AC induktiivpool

Mõelge induktiivpooli sisaldavale vooluringile ja oletagem, et ahela takistus, sealhulgas pooli juhe, on nii väike, et seda võib tähelepanuta jätta. Sel juhul tekiks mähise ühendamisel alalisvooluallikaga lühis, mille korral oleks voolutugevus ahelas teatavasti väga suur.

Olukord on erinev, kui mähis on ühendatud vahelduvvooluallikaga. Sel juhul lühist ei teki. See näitab. Mida peab induktiivpool seda läbivale vahelduvvoolule vastu.

Mis on selle vastupanu olemus ja kuidas see on tingitud?

Sellele küsimusele vastamiseks pidage meeles eneseinduktsiooni nähtus… Kõik voolu muutused mähises põhjustavad iseinduktsiooni EMF-i, mis takistab voolu muutumist. Eneseinduktsiooni EMF väärtus on otseselt võrdeline pooli induktiivsuse väärtus ja voolu muutumise kiirus selles. Aga kuna vahelduvvoolu muutub pidevalt Mähises pidevalt tekkiv eneseinduktsiooni elektromagnetkiirgus tekitab takistuse vahelduvvoolule.

Et mõista selles toimuvaid protsesse vahelduvvooluahelad koos induktiivpooliga, vaata graafikut.Joonisel 1 on kujutatud kõverad jooned, mis iseloomustavad vastavalt ahelas olevat märki, mähises olevat pinget ja selles esinevat iseinduktsiooni emf-i. Vaatame, et joonisel tehtud konstruktsioonid oleksid õiged.

Vahelduvvooluahel koos induktiivpooliga

Alates hetkest t = 0, st alates voolu jälgimise algusest, hakkab see kiiresti kasvama, kuid maksimaalsele väärtusele lähenedes voolu suurenemise kiirus väheneb. Hetkel, mil vool saavutas oma maksimumväärtuse, muutus selle muutumise kiirus hetkeks nulliks, see tähendab, et voolu muutus peatus. Siis algas vool esialgu aeglaselt ja siis kiiresti langes ning perioodi teise veerandi järel langes nulli. Voolu muutumise kiirus selle perioodi kvartali jooksul, tõustes kuulist, saavutab suurima väärtuse, kui vool on võrdne nulliga.

Joonis 2. Voolu muutuste olemus ajas, olenevalt voolutugevusest

Joonisel 2 kujutatud konstruktsioonidelt on näha, et kui voolukõver läbib ajatelge, suureneb vool lühikese ajaperioodi T jooksul rohkem kui samal ajaperioodil, mil voolukõver jõuab haripunkti.

Seetõttu väheneb voolu muutumise kiirus voolu suurenedes ja suureneb voolu vähenedes, sõltumata voolu suunast ahelas.

On ilmne, et mähises oleva iseinduktiivsuse emf peab olema suurim, kui voolu muutumise kiirus on suurim, ja vähenema nullini, kui selle muutus lakkab. Tegelikult langes graafikul iseinduktsiooni eL EMF kõver perioodi esimeses kvartalis maksimumväärtusest alustades nulli (vt joonis 1).

Perioodi järgmise kvartali jooksul väheneb vool maksimumväärtusest nullini, kuid selle muutumise kiirus järk-järgult suureneb ja on suurim hetkel, kui vool on võrdne nulliga. Sellest lähtuvalt suureneb selle perioodi veerandi jooksul taas mähisesse ilmuva iseinduktsiooni EMF järk-järgult ja osutub maksimumiks, kuni vool on võrdne nulliga.

Iseinduktsiooni emf suund muutus aga vastupidises suunas, kuna perioodi I kvartali voolu suurenemine asendus teises kvartalis selle langusega.

Ahel induktiivsusega

Jätkates iseinduktsiooni EMF kõvera konstrueerimist, oleme veendunud, et voolu muutumise perioodil poolis ja iseinduktsiooni EMF selles läbivad selle muutumise täieliku perioodi. Selle suund on kindlaks määratud Lenzi seadus: voolu suurenemisega suunatakse iseinduktsiooni emf voolu vastu (perioodi esimene ja kolmas kvartal) ning voolu vähenemisel langeb see vastupidi sellega kokku ( perioodi teine ​​ja neljas kvartal).

Seetõttu takistab vahelduvvoolu enda põhjustatud iseinduktsiooni EMF selle suurenemist ja vastupidi, säilitab selle laskumisel.

Pöördume nüüd pooli pingegraafiku poole (vt joonis 1). Sellel graafikul on pooli klemmipinge siinuslaine näidatud võrdsena ja vastupidiselt iseinduktiivsuse emf siinuslainele. Seetõttu on pooli klemmide pinge igal ajahetkel võrdne ja vastupidine selles tekkiva iseinduktsiooni EMF-ile. Selle pinge loob generaator ja see kustutab EMF-i iseinduktsiooniahela toimingu.

Seetõttu tekib vahelduvvooluahelaga ühendatud induktiivpoolis voolu voolamisel takistus. Kuid kuna selline takistus kutsub lõpuks esile mähise induktiivsuse, nimetatakse seda induktiivseks takistuseks.

Induktiivtakistus on tähistatud tähega XL ja seda mõõdetakse takistusena oomides.

Ahela induktiivne takistus on seda suurem, seda suurem vooluallika sagedusvooluahela toide ja suurem ahela induktiivsus. Seetõttu on vooluahela induktiivne takistus otseselt võrdeline voolu sageduse ja ahela induktiivsusega; määratakse valemiga XL = ωL, kus ω — korrutisega määratud ringsagedus 2πe… — vooluahela induktiivsus n.

