AC индуктор

Помислете за верига, съдържаща индуктор, и да предположим, че съпротивлението на веригата, включително проводника на бобината, е толкова малко, че може да се пренебрегне. В този случай свързването на бобината към източник на постоянен ток би довело до късо съединение, при което, както е известно, токът във веригата би бил много голям.

Положението е различно, когато бобината е свързана към източник на променлив ток. В този случай не възниква късо съединение. Това показва. Какво индукторът се съпротивлява на променливия ток, преминаващ през него.

Каква е същността на тази съпротива и как е обусловена?

За да отговорите на този въпрос, запомнете явление на самоиндукция… Всяка промяна в тока в бобината причинява появата на ЕМП на самоиндукция в нея, което предотвратява промяна в тока. Стойността на ЕМП на самоиндукцията е правопропорционална на стойността на индуктивността на намотката и скоростта на промяна на тока в него. Но тъй като променлив ток се променя непрекъснато Електромагнитното излъчване за самоиндукция, което непрекъснато се появява в бобината, създава устойчивост на променлив ток.

За да разберете процесите, протичащи в вериги на променлив ток с индуктора, вижте графиката. Фигура 1 показва извити линии, които характеризират съответно отметката във веригата, напрежението в бобината и ЕРС на самоиндукция, възникваща в нея. Нека се уверим, че конструкциите, направени на фигурата, са правилни.

Променливотокова верига с индуктор

От момента t = 0, тоест от първоначалния момент на наблюдение на тока, той започва да се увеличава бързо, но с приближаването към максималната си стойност, скоростта на нарастване на тока намалява. В момента, когато токът достигна максималната си стойност, скоростта на промяната му за момент стана равна на нула, тоест текущата промяна спря. Тогава токът първоначално започна бавно, а след това бързо намаля, а след второто тримесечие на периода той спадна до нула. Скоростта на промяна на тока през това тримесечие на периода, нарастваща от куршума, достига най -високата стойност, когато токът стане равен на нула.

Фигура 2. Характерът на промените в тока във времето, в зависимост от големината на тока

От конструкциите на фигура 2 може да се види, че когато кривата на тока преминава през оста на времето, токът се увеличава за кратък период от време T повече, отколкото през същия период от време, когато кривата на тока достигне своя връх.

Следователно, скоростта на промяна на тока намалява с увеличаването на тока и нараства с намаляването му, независимо от посоката на тока във веригата.

Очевидно е, че ЕДС на самоиндукцията в бобината трябва да бъде най-голяма, когато скоростта на промяна на тока е най-голяма, и да намалее до нула, когато промяната й спре. Всъщност на графиката кривата на ЕМП на самоиндукция eL през първото тримесечие на периода, започвайки от максималната стойност, тя падна до нула (виж фиг. 1).

През следващото тримесечие на периода токът от максималната стойност намалява до нула, но скоростта на промяната му постепенно се увеличава и е най -голяма в момента, в който токът е равен на нула. Съответно, ЕМП на самоиндукцията през това тримесечие на периода, появявайки се отново в бобината, постепенно се увеличава и се оказва максимално, докато токът стане равен на нула.

Посоката на ЕРС на самоиндукция обаче се промени в обратна посока, тъй като нарастването на тока през първото тримесечие на периода беше заменено през второто тримесечие с неговото намаляване.

Верига с индуктивност

Продължавайки по-нататък изграждането на кривата на ЕРС на самоиндукция, ние сме убедени, че през периода на промяна на тока в бобината и ЕРС на самоиндукция в нея ще завърши пълен период на нейната промяна. Посоката му е определена Законът на Ленц: с увеличаване на тока, ЕРС на самоиндукция ще бъде насочена срещу тока (първата и третата четвърт на периода), а с намаляване на тока, напротив, съвпада с него по посока ( второто и четвъртото тримесечие на периода).

Поради това, ЕМП на самоиндукция, причинена от самия променлив ток, предотвратява увеличаването му и, напротив, той го поддържа при слизане.

Нека сега се обърнем към графиката на напрежението на бобината (виж фиг. 1). В тази графика синусоидата на напрежението на клемите на бобината е показана равна и противоположна на синусоидата на ЕРС на самоиндукция. Следователно напрежението на клемите на бобината във всеки момент от време е равно и противоположно на възникващото в него ЕРС на самоиндукция. Това напрежение се създава от алтернатор и отива да погаси действието в ЕМП веригата на самоиндукция.

Поради това, в индуктор, свързан към верига на променлив ток, се създава съпротивление при преминаване на ток. Но тъй като такава съпротива в крайна сметка се предизвиква индуктивност на бобината, тогава се нарича индуктивно съпротивление.

Индуктивното съпротивление се обозначава с XL и се измерва, като съпротивление, в ома.

Индуктивното съпротивление на веригата е колкото по -голямо, толкова по -голямо честота на източника на токзахранване на веригата и по -голяма индуктивност на веригата. Следователно, индуктивното съпротивление на веригата е правопропорционално на честотата на тока и индуктивност на веригата; определя се по формулата XL = ωL, където ω — кръгова честота, определена от продукта 2πе… — индуктивност на веригата в n.

