Induktiv Reaktans

Så nu har vi kigget på den adfærd spoler tilsluttet DC forsyninger, og forhåbentlig ved vi nu vide, at når en DC-spænding, der anvendes over en spole, væksten af strømmen gennem den er ikke øjeblikkelig, men er bestemt af spoler selvforskyldt eller tilbage emf værdi.

vi så også, at induktorstrømmen fortsætter med at stige, indtil den når sin maksimale steady state tilstand efter fem tidskonstanter., Den maksimale strøm, der strømmer gennem en induktiv spole er kun begrænset af den resistive del af bredbånd viklinger i Ohm, og som vi kender fra Ohms lov, dette er bestemt af forholdet mellem spænding over den nuværende, V/R.

Når en alternerende eller AC-spænding, der er anvendt over en spole flow af strøm gennem den opfører sig meget forskelligt til, at en anvendt DC-spænding. Effekten af en sinusformet forsyning frembringer en faseforskel mellem spændingen og de aktuelle bølgeformer., Nu i et vekselstrømskredsløb afhænger modstanden mod strømstrømmen gennem spoleviklingerne ikke kun af spolens induktans, men også frekvensen af VEKSELSTRØMSBØLGEFORMEN.

modstanden mod strøm, der strømmer gennem en spole i et vekselstrømskredsløb, bestemmes af kredsløbets VEKSELSTRØMSMODSTAND, mere almindeligt kendt som impedans ()). Men modstand er altid forbundet med DC kredsløb så at skelne DC modstand fra AC modstand udtrykket reaktans anvendes generelt.,

ligesom modstand måles værdien af reaktans også i Ohms, men får symbolet “(stort bogstav”.”) for at skelne det fra en rent resistiv værdi.da den komponent, vi er interesseret i, er en induktor, kaldes reaktansen af en induktor derfor “Induktiv reaktans”. Med andre ord, en induktorer elektrisk modstand, når de anvendes i et vekselstrømskredsløb kaldes induktiv reaktans.

Induktiv reaktans, der er givet symboletll, er egenskaben i et vekselstrømskredsløb, der modsætter sig ændringen i strømmen., I vores tutorials om kondensatorer i vekselstrømskredsløb så vi, at i et rent kapacitivt kredsløb “fører” den nuværende IC spændingen med 90o. i et rent induktivt vekselstrømskredsløb er det nøjagtige modsatte sandt, den nuværende IL “LAGS” den påførte spænding med 90o eller (//2 rads).

VEKSELSTRØMSINDUKTORKREDSLØB

i det rent induktive kredsløb ovenfor er induktoren forbundet direkte over vekselstrømsspændingen., Når forsyningsspændingen stiger og falder med frekvensen, øges og falder den selvinducerede back emf også i spolen med hensyn til denne ændring.

Vi ved, at denne selvinducerede emf er direkte proportional med ændringshastigheden for strømmen gennem spolen og er størst, når forsyningsspændingen krydser fra sin positive halvcyklus til sin negative halvcyklus eller vice versa ved punkter, 0o og 180o langs sinusbølgen.,

følgelig forekommer minimumshastigheden for ændring af spændingen, når AC-sinusbølgen krydser ved sit maksimale eller minimale spidsspændingsniveau. Ved disse positioner i cyklussen strømmer de maksimale eller minimale strømme gennem induktorkredsløbet, og dette er vist nedenfor.

AC-Spole Phasor Diagram

Disse spænding og strøm kurver viser, at for en rent induktive kredsløb den aktuelle lag ‘ er spændingen ved 90o. På samme måde kan vi også sige, at den spænding, der fører strøm ved 90o., Uanset hvad det generelle udtryk er, at den aktuelle halter som vist i vektordiagrammet. Her vises den aktuelle vektor og spændingsvektoren forskudt af 90o. strømmen halter spændingen.

Vi kan også skrive denne erklæring som, VL = 0o og IL = -90o med hensyn til spændingen, VL. Hvis spændingsbølgeformen klassificeres som en sinusbølge, kan strømmen, IL klassificeres som en negativ cosinus, og vi kan definere værdien af strømmen på ethvert tidspunkt som værende:

hvor: is er i radianer pr.sekund og t er i sekunder.,

da strømmen altid halter spændingen med 90o i et rent induktivt kredsløb, kan vi finde fasen af strømmen ved at kende spændingsfasen eller omvendt. Så hvis vi kender værdien af VL, så IL, skal lag ved 90o. Ligeledes, hvis vi kender værdien af IL derefter VL skal derfor lede ved 90o. Så er denne forholdet mellem spænding, strøm i et induktive kredsløb vil producere en ligning, der definerer den Induktive Reaktans, XL af spolen.,

Vi kan omskrive ovenstående ligning for induktiv reaktans til en mere velkendt form, der bruger den almindelige frekvens af udbuddet i stedet for den angulære frekvens i radianer, ω, og denne er givet ved:

Hvor: ƒ er Hyppigheden og L er Induktansen i Spolen og 2nƒ = ω.,

fra ovenstående ligning for induktiv reaktans kan det ses, at hvis en af frekvensen eller induktansen blev forøget, ville den samlede induktive reaktansværdi også stige. Når frekvensen nærmer sig uendelig, vil induktorernes reaktans også stige til uendelig, der fungerer som et åbent kredsløb.

