zatím jsme se podívali na chování induktorů připojených ke stejnosměrným zdrojům a doufejme, že už víme, že když je stejnosměrné napětí aplikováno přes induktor, růst proudu skrze něj není okamžitý, ale je určen induktory Samostatně indukovanou nebo zpětnou hodnotou emf.
také jsme viděli, že indukční proud stále stoupá, dokud nedosáhne svého maximálního ustáleného stavu po pěti časových konstantách., Maximální proud tekoucí přes indukční cívky je omezena pouze odporovou část cívky vinutí v Ω, a, jak víme z Ohmův zákon, to je dáno tím, že poměr napětí přes proud, V/R.
Když se střídavým nebo AC napětí je přivedeno přes induktor tok proudu přes to se chová velmi odlišně, který aplikovaného STEJNOSMĚRNÉHO napětí. Účinek sinusového napájení vytváří fázový rozdíl mezi napětím a průběhy proudu., Nyní v obvodu střídavého proudu závisí opozice vůči proudu vinutím cívek nejen na indukčnosti cívky, ale také na frekvenci průběhu střídavého proudu.
odpor vůči proudu protékajícímu cívkou v střídavém obvodu je určen odporem střídavého proudu, běžně známým jako Impedance (z) obvodu. Odpor je však vždy spojen se stejnosměrnými obvody, takže pro odlišení stejnosměrného odporu od odporu střídavého proudu se obecně používá termín reaktance.,
stejně jako odpor se hodnota reaktance měří také v Ohmových, ale je dána symbolem X (velká písmena „X“), aby se odlišila od čistě odporové hodnoty.
jako součást, o kterou se zajímáme, je induktor, reaktance induktoru se proto nazývá „induktivní reaktance“. Jinými slovy, elektrický odpor induktorů při použití v střídavém obvodu se nazývá indukční reaktance.
indukční reaktance, která je dána symbolem XL, je vlastnost v střídavém obvodu, která je proti změně proudu., V našich výukových programech o kondenzátorech v střídavých obvodech jsme viděli, že v čistě kapacitním obvodu proud IC „vede“ napětí o 90o. v čistě induktivním střídavém obvodu je přesný opak pravdou, proud IL „zaostává“ aplikované napětí o 90o nebo (π/2 rads).
AC Induktor v Obvodu
V čistě induktivní obvod výše, induktor je připojen přímo přes AC napájecí napětí., Vzhledem k tomu, že napájecí napětí se zvyšuje a snižuje s frekvencí, samo-indukovaný zadní emf také zvyšuje a snižuje cívku vzhledem k této změně.
víme, že toto samo-indukované emf je přímo úměrné rychlosti změny proudu cívkou a je největší, protože napájecí napětí přechází z kladného polovičního cyklu na jeho záporný poloviční cyklus nebo naopak v bodech, 0o a 180o podél sinusové vlny.,
v důsledku toho dochází k minimální rychlosti změny napětí, když střídavá sinusová vlna překročí maximální nebo minimální úroveň špičkového napětí. V těchto polohách v cyklu protékají obvodem induktoru maximální nebo minimální proudy, což je znázorněno níže.
AC induktor Phasor Diagram
tyto průběhy napětí a proudu ukazují, že pro čistě induktivní obvod proud zaostává napětí o 90o. podobně můžeme také říci, že napětí vede proud o 90o., Ať tak či onak obecný výraz je, že proud zaostává, jak je znázorněno na vektorovém diagramu. Zde je zobrazen aktuální vektor a vektor napětí posunutý o 90o. proud zaostává napětí.
můžeme také napsat toto prohlášení jako, VL = 0o a IL = – 90o s ohledem na napětí, VL. Pokud je křivka napětí klasifikována jako sinusová vlna, pak proud, IL lze klasifikovat jako záporný kosinus a můžeme definovat hodnotu proudu v libovolném okamžiku jako:
kde: ω je v radiánech za sekundu a T je v sekundách.,
protože proud vždy zaostává napětí o 90o v čistě induktivním obvodu, můžeme najít fázi proudu tím, že známe fázi napětí nebo naopak. Takže pokud víme, že hodnota VL, pak IL musí mas o 90o. Stejně tak, pokud víme, že hodnota IL pak VL proto musí vést o 90o. Pak tento poměr napětí na proud v induktivní obvod bude vyrábět rovnici, která definuje Induktivní Reaktance XL cívky.,
indukční reaktance
můžeme přepsat výše uvedenou rovnici pro indukční reaktanci do známější formy, která používá běžnou frekvenci napájení namísto Úhlové frekvence v radiánech, ω a to je uvedeno jako:
kde: ƒ je frekvence a L je indukčnost cívky a 2n × = ω.,
z výše uvedené rovnice pro indukční reaktanci lze vidět, že pokud by byla zvýšena frekvence nebo indukčnost, zvýšila by se také celková hodnota indukční reaktance. Jak se frekvence blíží nekonečnu, indukční reaktance by se také zvýšila na nekonečno a působila jako otevřený obvod.