Законът на Ом за верига с променлив ток, съдържаща индуктивно съпротивление, звуци Така: количеството ток е правопропорционално на напрежението и е обратно пропорционална на индуктивното съпротивление наNSи, т.е. I = U / XL, където I и U са ефективните стойности на тока и напрежението, а хL- индуктивно съпротивление на веригата.

Като се имат предвид графиките на промяната на тока в бобината. ЕМП на самоиндукция и напрежение на своите клеми, ние обърнахме внимание на факта, че промяната в тях vСтойностите не съвпадат във времето. С други думи, синусоидите на тока, напрежението и ЕМП на самоиндукция се оказаха изместени във времето един спрямо друг за разглежданата верига. В технологията на променливите токове това явление обикновено се нарича фазово изместване.

Ако две променливи величини се променят според един и същ закон (в нашия случай синусоидален) със същите периоди, едновременно достигат максималната си стойност както напред, така и в обратна посока, а също така едновременно намаляват до нула, тогава такива променливи величини имат същите фази или, както се казва, съвпадат във фаза.

Като пример, Фигура 3 показва фазово съвпадащи криви на ток и напрежение. Винаги наблюдаваме такова фазово съвпадение във верига на променлив ток, състояща се само от активно съпротивление.

В случая, когато веригата съдържа индуктивно съпротивление, фази на ток и напрежение, както се вижда от фиг. 1 не съвпадат, тоест има фазово изместване между тези променливи. Кривата на тока в този случай сякаш изостава от кривата на напрежението с една четвърт от периода.

Следователно, когато индукторът е включен във верига на променлив ток, във веригата се появява фазово изместване между ток и напрежение и токът изостава от напрежението във фаза с една четвърт от периода… Това означава, че максималният ток възниква в една четвърт от периода след достигане на максималното напрежение.

ЕМП на самоиндукцията е в антифаза с напрежението на бобината, изоставайки от своя страна зад тока с една четвърт от периода.В този случай периодът на промяна на тока, напрежението, както и ЕРС на самоиндукция не се променя и остава равен на периода на промяна на напрежението на генератора, захранващ веригата. Запазен е и синусоидалният характер на промяната в тези стойности.

Фигура 3. Фазово съвпадение на ток и напрежение във верига с активно съпротивление

Нека сега разберем каква е разликата между натоварването на алтернатор с активно съпротивление и натоварване с неговото индуктивно съпротивление.

Когато веригата на променлив ток съдържа само едно активно съпротивление, тогава енергията на източника на ток се абсорбира в активното съпротивление, нагряване на проводника.

Когато веригата не съдържа активно съпротивление (обикновено го считаме за нула), а се състои само от индуктивно съпротивление на бобината, енергията на източника на ток се изразходва не за нагряване на проводниците, а само за създаване на ЕМП на самоиндукция, тоест се превръща в енергията на магнитното поле … Променливият ток обаче непрекъснато се променя както по величина, така и по посока и следователно, магнитно поле намотката непрекъснато се променя във времето с текущата промяна. През първата четвърт на периода, когато токът се увеличава, веригата получава енергия от източника на ток и я съхранява в магнитното поле на намотката. Но веднага щом токът, достигайки своя максимум, започне да намалява, той се поддържа за сметка на енергията, съхранявана в магнитното поле на бобината чрез ЕРС на самоиндукция.

Поради това, източникът на ток, като е дал част от енергията си на веригата през първото тримесечие на периода, я получава обратно от бобината през второто тримесечие, което играе ролята на своеобразен източник на ток. С други думи, верига с променлив ток, съдържаща само индуктивно съпротивление, не консумира енергия: в този случай има колебание на енергията между източника и веригата. Активното съпротивление, напротив, поглъща в себе си цялата енергия, предадена му от източника на ток.

Казват, че един индуктор, за разлика от омичното съпротивление, не е активен по отношение на източник на променлив ток, т.е. реактивен… Следователно, индуктивното съпротивление на намотката се нарича още реактивност.

Крива на нарастване на тока при затваряне на верига, съдържаща индуктивност — преходни процеси в електрически вериги.

По -рано по тази тема: Електричество за манекени / Основи на електротехниката

Какво четат другите?

# 1 написа: Александър (4 март 2010 г. 17:45)

   
токът във фаза ли е с ЕМП на генератора? И стойността му намалява?        

# 2 написа: администратор (7 март 2010 г. 16:35 ч.)

   
В верига с променлив ток, състояща се само от активно съпротивление, фазите на тока и напрежението съвпадат.
       

# 3 написа: Александър (10 март 2010 09:37)

   
Защо напрежението е равно и противоположно на ЕРС на самоиндукцията, в края на краищата, в момента, когато ЕДС на самоиндукцията е максимална, ЕДС на генератора е равна на нула и не може да създаде това напрежение? Откъде идва (напрежението)?

* Във верига само с един индуктор, който няма активно съпротивление, токът, протичащ през веригата, е във фаза с ЕМП на генератора (ЕМП, което зависи от положението на рамката (в обикновен генератор), а не напрежението на генератора)?