Ohmi seadus induktiivset takistust sisaldavale vahelduvvooluahelale kõlab Seega: voolu suurus on otseselt võrdeline pingega ja pöördvõrdeline NSi induktiivtakistusega, s.o. I = U / XL, kus I ja U on efektiivsed voolu ja pinge väärtused ning xL on ahela induktiivne takistus.

Arvestades voolu muutumise graafikuid poolis. Iseinduktsiooni EMF ja selle klemmide pinge, pöörasime tähelepanu asjaolule, et nende väärtuste muutus ei lange ajaliselt kokku. Teisisõnu osutusid vaadeldava vooluringi voolu, pinge ja iseinduktsiooni EMF sinusoidid üksteise suhtes ajaliselt nihutatuks. Vahelduvvoolutehnoloogias nimetatakse seda nähtust tavaliselt faasinihkeks.

Kui kaks muutuvat suurust muutuvad sama seaduse järgi (meie puhul siinuskujuliselt) samade perioodidega, saavutavad samaaegselt oma maksimumväärtuse nii edasi- kui ka tagasisuunas ning vähenevad samaaegselt ka nullini, siis on sellistel muutuvatel suurustel samad faasid või nagu öeldakse, sobi faasis.

Näitena on joonisel 3 näidatud faasisobitatud voolu- ja pingekõverad. Me jälgime alati sellist faaside sobitamist vahelduvvooluahelas, mis koosneb ainult aktiivtakistusest.

Juhul, kui ahel sisaldab induktiivset takistust, voolu- ja pingefaase, nagu on näha joonisel fig. 1 ei ühti, see tähendab, et nende muutujate vahel on faasinihe. Praegune kõver näib antud juhul jäävat pingekõverast veerandi perioodist maha.

Seega, kui vahelduvvooluahelasse on lülitatud induktiivpool, tekib vooluahelas faasinihe voolu ja pinge vahel ning vool jääb faasis pingest maha veerandi perioodist... See tähendab, et maksimaalne vool tekib veerandi perioodist pärast maksimaalse pinge saavutamist.

Iseinduktsiooni EMF on pooli pingega antifaasis, jäädes voolust maha veerandi perioodist.Sellisel juhul arvestatakse nii voolu, pinge kui ka voolutugevuse EMF-i muutumise perioodi. iseinduktsioon ei muutu ja jääb võrdseks ahelat toitva generaatori pinge muutumise perioodiga. Samuti säilib nende väärtuste muutuse sinusoidne olemus.

Joonis 3. Voolu ja pinge faaside sobitamine aktiivtakistusahelas

Mõistame nüüd, mis vahe on aktiivse takistusega generaatori koormuse ja selle induktiivse takistusega koormuse vahel.

Kui vahelduvvooluahel sisaldab ainult ühte aktiivtakistust, neeldub vooluallika energia aktiivtakistusse, traadi soojendamine.

Kui vooluahel ei sisalda aktiivset takistust (peame seda tavaliselt nulliks), vaid koosneb ainult mähise induktiivtakistusest, kulutatakse vooluallika energiat mitte juhtmete soojendamiseks, vaid ainult iseinduktsiooni EMF-i loomiseks. , see tähendab, et see muutub magnetvälja energiaks ... Vahelduvvool aga on pidevas muutumises nii suuruses kui suunas ja seetõttu magnetväli mähis muutub ajas pidevalt koos voolu muutumisega. Perioodi esimeses kvartalis, kui vool suureneb, saab vooluahel energiat vooluallikast ja salvestab selle pooli magnetvälja. Kuid niipea, kui vool, olles saavutanud maksimumi, hakkab vähenema, hoitakse seda iseinduktsiooni emf poolt mähise magnetvälja salvestatud energia arvelt.

Seetõttu saab vooluallikas, olles perioodi esimeses kvartalis osa oma energiast ahelasse andnud, selle teises kvartalis tagasi mähiselt, mis toimib omamoodi vooluallikana. Teisisõnu, ainult induktiivset takistust sisaldav vahelduvvooluahel ei tarbi energiat: sel juhul on allika ja ahela vahel energia kõikumine. Aktiivne takistus, vastupidi, neelab kogu sellele vooluallikast ülekantud energia.

Induktiivpool, erinevalt oomilisest takistusest, on vahelduvvooluallika suhtes passiivne, st. reaktiivne... Seetõttu nimetatakse pooli induktiivtakistust ka reaktiivseks.

Voolu tõusukõver induktiivsust sisaldava vooluringi sulgemisel — siirded elektriahelates.

Varem selles lõimes: Elekter mannekeenidele / Elektrotehnika alused

Mida teised loevad?

# 1 Postitas: Alexander (4. märts 2010 17:45)

   
kas vool on faasis generaatori emf-ga? Ja selle väärtus väheneb?

#2 kirjutas: administraator (7. märts 2010 16:35)

   
Vahelduvvooluahelas, mis koosneb ainult aktiivtakistusest, langevad voolu- ja pingefaasid kokku.
       

# 3 kirjutas: Aleksander (10. märts 2010 09:37)

   
Miks on pinge iseinduktsiooni EMF-ga võrdne ja vastupidine, siis ju hetkel, kui iseinduktsiooni EMF on maksimaalne, on generaatori EMF võrdne nulliga ega suuda seda pinget tekitada? Kust (pinge) tuleb?

* Kas vooluringis, millel on ainult üks induktiivpool, millel puudub aktiivtakistus, on vooluahelat läbiv vool faasis generaatori emf-iga (EMF, mis sõltub kaadri asendist (tavalises generaatoris), mitte generaatori pinge)?