Rezistory vs. Induktory

Tlumivky nemají chovat stejným způsobem, jako rezistory. Vzhledem k tomu, že rezistory prostě proti toku proudu přes ně (o vrácení napětí přímo úměrné proudu), induktory proti změnám proudu přes ně, tím klesá napětí přímo úměrné rychlosti změny proudu.

v souladu s Lenzovým zákonem je toto indukované napětí vždy takové polarity, aby se pokusilo udržet proud v současné hodnotě., To znamená, že pokud proud je zvyšující se ve velikosti, indukované napětí bude „tlačit proti“ proudu; je-li proud klesá, polarita obrátí a „push“ aktuální bránit poklesu.

tato opozice vůči současné změně se nazývá reaktance, spíše než odpor., Vyjádřeno matematicky vztah mezi kleslo napětí přes tlumivku a rychlost současné změny přes induktor je jako takový:

Střídavý Proud v Jednoduchém Induktivní Obvod

výraz di/dt je jedním z kalkulu, což znamená, že rychlost změny okamžitý proud (i) v průběhu času, v ampér za sekundu.

indukčnost (L) je v Henrys a okamžité napětí (e) je samozřejmě ve voltech., Někdy najdete rychlost okamžitého napětí vyjádřeného jako“ v „namísto“ e “ (v = L di/dt), ale znamená to přesně to samé.

ukázat, co se stane s střídavého proudu, pojďme analyzovat jednoduché induktor v obvodu:

Čistě induktivní obvod: Induktor aktuální mas induktoru napětí o 90°.

Pokud bychom měli vykreslit proud a napětí pro tento velmi jednoduchý obvod, to by to vypadalo něco jako toto:

Čistě induktivní obvod, průběhy.,

nezapomeňte, že napětí pokleslé přes induktor je reakcí proti změně proudu.

Proto, okamžité napětí je nulové, kdykoli okamžitý proud je na vrcholu (nulu, změnit, nebo úroveň svahu, na aktuální sine wave) a okamžité napětí na vrcholu, kam okamžitý proud je maximální změna (body nejstrmější sjezdovce na aktuální vlně, kde se kříží nulovou linku).

výsledkem je napěťová vlna, která je 90° mimo fázi s proudovou vlnou., Při pohledu na graf se zdá, že napěťová vlna má na aktuální vlně „náskok“; napětí „vede“ proud a proud „zaostává“ za napětím.

proud zaostává napětí o 90° v čistém indukčním obvodu.

Věci se ještě zajímavější, když jsme plot napájení pro tento obvod.

V čistě induktivní obvod, okamžitý výkon může být pozitivní nebo negativní.,

protože okamžitý výkon je součinem okamžitého napětí a okamžitého proudu (p=ie), výkon se rovná nule, kdykoli je okamžitý proud nebo napětí nulové. Kdykoli je okamžitý proud i napětí kladné (nad přímkou), výkon je kladný.

stejně jako u příkladu rezistoru je výkon také pozitivní, když okamžitý proud a napětí jsou oba záporné (pod čárou).,

nicméně, protože proudové a napěťové vlny jsou 90° mimo fázi, jsou chvíle, kdy je jeden pozitivní, zatímco druhý je negativní, což má za následek stejně časté výskyty negativního okamžitého výkonu.

co je negativní síla?

ale co znamená negativní síla? To znamená, že induktor uvolňuje energii zpět do obvodu, zatímco kladný výkon znamená, že absorbuje energii z obvodu.,

Vzhledem k pozitivní a negativní cykly jsou stejné ve velikosti a trvání v průběhu času, induktor uvolňuje jen tolik energie zpět do okruhu, jak to absorbuje během jednoho kompletního cyklu.

to v praktickém smyslu znamená, že reaktance induktoru odvádí čistou energii nuly, zcela na rozdíl od odporu rezistoru, který odvádí energii ve formě tepla. Myslete na to, je to pouze pro dokonalé induktory, které nemají žádný odpor drátu.

reaktance vs., Odpor

odpor induktoru vůči změně proudu se obecně promítá do opozice vůči střídavému proudu, který se podle definice vždy mění v okamžité velikosti a směru.

tato opozice vůči střídavému proudu je podobná odporu, ale liší se tím, že vždy vede k fázovému posunu mezi proudem a napětím a rozptyluje nulový výkon. Kvůli rozdílům má jiný název: reaktance. Reaktance na AC je vyjádřena v ohmech, stejně jako odpor je, kromě toho, že jeho matematický symbol je X místo R.,

Chcete-li být konkrétní, reaktance spojené s induktorem je obvykle symbolizováno písmenem X s písmenem L jako dolní index, jako je tento: XL.

