).

Todėl savaiminės indukcijos EML, kurią sukelia pati kintamoji srovė, neleidžia jai didėti, o, priešingai, palaiko ją leidžiantis.

Dabar pereikime prie ritės įtampos grafiko (žr. 1 pav.). Šiame grafike ritės gnybtų įtampos sinusinė banga parodyta lygi ir priešinga savaiminio induktyvumo emf sinusinei bangai. Todėl įtampa ritės gnybtuose bet kuriuo momentu yra lygi ir priešinga joje kylančiai saviindukcijos EML. Šią įtampą sukuria kintamosios srovės generatorius ir ji numalšina veiksmą EMF savaiminės indukcijos grandinėje.

Todėl induktoriuje, prijungtame prie kintamosios srovės grandinės, tekant srovei susidaro varža. Tačiau kadangi tokia varža ilgainiui sukelia ritės induktyvumą, ji vadinama indukcine varža.

Indukcinė varža žymima XL ir matuojama kaip varža omais.

Indukcinė grandinės varža yra didesnė, tuo didesnė srovės šaltinio dažnisgrandinės tiekimas ir didesnis grandinės induktyvumas. Todėl grandinės indukcinė varža yra tiesiogiai proporcinga srovės dažniui ir grandinės induktyvumui; nustatomas pagal formulę XL = ωL, kur ω — apskritimo dažnis, nustatytas sandauga 2πe… — grandinės induktyvumas n.

Omo dėsnis kintamosios srovės grandinei, kurioje yra indukcinė varža, garsai Taigi: srovės dydis yra tiesiogiai proporcingas įtampai ir atvirkščiai proporcingas NSi indukcinei varžai, t.y. I = U / XL, kur I ir U yra efektyviosios srovės ir įtampos vertės, o xL yra grandinės indukcinė varža.

Atsižvelgiant į srovės kitimo ritėje grafikus. Savaiminės indukcijos ir įtampos jo gnybtuose EMF atkreipėme dėmesį į tai, kad jų vreikšmių pokytis nesutampa laiku. Kitaip tariant, nagrinėjamos grandinės srovė, įtampa ir savaiminės indukcijos EMF sinusoidai buvo laikomi vienas kito atžvilgiu. Kintamosios srovės technologijoje šis reiškinys paprastai vadinamas fazės poslinkiu.

Jei du kintamieji dydžiai keičiasi pagal tą patį dėsnį (mūsų atveju – sinusoidiniai) su tais pačiais laikotarpiais, tuo pačiu metu pasiekia didžiausią vertę tiek pirmyn, tiek atgal, taip pat tuo pačiu metu sumažėja iki nulio, tai tokie kintamieji dydžiai turi tas pačias fazes arba, kaip sakoma, rungtynės fazėje.

Pavyzdžiui, 3 paveiksle parodytos fazės suderintos srovės ir įtampos kreivės. Mes visada stebime tokį fazių suderinimą kintamosios srovės grandinėje, kurią sudaro tik aktyvioji varža.

Tuo atveju, kai grandinėje yra indukcinė varža, srovės ir įtampos fazės, kaip parodyta Fig. 1 nesutampa, tai yra, tarp šių kintamųjų yra fazės poslinkis. Atrodo, kad srovės kreivė šiuo atveju atsilieka nuo įtampos kreivės ketvirtadaliu laikotarpio.

Todėl į kintamosios srovės grandinę įtraukus induktorių, grandinėje įvyksta fazių poslinkis tarp srovės ir įtampos, o srovė nuo įtampos faze atsilieka ketvirtadaliu periodo... Tai reiškia, kad didžiausia srovė atsiranda ketvirtį laikotarpio pasiekus maksimalią įtampą.

Saviindukcijos EMF yra priešfazėje su ritės įtampa, atsilieka nuo srovės ketvirtadaliu periodo. Šiuo atveju srovės, įtampos, taip pat EML kitimo periodas. saviindukcija nesikeičia ir išlieka lygi generatoriaus, maitinančio grandinę, įtampos kitimo periodui. Taip pat išsaugomas sinusoidinis šių verčių pokyčio pobūdis.

3 pav. Srovės ir įtampos fazių suderinimas aktyviosios varžos grandinėje

Dabar supraskime skirtumą tarp generatoriaus apkrovos su aktyvia varža ir apkrovos su jo indukcine varža.

Kai kintamosios srovės grandinėje yra tik viena aktyvioji varža, srovės šaltinio energija absorbuojama aktyviojoje varžoje, kaitinant laidą.

Kai grandinėje nėra aktyviosios varžos (dažniausiai ją laikome nuliu), o susideda tik iš ritės indukcinės varžos, srovės šaltinio energija išleidžiama ne laidams šildyti, o tik sukurti saviindukcijos EML. , tai yra, ji tampa magnetinio lauko energija... Tačiau kintamoji srovė nuolat kinta tiek dydžiu, tiek kryptimi, todėl magnetinis laukas ritė nuolat keičiasi laike, keičiantis srovei. Pirmąjį laikotarpio ketvirtį, kai srovė didėja, grandinė gauna energiją iš srovės šaltinio ir kaupia ją ritės magnetiniame lauke. Bet kai tik srovė, pasiekusi maksimumą, pradeda mažėti, ji palaikoma energijos, sukauptos ritės magnetiniame lauke, sąskaita saviindukcijos emf.

Todėl srovės šaltinis, pirmąjį laikotarpio ketvirtį atidavęs grandinei dalį savo energijos, antrąjį ketvirtį gauna ją atgal iš ritės, kuri veikia kaip savotiškas srovės šaltinis. Kitaip tariant, kintamosios srovės grandinė, kurioje yra tik indukcinė varža, nenaudoja energijos: šiuo atveju yra energijos svyravimai tarp šaltinio ir grandinės. Aktyvioji varža, priešingai, sugeria visą jam perduodamą energiją iš srovės šaltinio.

Teigiama, kad induktorius, skirtingai nuo ominės varžos, yra neaktyvus kintamosios srovės šaltinio atžvilgiu, t.y. reaktyvioji... Todėl ritės indukcinė varža dar vadinama reaktyvumu.

Srovės kilimo kreivė uždarant grandinę, kurioje yra induktyvumas - pereinamieji procesai elektros grandinėse.

Anksčiau šioje temoje: Elektra manekenams / Elektros inžinerijos pagrindai

Ką skaito kiti?

# 1 Paskelbė: Aleksandras (2010 m. kovo 4 d., 17:45)

   
ar srovė yra fazėje su generatoriaus emf? Ir jo vertė mažėja?

#2 rašė: administratorius (2010 m. kovo 7 d., 16:35)

   
Kintamosios srovės grandinėje, kurią sudaro tik aktyvioji varža, srovės ir įtampos fazės sutampa.
       

# 3 rašė: Aleksandras (2010 m. kovo 10 d. 09:37)

   
Kodėl įtampa yra lygi ir priešinga saviindukcijos EML, juk tuo momentu, kai saviindukcijos EML yra didžiausias, generatoriaus EML lygi nuliui ir negali sukurti šios įtampos? Iš kur kyla (įtampa)?

* Ar grandinėje, kurioje yra tik vienas induktorius, neturintis aktyvios varžos, srovė, teka per grandinę, yra fazėje su generatoriaus emf (emf, kuris priklauso nuo rėmo padėties (įprastame generatoriuje), o ne nuo generatoriaus įtampos)?