når frekvensen nærmer sig nul eller DC, vil induktorereaktansen imidlertid falde til nul, der fungerer som en kortslutning. Dette betyder så, at induktiv reaktans er” proportional ” med frekvensen.,

med andre ord, induktiv reaktans stiger med frekvensen, hvilket resulterer i XL er lille ved lave frekvenser og XL er høj ved høje frekvenser, og dette vist i følgende graf:

Induktiv Reaktans mod Frekvens

hældningen viser, at de “Induktive Reaktans” af en spole øger som frekvens på tværs af det stiger.,

Derfor Induktiv Reaktans er proportional med frekvensen at give: ( XL α ƒ )

Så kan vi se, at i DC en spole har nul reaktans (kortslutning), ved høje frekvenser, en spole har uendelig reaktans (open circuit).

Induktiv reaktans eksempel No1

en spole af induktans 150mH og nul modstand er forbundet over en 100V, 50h.forsyning. Beregn den induktive reaktans af spolen og den strøm, der strømmer gennem den.,

AC Forsyning gennem en LR-Serien Kredsløb

Så nu har vi betragtet som en rent induktiv spole, men det er umuligt at have en ren induktans som alle tændspoler, relæer eller magnetventiler vil have en vis mængde af modstand, uanset hvor lille det er, der er forbundet med bredbånd bliver af tråd, der bruges. Derefter kan vi betragte vores enkle spole som en modstand i serie med en induktans.

i et vekselstrømskredsløb, der indeholder både induktans, l og modstand, vil r spændingen, v være fasor summen af de to komponentspændinger, VR og vl., Dette betyder så, at strømmen, der strømmer gennem spolen, stadig vil forsinke spændingen, men med en mængde mindre end 90o afhængigt af værdierne for VR og vl.

den nye fasevinkel mellem spændingen og strømmen er kendt som fasevinklen på kredsløbet og er givet det græske symbol phi, Φ.

for at kunne producere et vektordiagram over forholdet mellem spænding og strøm, skal der findes en reference eller fælles komponent. I et serieforbundet R-L-kredsløb er strømmen almindelig, da den samme strøm strømmer gennem hver komponent., Vektoren af denne referencemængde trækkes generelt vandret fra venstre mod højre.

fra vores tutorials om modstande og kondensatorer ved vi, at strømmen og spændingen i et resistivt vekselstrømskredsløb både er “i fase” og derfor vektor, VR tegnes overlejret til skala på strømmen eller referencelinjen.

Vi ved også ovenfra, at strømmen “halter” spændingen i et rent induktivt kredsløb og derfor vektor, VL trækkes 90o foran den aktuelle reference og til den samme skala som VR, og dette er vist nedenfor.,

LR-Serien AC-Kredsløb

I vektor diagram ovenfor kan det ses, at linje OB repræsenterer den aktuelle reference linje, linje OA er spænding på den resistive komponent, og som er i fase med strømmen. Linje OC viser den induktive spænding, som er 90o foran strømmen, derfor kan det ses, at strømmen halter spændingen med 90o. linje OD giver os den resulterende eller Forsyningsspænding over kredsløbet., Spændingstrekanten er afledt af Pythagoras-sætning og er angivet som:

i et DC-kredsløb kaldes forholdet mellem spænding og strøm modstand. I et vekselstrømskredsløb er dette forhold imidlertid kendt som impedans, again med enheder igen i ohm. Impedans er den samlede modstand mod strøm i et” vekselstrømskredsløb”, der indeholder både modstand og induktiv reaktans.

Hvis vi deler siderne af spændingstrekanten over med strømmen, opnås en anden trekant, hvis sider repræsenterer spolens modstand, reaktans og impedans., Denne nye trekant, kaldes det et “Impedans Trekant”

Impedans Trekant

Induktiv Reaktans Eksempel No2

En magnetventil spole har en modstand på 30 Ohm og en induktans på 0,5 H. Hvis den strøm, der løber gennem spolen er 4 ampere. Beregn,

a) forsyningsspændingen, hvis frekvensen er 50h..

b) fasevinklen mellem spændingen og strømmen.,

Power Triangle af en AC-Spole

Der er en anden type af trekant-konfiguration, som vi kan bruge til en induktive kredsløb, og som er af “Power Triangle”. Effekten i et induktivt kredsløb er kendt som reaktiv effekt eller volt-ampere reaktiv, symbol Var, som måles i volt-ampere. I et RL-serie AC-kredsløb halter strømmen forsyningsspændingen med en vinkel Påoo.

i et rent induktivt vekselstrømskredsløb vil strømmen være ude af fase med en fuld 90o til forsyningsspændingen., Som sådan vil den samlede reaktive effekt, der forbruges af spolen, være lig med nul, da enhver forbrugt effekt annulleres af den genererede selvinducerede emf-effekt. Med andre ord er nettoeffekten i watatt, der forbruges af en ren induktor i slutningen af en komplet cyklus, nul, da energi både tages fra forsyningen og returneres til den.

den reaktive effekt, ()) af en spole kan angives som: i2..l (svarende til i2r i et DC-kredsløb). Derefter er de tre sider af en effekttrekant i et vekselstrømskredsløb repræsenteret af tilsyneladende effekt, (S ), reel effekt, (p ) og den reaktive effekt, (.) som vist.,