AC indüktör

Bir indüktör içeren bir devre düşünün ve bobin teli de dahil olmak üzere devrenin direncinin ihmal edilebilecek kadar küçük olduğunu varsayalım. Bu durumda bobini bir doğru akım kaynağına bağlamak, bilindiği üzere devredeki akımın çok büyük olacağı bir kısa devre ile sonuçlanacaktır.

Bobin bir AC kaynağına bağlandığında durum farklıdır. Bu durumda kısa devre oluşmaz. Bu gösterir ki. Bir indüktör içinden geçen alternatif akıma karşı ne direnç gösterir?

Bu direncin özü nedir ve nasıl şartlandırılır?

Bu soruyu cevaplamak için unutmayın kendi kendine indüksiyon olgusu… Bobindeki akımdaki herhangi bir değişiklik, içinde bir kendi kendine endüksiyon EMF'sinin görünmesine neden olur ve bu da akımda bir değişikliği önler. Kendi kendine indüksiyonun EMF'sinin değeri, bobinin endüktans değeri ve içindeki akımın değişim oranı. Ama beri alternatif akım sürekli değişir Bobinde sürekli olarak görülen kendi kendine endüksiyon için elektromanyetik radyasyon, alternatif akıma karşı direnç oluşturur.

cereyan eden süreçleri anlamak için alternatif akım devreleri indüktör ile, grafiğe bakın.Şekil 1, sırasıyla devredeki işareti, bobindeki voltajı ve içinde meydana gelen kendi kendine indüksiyonun emf'sini karakterize eden eğri çizgileri göstermektedir. Şekilde yapılan konstrüksiyonların doğru olduğundan emin olalım.

Bir indüktör ile AC devresi

t=0 olduğu andan itibaren yani akımın ilk gözlendiği andan itibaren hızla artmaya başlar fakat maksimum değerine yaklaştıkça akımın artış hızı düşer. Akım maksimum değerine ulaştığı anda, değişim hızı anlık olarak sıfıra eşit oldu, yani akım değişimi durdu. Daha sonra akım önce yavaş başladı sonra hızla azaldı ve dönemin ikinci çeyreğinden sonra sıfıra indi. Dönemin bu çeyreğinde mermiden itibaren artan akım değişim hızı, akım sıfıra eşit olduğunda en yüksek değere ulaşır.

Şekil 2. Akımın büyüklüğüne bağlı olarak zaman içinde akımdaki değişikliklerin doğası

Şekil 2'deki yapılardan, akım eğrisi zaman ekseninden geçtiğinde, akımın, akım eğrisinin tepe noktasına ulaştığı aynı zaman dilimine göre T kısa zaman diliminde daha fazla arttığı görülmektedir.

Bu nedenle, devredeki akımın yönü ne olursa olsun, akımın değişim hızı akım arttıkça azalır ve akım azaldıkça artar.

Bobindeki öz endüktansın emf'sinin, akımın değişim hızı en yüksek olduğunda en yüksek olması ve değişim durduğunda sıfıra düşmesi gerektiği açıktır. Nitekim grafikte, EMF eğrisinin kendi kendine indüksiyon eL periyodunun ilk çeyreğinde maksimum değerinden başlayarak sıfıra düştüğü görülmektedir (bkz. Şekil 1).

Dönemin sonraki çeyreğinde, maksimum değerden akım sıfıra düşer, ancak değişim hızı kademeli olarak artar ve akımın sıfıra eşit olduğu anda en yüksektir. Buna göre, periyodun bu çeyreğinde bobinde tekrar ortaya çıkan kendi kendine endüksiyonun EMF'si kademeli olarak artar ve akım sıfıra eşit olana kadar maksimum olur.

Ancak, dönemin ilk çeyreğinde akımdaki artışın yerini ikinci çeyrekte azalışına bıraktığı için kendinden endüksiyon emk'in yönü ters yönde değişti.

endüktanslı devre

Kendi kendine indüksiyon EMF eğrisinin inşasına devam ederek, bobindeki akımın ve içindeki kendi kendine indüksiyon EMF'sinin değişim periyodu boyunca tam bir değişim periyodunu tamamlayacağına ikna olduk. Onun yönü belirlenir Lenz yasası: akımda bir artışla, kendi kendine endüksiyon emf'si akıma (dönemin ilk ve üçüncü çeyreği) karşı yönlendirilecek ve akımda bir azalma ile tersine, onunla aynı yönde çakışacaktır ( dönemin ikinci ve dördüncü çeyreği).

