Проводникова индуктивност в верига на променлив ток

Нека да разгледаме веригата, съдържаща индуктор вътре, и да си представим, че активното съпротивление на веригата, включително намотка, не е достатъчно, че може да бъде пренебрегван. В този случай свързването на бобината към непроменлив токов източник би предизвикало късо съединение, при което, както е ясно, текущата сила в схемата би била много голяма.

Ситуацията е различна, когато бобината е свързана към източник на променлив ток. В този случай не се получава късо съединение. Това е за това. че индукторът реагира на променливия ток, преминаващ през него.

Каква е същността на тази съпротива и как се обуславя това?

За да отговоря на този въпрос, нека припомним феномена на самоиндукция. Всяка промяна в тока в серпентината причинява появата на ЕМФ самоиндуктивност, която предотвратява промяната на тока. Стойността на ЕМФ за самоиндукция е пряко пропорционална на стойността на бобината индуктивност и текущата конфигурация в нея. Но тъй като променлив ток непрекъснато се променя, самоиндуктивността, непрекъснато възникваща в EMF намотка, прави съпротивление на променлив ток.

За да разберете процесите, които се случват във веригата на променлив ток с индуктор, нека се обърнем към графиката. На фигура 1 са изобразени кривите на кривите, които характеризират респективно отметката в схемата, напрежението върху серпентината и ЕМФ със самоиндуктивност, които се появяват в нея. Нека проверим верността на конструкциите, направени на фигурата.

АС верига с намотка

От времето t = 0, т.е. от началния момент на наблюдение на тока, той започва да се увеличава бързо, но с приближаването на приближаването до неговата най-голяма стойност, темпът на текущото увеличение намалява. В момента, когато токът достигна най-високата си стойност, скоростта на конфигурирането му за момент се превърна в нула, т.е. токът се промени. Тогава токът започва бавно, а след това бързо намалява и след второто тримесечие на периода намалява до нула. Скоростта на текущата конфигурация за това тримесечие на периода, нараствайки от куршума, достига по-голяма стойност, когато токът стане нулев.

Фигура 2. Конфигурацията на тока във времето зависи от тока

От конструкциите на фигура 2 е очевидно, че когато текущата крива преминава през времевата ос, увеличението на тока през кратък интервал t е по-голямо от това за същия интервал от време, когато кривата на тока достигне свой собствен връх.

Както следва, текущата конфигурация се намалява с увеличаване на тока и се увеличава, тъй като намалява, независимо от текущата посока в схемата.

Разбира се, EMF на самоиндуктивността в серпентината трябва да бъде по-голяма, когато текущата конфигурация е голяма и да се намали до нула, когато смяната й престане. В действителност, на графиката кривата на електромагнитна съвместимост на самоиндукцирането eL за първото тримесечие на периода, започвайки от най-голямата стойност, падна до нула (виж фигура 1).

През следващия тримесечен период токът от най-голямата стойност намаля до нула, но скоростта на конфигурирането му нарастваше постоянно и беше по-голяма в момента, когато токът стана нулев. Съответно EMF на самоиндукция през това тримесечие на периода, отново се появява в серпентината, нарастваше постоянно и се оказа най-голямата от момента, когато токът стана нулев.

Но посоката на своята самоиндук- ция за ЕМП се промени на обратната, тъй като текущото увеличение през първото тримесечие на периода беше заменено през второто тримесечие с намалението.

Продължаване изграждането на ЕМП кривата на самостоятелно предизвикан, виждаме, че конфигурацията на периода на тока в бобината и самостоятелно предизвикан ЕВФ ще го целия период на собствения си конфигурация направи. Посоката се определя от закона на Ленц: с увеличаване на ток самостоятелно предизвикан EMF ще бъде насочен срещу сегашния (първо и трето тримесечие на периода) и при сегашния спад, а напротив, да съвпада с това в посока (втора и четвъртото тримесечие на периода) ,

По този начин EMF на самоиндукция, причинена от самия променлив ток, възпрепятства увеличаването му и, напротив, го поддържа, докато намалява.

Нека сега се обърнем към диаграмата на напрежението на серпентината (вижте Фигура 1). В тази графика, синусоида на напрежението в скобите на намотката е показан равен на обратната синусова вълна на самоиндуктивния ЕМФ. Както би трябвало, напрежението в скобите на намотката във всеки момент от времето е равно на ЕМФ на самоиндукцията, възникваща в него. Това напрежение се генерира от алтернатора и отива за гасене на действието в схемата EMF на самоиндукция.