nicméně, jak se frekvence blíží nule nebo DC, indukční reaktance by se snížila na nulu a působila jako zkrat. To znamená, že indukční reaktance je „úměrná“ frekvenci.,
jinými slovy, indukční reaktance se zvyšuje s frekvencí, což vede k tomu, že XL je malý při nízkých frekvencích a XL je vysoký při vysokých frekvencích, což je prokázáno v následujícím grafu:
indukční reaktance proti frekvenci
 |
sklon ukazuje, že „indukční reaktance“ induktoru se zvyšuje s tím, jak se zvyšuje napájecí frekvence., Proto Induktivní Reaktance je úměrná frekvenci dávat: ( XL ƒ α ) |
Pak můžeme vidět, že v DC induktor má nulové reaktance (zkratového), na vysokých kmitočtech induktor má nekonečný odpor (otevřený obvod).
indukční reaktance příklad No1
cívka indukčnosti 150mh a nulový odpor je připojen přes napájení 100V, 50Hz. Vypočítejte indukční reaktanci cívky a proud, který jí protéká.,
AC napájení obvodem řady LR
zatím jsme považovali čistě induktivní cívku, ale není možné mít čistou indukčnost, protože všechny cívky, relé nebo solenoidy budou mít určité množství odporu bez ohledu na to, jak malé jsou spojeny s cívkami drátu. Pak můžeme považovat naši jednoduchou cívku za odpor v sérii s indukčností.
v střídavém obvodu, který obsahuje indukčnost, l a odpor, R napětí, V bude fázorový součet dvousložkových napětí, VR a VL., To znamená, že proud protékající cívkou bude stále zaostávat napětí, ale o částku menší než 90o v závislosti na hodnotách VR a VL.
nový fázový úhel mezi napětím a proudem je známý jako fázový úhel obvodu a je dán řeckému symbolu phi, Φ.
aby bylo možné vytvořit vektorový diagram vztahu mezi napětím a proudem, musí být nalezena referenční nebo společná součást. V sérii připojeném obvodu R-L je proud běžný, protože každý komponent protéká stejným proudem., Vektor tohoto referenčního množství je obecně čerpán vodorovně zleva doprava.
Z našich výukových programů o rezistory a kondenzátory víme, že proud a napětí v AC odporová obvodu jsou obě „fáze“, a proto vektor VR je vypracován překrývá měřítko na aktuální či referenční čáry.
také víme shora, že proud“ zaostává “ napětí v čistě induktivním obvodu, a proto vektor, VL je nakreslen 90o před aktuální referencí a ve stejné stupnici jako VR a to je uvedeno níže.,
LR Series AC Obvod
Ve vektorovém diagramu výše je patrné, že OB řádek představuje aktuální referenční linie, linie OA je napětí ohmická složka a, která je ve fázi s proudem. Linka OC ukazuje indukční napětí, které je 90o před aktuální, proto to může být vidět, že současná mas napětí o 90o. Linka OD nám dává výsledné nebo napájecí napětí přes obvod., Napětí trojúhelníku je odvozen z pythagorovy věty a je dána jako:
V DC obvodu, poměr napětí k proudu, se nazývá odpor. V střídavém obvodu je však tento poměr známý jako Impedance, z s jednotkami opět v Ohmech. Impedance je celkový odpor proudu v „střídavém obvodu“, který obsahuje odpor i indukční reaktanci.
pokud rozdělíme strany napěťového trojúhelníku nad proudem, získá se další trojúhelník, jehož strany představují odpor, reaktanci a impedanci cívky., Tento nový trojúhelník se nazývá „impedanční trojúhelník“
impedanční trojúhelník
indukční reaktance příklad No2
elektromagnetická cívka má odpor 30 ohmů a indukčnost 0,5 h. pokud je proud protékající cívkou 4 zesilovače. Vypočítejte
a) napětí zdroje, pokud je frekvence 50Hz.
b) fázový úhel mezi napětím a proudem.,
Power Triangle AC Induktor
Tam je jeden další typ trojúhelníku, který můžeme použít pro indukční obvod, a to je „Moc Trojúhelníku“. Výkon v induktivním obvodu je známý jako jalový výkon nebo volt-amps reaktivní, symbol Var, který se měří ve voltových zesilovačích. V obvodu střídavého proudu řady RL proud zaostává napájecí napětí o úhel Φo.
v čistě induktivním střídavém obvodu bude proud mimo fázi o plných 90o na napájecí napětí., Jako takový, celkový jalový výkon spotřebovaný cívkou se bude rovnat nule, protože jakýkoli spotřebovaný výkon je zrušen generovaným vlastním indukovaným výkonem emf. Jinými slovy, čistý výkon ve wattech spotřebovaných čistým induktorem na konci jednoho úplného cyklu je nulový, protože energie je odebrána z dodávky a vrácena k ní.
jalový výkon, (Q ) cívky může být uveden jako: I2 x XL (podobně jako I2R V DC obvodu). Poté jsou tři strany energetického trojúhelníku v obvodu střídavého proudu reprezentovány zdánlivým výkonem, (s), skutečným výkonem, ( P ) a jalovým výkonem, (Q), Jak je znázorněno.,
Power Triangle
