inductor de CA

Considereu un circuit que conté un inductor i suposeu que la resistència del circuit, inclòs el cable de la bobina, és tan petita que es pot descuidar. En aquest cas, connectar la bobina a una font de corrent continu donaria lloc a un curtcircuit, en el qual, com és sabut, el corrent al circuit seria molt gran.

La situació és diferent quan la bobina està connectada a una font de CA. En aquest cas, no es produeix cap curtcircuit. Això es mostra. Què resisteix un inductor al corrent altern que el travessa?

Quina és l'essència d'aquesta resistència i com es condiciona?

Per respondre aquesta pregunta, recordeu fenomen d'autoinducció… Qualsevol canvi de corrent a la bobina fa que hi aparegui un EMF d'autoinducció, que impedeix un canvi de corrent. El valor de l'EMF d'autoinducció és directament proporcional a el valor de la inductància de la bobina i la velocitat de canvi del corrent que hi ha. Però des que corrent altern canvia contínuament La radiació electromagnètica d'autoinducció que apareix contínuament a la bobina crea resistència al corrent altern.

Entendre els processos que tenen lloc circuits de corrent altern amb l'inductor, vegeu el gràfic.La figura 1 mostra les línies corbes que caracteritzen, respectivament, la marca en el circuit, la tensió a la bobina i la fem d'autoinducció que s'hi produeix. Assegurem-nos que les construccions fetes a la figura són correctes.

Circuit de CA amb inductor

A partir del moment t = 0, és a dir, des del moment inicial d'observació del corrent, comença a augmentar ràpidament, però a mesura que s'acosta al seu valor màxim, la velocitat d'augment del corrent disminueix. En el moment en què el corrent va assolir el seu valor màxim, la velocitat del seu canvi es va convertir momentàniament en zero, és a dir, el canvi actual es va aturar. Aleshores, el corrent va començar lentament i després va disminuir ràpidament, i després del segon quart del període va baixar a zero. La taxa de canvi del corrent durant aquest trimestre del període, augmentant a partir de la bala, assoleix el valor més alt quan el corrent es converteix en zero.

Figura 2. La naturalesa dels canvis del corrent al llarg del temps, en funció de la magnitud del corrent

A partir de les construccions de la figura 2, es pot veure que quan la corba de corrent passa per l'eix del temps, el corrent augmenta en un període de temps T curt més que en el mateix període de temps en què la corba de corrent arriba al seu pic.

Per tant, la velocitat de canvi del corrent disminueix a mesura que augmenta el corrent i augmenta a mesura que disminueix el corrent, independentment de la direcció del corrent en el circuit.

És obvi que la fem de l'autoinductància a la bobina ha de ser més gran quan la velocitat de canvi del corrent és més gran, i disminuir a zero quan cessa el seu canvi. De fet, al gràfic, la corba EMF d'autoinducció eL en el primer trimestre del període, a partir del valor màxim, va baixar a zero (vegeu la figura 1).

Durant el següent trimestre del període, el corrent del valor màxim disminueix a zero, però la velocitat del seu canvi augmenta gradualment i és màxima en el moment en què el corrent és igual a zero. En conseqüència, l'EMF de l'autoinducció durant aquest trimestre del període, que torna a aparèixer a la bobina, augmenta gradualment i resulta ser màxim fins que el corrent es torna igual a zero.

No obstant això, el sentit de la fem d'autoinducció va canviar en sentit contrari, ja que l'augment de corrent en el primer trimestre del període va ser substituït en el segon trimestre per la seva disminució.

Circuit amb inductància

Continuant encara més la construcció de la corba de FEM d'autoinducció, estem convençuts que durant el període de canvi de corrent a la bobina i FEM d'autoinducció completarà un període complet del seu canvi. La seva direcció està determinada llei de Lenz: amb un augment del corrent, la fem d'autoinducció es dirigirà contra el corrent (el primer i tercer trimestre del període), i amb una disminució del corrent, al contrari, coincideix amb ell en direcció ( el segon i quart trimestre del període).

Per tant, la FEM d'autoinducció provocada pel propi corrent altern impedeix que augmenti i, per contra, la manté en baixar.

Passem ara al gràfic de voltatge de la bobina (vegeu la figura 1). En aquest gràfic, l'ona sinusoïdal de la tensió del terminal de la bobina es mostra igual i oposada a l'ona sinusoïdal de la fem d'autoinductància. Per tant, la tensió als terminals de la bobina en qualsevol instant de temps és igual i oposada a la FEM d'autoinducció que s'hi produeix. Aquest voltatge és creat per un alternador i va a apagar l'acció en el circuit d'autoinducció EMF.

Per tant, en un inductor connectat a un circuit de CA, es crea resistència quan flueix el corrent. Però com que aquesta resistència finalment indueix la inductància de la bobina, llavors s'anomena resistència inductiva.

La resistència inductiva es denota amb XL i es mesura, com a resistència, en ohms.

La resistència inductiva del circuit és com més gran, més gran freqüència de la font actualsubministrament del circuit i major inductància del circuit. Per tant, la resistència inductiva d'un circuit és directament proporcional a la freqüència del corrent i la inductància del circuit; està determinada per la fórmula XL = ωL, on ω — freqüència circular determinada pel producte 2πe… — inductància del circuit en n.