Od induktory pokles napětí v poměru k výši aktuální změny, budou klesat více napětí pro rychleji se měnící proudy, a méně napětí pro pomaleji se měnící proudy. To znamená, že reaktance v ohmech pro jakýkoli induktor je přímo úměrná frekvenci střídavého proudu., Přesný vzorec pro stanovení reaktance je následující:

Pokud vystavíme induktor 10 mH frekvencím 60, 120 a 2500 Hz, projeví se reaktance v následující tabulce.

Reaktance 10 mH induktor:

Frekvence (Hz) Odpor (Ohmy)
60 3.7699
120 7.5398
2500 157.,0796

V reaktance rovnice, výraz „2nf“ (vše na pravé straně až L), má zvláštní význam samo o sobě. To je počet radiánů za sekundu, že střídavý proud je „rotující“, pokud se vám představit jednoho cyklu AC reprezentovat kruh otáčení.

radián je jednotka úhlového měření: V jednom plném kruhu jsou 2π radiány, stejně jako v plném kruhu je 360°., V případě, že alternátor produkuje AC je double-pólové jednotky, to bude produkovat jeden cyklus pro každé úplné otočení otáčení hřídele, který je každý 2π radiánů, nebo 360°.

Pokud je tato konstanta 2π se vynásobí frekvence v Hz (cyklů za sekundu), výsledkem bude číslo v radiánech za sekundu, známý jako úhlová rychlost NAPÁJECÍ systém.

úhlová rychlost V AC systémech

úhlová rychlost může být reprezentována výrazem 2NF, nebo může být reprezentována vlastním symbolem, malým řeckým písmenem omega, které se jeví podobně jako naše Římská malá písmena“ w“: ω., Vzorec reaktance XL = 2nfl by tedy mohl být také napsán jako XL = wL.

Je třeba chápat, že tento „úhlová rychlost“ je výrazem toho, jak rychle se AC průběhy jsou cyklistika, full-cyklus odpovídá 2π radiánů. Není nutně reprezentativní pro skutečné otáčky hřídele alternátoru produkujícího střídavý proud.

pokud má alternátor více než dva póly, úhlová rychlost bude násobkem rychlosti hřídele., Z tohoto důvodu je ω někdy vyjádřen v jednotkách elektrických radiánů za sekundu spíše než (prostých) radiánů za sekundu, aby se odlišil od mechanického pohybu.

jakýmkoli způsobem vyjadřujeme úhlovou rychlost systému, je zřejmé, že je přímo úměrná reaktanci v induktoru. Vzhledem k tomu, že frekvence (nebo rychlost hřídele alternátoru) se zvyšuje v střídavém systému, induktor nabídne větší odpor proti průchodu proudu a naopak.,

Střídavý proud v jednoduchém indukční obvodu je rovno napětí (ve voltech) děleno induktivní jalový odpor (v ohmech), jen buď jako střídavý nebo stejnosměrný proud v jednoduchém odporový obvod se rovná napětí (ve voltech) děleno odporu (v ohmech). Příklad obvodu je uveden zde:

Induktivní reaktance

Fázové Úhly

Nicméně, musíme mít na paměti, že napětí a proud nejsou ve fázi., Jak bylo ukázáno dříve, napětí má fázový posun +90° vzhledem k proudu. Pokud zastupujeme tyto fázového úhlu napětí a proudu matematicky ve formě komplexních čísel, zjistíme, že tlumivka je odpor pro proud fázový úhel,

Aktuální mas napětí o 90° v induktor.

matematicky říkáme, že fázový úhel odporu induktoru vůči proudu je 90°, což znamená, že odpor induktoru vůči proudu je pozitivní imaginární veličina., Tento fázový úhel reaktivní opozice vůči proudu se stává kriticky důležitým v analýze obvodů, zejména u složitých střídavých obvodů, kde interagují reaktance a odpor.

bude prospěšné reprezentovat odpor jakékoli složky vůči proudu, pokud jde o složitá čísla, spíše než skalární množství odporu a reaktance.

RECENZE:

  • Indukční reaktance je opozice, která induktor nabízí střídavý proud vzhledem k jeho fáze-posunul skladování a uvolňování energie ve svém magnetickém poli., Reaktance je symbolizována velkým písmenem “ X “ a měří se v ohmech stejně jako odpor (R).
  • Indukční reaktance lze vypočítat pomocí tohoto vzorce: XL = 2nfL
  • úhlové rychlosti STŘÍDAVÉHO obvodu je další způsob, jak vyjádřit svou frekvenci, v jednotkách elektrických radiánech za sekundu namísto cyklů za sekundu. Je symbolizován malým řeckým písmenem „omega“ nebo ω.
  • indukční reaktance se zvyšuje se zvyšující se frekvencí. Jinými slovy, čím vyšší je frekvence,tím více je proti proudu elektronů.,

související pracovní listy:

  • induktory pracovní list
  • induktivní reaktance pracovní list