Така че, в бобината на индуктивност, включени в веригата на променлив ток, съпротива се създава за преминаване на ток. Но тъй като в крайна сметка тази устойчивост е причинена от индуктивността на намотката, тогава тя се нарича индуктивна съпротива.

Индуктивното съпротивление се обозначава с XL и се измерва, както активното съпротивление, в оми.

Индуктивната съпротива на веригата се увеличава, тъй като честотата на подаване на тока източва веригата, и колкото по-голяма е индуктивността на веригата. Както следва, индуктивната съпротива на веригата е пряко пропорционална на честотата на тока и индуктивността на веригата, тя се определя от формулата XL = ωL, където ω е радиалната честота, определена от продукта 2πf. - индуктивност на веригата в g.

закона на Ом за AC вериги, съдържащи индуктивни реактивно съпротивление, е както следва: в размер на ток е правопропорционален на напрежението и обратно пропорционален на индуктивно съпротивление верига, т.е. I = U / XL, където и U - RMS стойности на напрежението и тока, и XL- .. индуктивно съпротивление на веригата.

Като се имат предвид графиките на текущата конфигурация в серпентината. EMF на самоиндукция и напрежение в своите терминали, насочихме вниманието към факта, че промяната в тези количества не съвпада във времето. С други думи, синусоидите на тока, напрежението и ЕМФ на самоиндуциране се оказаха сравнително скъсени спрямо другия за разглежданата схема. В техниката на променливите токове този феномен обикновено се нарича фазово изместване.

Ако двете променливи са променени по един и същ закон (в нашия случай, според синусоидална) с подобни периоди незабавно да потърсят своите собствени максимални стойности, както в напред и в посока на работа, и веднага сведени до нула, тези променливи са монотонни фаза или, както се казва, съвпадат във фаза.

Например, Фигура 3 показва кривите на съвпадение на фазите за конфигурации на ток и напрежение. Такова съвпадение на фазите, ние винаги гледаме в схемата на променлив ток, състоящ се само от активно съпротивление.

В този случай, когато веригата съдържа индуктивно съпротивление, фазите на тока и напрежението, както се вижда на Фиг. 1 не съвпадат, т.е. има фазово отместване между тези променливи. Сегашната крива в този случай изглежда изостава от кривата на стреса с една четвърт от периода.

Както следва, когато индуктивната бобина е свързана към веригата на променлив ток, настъпва фазово отместване между тока и напрежението, докато токът отклонява фазата от напрежението с една четвърт от периода. Това означава, че максималният ток се появява на четвърт от периода, след като е настъпило максималното напрежение.

Електромоторът за самонасочване е в антифаза с напрежението на серпентината, като от своя страна изостава от тока с една четвърт от периода. Същевременно, периодът на самонасочване на тока, напрежението и ЕМФ не се променя и остава равен на периода на конфигурация на напрежението на генератора, който захранва веригата. Силиконовата природа на конфигурацията на тези количества също се запазва.

Фигура 3. Съвпадение във фаза на тока и напрежението във веригата с активно съпротивление

Нека сега разберем каква е разликата между натоварването на алтернатора и активното съпротивление от товара чрез неговата индуктивна съпротива.

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

Когато веригата не съдържа активно съпротивление (условно го поеме до нула), и само се състои от консумираната индукционен резистентност намотка от нагревателните проводници ток източник на енергия, а само да се създаде самостоятелно индукция EMF, т. Е. Той се превръща в магнитно поле енергия , Но променлив ток се променя непрекъснато както по отношение на магнитуда, така и по посока и макар че магнитното поле на намотката непрекъснато се променя в текущата конфигурация. През първото тримесечие на периода, когато токът се покачва, веригата получава енергия от източника на ток и го съхранява в магнитното поле на намотката. Но тъй като токът достига своя максимум, започва да намалява, то се поддържа от енергията, съхранявана в магнитното поле на средствата на серпантината самостоятелно предизвикан EMF.

По този начин, с други думи, верига на променлив ток, съдържаща само индуктивно съпротивление, не консумира енергия: в този случай има колебание на енергия между източника и веригата. Активното съпротивление, от друга страна, абсорбира цялата енергия, която му е дадена от източника на ток.

Казва се, че индукторът, за разлика от омичното съпротивление, не е активен по отношение на източника на променлив ток, т.е. той е реактивен. Следователно, индуктивната съпротива на намотката се нарича реактивно съпротивление.