Llei d'Ohm per a un circuit de CA que conté una resistència inductiva sona Així: la quantitat de corrent és directament proporcional a la tensió i inversament proporcional a la resistència inductiva de NSi, és a dir. I = U / XL, on I i U són els valors efectius de corrent i tensió, i xL és la resistència inductiva del circuit.

Considerant les gràfiques del canvi de corrent a la bobina. EMF d'autoinducció i tensió als seus terminals, vam prestar atenció al fet que el canvi en ells vValors no coincideixen en el temps. En altres paraules, els sinusoides EMF de corrent, tensió i autoinducció van resultar ser desplaçats en el temps entre si per al circuit considerat. En la tecnologia de CA, aquest fenomen s'anomena comunament canvi de fase.

Si dues magnituds variables canvien d'acord amb la mateixa llei (en el nostre cas sinusoïdal) amb els mateixos períodes, assoleixen simultàniament el seu valor màxim en direccions directes i inverses, i també disminueixen simultàniament a zero, llavors aquestes magnituds variables tenen les mateixes fases o, com diuen, partit en fase.

Com a exemple, la figura 3 mostra les corbes de corrent i tensió coincidents en fase. Sempre observem aquesta concordança de fase en un circuit de CA que consisteix només en resistència activa.

En el cas en què el circuit conté resistència inductiva, fases de corrent i tensió, com es veu a la Fig. 1 no coincideixen, és a dir, hi ha un canvi de fase entre aquestes variables. En aquest cas, la corba actual sembla estar endarrerida una quarta part del període per darrere de la corba de tensió.

Per tant, quan s'inclou un inductor en un circuit de CA, es produeix un desfasament entre el corrent i la tensió al circuit, i el corrent retarda la tensió en fase una quarta part del període... Això vol dir que el corrent màxim es produeix un quart. del període posterior a la tensió màxima.

La FEM de l'autoinducció està en antifàsica amb la tensió de la bobina, quedant enrere una quarta part del període del corrent.En aquest cas, el període de canvi del corrent, la tensió, així com la FEM de la l'autoinducció no canvia i es manté igual al període de canvi de la tensió del generador que alimenta el circuit. També es conserva la naturalesa sinusoïdal del canvi d'aquests valors.

Figura 3. Compliment de fases de corrent i tensió en un circuit de resistència activa

Entenem ara la diferència entre una càrrega d'alternador amb resistència activa i una càrrega amb la seva resistència inductiva.

Quan un circuit de CA conté només una resistència activa, llavors l'energia de la font de corrent s'absorbeix a la resistència activa, escalfant el cable.

Quan el circuit no conté resistència activa (normalment la considerem zero), sinó que consisteix només en la resistència inductiva de la bobina, l'energia de la font de corrent no es gasta en escalfar els cables, sinó només en crear un EMF d'autoinducció. , és a dir, es converteix en l'energia del camp magnètic... El corrent altern, però, canvia constantment tant en magnitud com en direcció, i per tant, camp magnètic la bobina està canviant contínuament en el temps amb el canvi de corrent. Durant el primer quart del període, quan el corrent augmenta, el circuit rep energia de la font de corrent i l'emmagatzema en el camp magnètic de la bobina. Però tan bon punt el corrent, havent assolit el seu màxim, comença a disminuir, es manté a costa de l'energia emmagatzemada en el camp magnètic de la bobina per la fem d'autoinducció.

Per tant, la font de corrent, després d'haver donat part de la seva energia al circuit en el primer trimestre del període, la rep de la bobina en el segon trimestre, que actua com una mena de font de corrent. En altres paraules, un circuit de CA que conté només resistència inductiva no consumeix energia: en aquest cas, hi ha una fluctuació d'energia entre la font i el circuit. La resistència activa, per contra, absorbeix tota l'energia que se li transfereix de la font de corrent.

Es diu que un inductor, a diferència d'una resistència òhmica, està inactiu respecte a una font de CA, és a dir. reactiu... Per tant, la resistència inductiva de la bobina també s'anomena reactància.

Corba d'augment de corrent en tancar un circuit que conté una inductància — transitoris en circuits elèctrics.

Abans en aquest fil: Electricitat per a maniquís / Fonaments d'enginyeria elèctrica

Què llegeixen els altres?

# 1 Publicat per: Alexander (4 de març de 2010 17:45)

   
el corrent està en fase amb la fem del generador? I el seu valor disminueix?

#2 va escriure: administrador (7 de març de 2010 16:35)

   
En un circuit de CA que consisteix només en una resistència activa, les fases de corrent i tensió coincideixen.
       

# 3 va escriure: Alexander (10 de març de 2010 09:37)

   
Per què la tensió és igual i oposada a la FEM de l'autoinducció, després de tot, en el moment en què la FEM de l'autoinducció és màxima, la FEM del generador és igual a zero i no pot crear aquesta tensió? D'on ve (la tensió)?

* En un circuit amb només un inductor que no té resistència activa, el corrent que circula pel circuit està en fase amb la fem del generador (la fem que depèn de la posició del bastidor (en un generador normal), no de la tensió del generador)?