Bu nedenle, alternatif akımın kendisinin neden olduğu kendi kendine endüksiyon EMF'si, onun artmasını engeller ve aksine, alçalırken onu korur.

Şimdi bobin voltaj grafiğine dönelim (bkz. Şekil 1). Bu grafikte, bobin terminal voltajının sinüs dalgası, öz endüktans emf'nin sinüs dalgasına eşit ve zıt olarak gösterilmiştir. Bu nedenle, herhangi bir anda bobinin terminallerindeki voltaj, içinde ortaya çıkan kendi kendine indüksiyonun EMF'sine eşit ve zıttır. Bu voltaj bir alternatör tarafından oluşturulur ve EMF kendinden endüksiyon devresindeki eylemi söndürmeye gider.

Bu nedenle, bir AC devresine bağlı bir indüktörde akım aktığında direnç oluşur. Ancak böyle bir direnç sonunda bobinin endüktansını indüklediğinden, buna endüktif direnç denir.

Endüktif direnç XL ile gösterilir ve direnç olarak ohm cinsinden ölçülür.

Devrenin endüktif direnci ne kadar büyükse, o kadar büyük geçerli kaynak frekansıdevre beslemesi ve daha büyük devre endüktansı. Bu nedenle, bir devrenin endüktif direnci, akımın frekansı ve devrenin endüktansı ile doğru orantılıdır; XL = ωL formülüyle belirlenir, burada ω — 2πe… ürünü tarafından belirlenen dairesel frekans — n cinsinden devre endüktansı.

Ohm Yasası endüktif direnç içeren bir AC devresi için şu sesler çıkar: akım miktarı voltajla doğru orantılıdır ve NSi'nin endüktif direnciyle ters orantılıdır, yani. I = U / XL, burada I ve U etkin akım ve gerilim değerleridir ve xL devrenin endüktif direncidir.

Bobindeki akımın değişiminin grafikleri göz önüne alındığında. Terminallerinde kendi kendine indüksiyon ve voltajın EMF'si, içlerindeki değişimin vDeğerlerin zamanla çakışmadığı gerçeğine dikkat ettik. Başka bir deyişle, ele alınan devre için akım, gerilim ve kendinden endüksiyonlu EMF sinüsoidlerinin birbirine göre zaman kaydırmalı olduğu ortaya çıktı. AC teknolojisinde, bu fenomen genellikle faz kayması olarak adlandırılır.

İki değişken büyüklük aynı yasaya göre (bizim durumumuzda sinüzoidal) aynı periyotlarla değişirse, aynı anda hem ileri hem de geri yönde maksimum değerlerine ulaşır ve aynı anda sıfıra düşerse, bu tür değişken miktarlar aynı aşamalara sahiptir veya, dedikleri gibi, aşamalı maç.

Örnek olarak, Şekil 3 faz uyumlu akım ve gerilim eğrilerini göstermektedir. Yalnızca aktif dirençten oluşan bir AC devresinde bu tür faz eşleşmesini her zaman gözlemleriz.

Devrenin endüktif direnç içermesi durumunda, Şekil 1'de görüldüğü gibi akım ve gerilim fazları. 1 uyuşmuyor yani bu değişkenler arasında faz kayması var. Bu durumda akım eğrisi, dönemin dörtte biri kadar gerilim eğrisinin gerisinde kalıyor gibi görünüyor.

Bu nedenle, bir AC devresine bir indüktör dahil edildiğinde, devrede akım ve gerilim arasında bir faz kayması meydana gelir ve akım, fazda gerilimden periyodun dörtte biri kadar geri kalır... Bu, maksimum akımın çeyrekte meydana geldiği anlamına gelir. maksimum gerilime ulaştıktan sonraki süre.

Kendi kendine indüksiyonun EMF'si, bobinin voltajı ile ters fazdadır, akımın dörtte biri kadar geride kalır.Bu durumda, akımın, voltajın ve ayrıca EMF'nin değişim periyodu kendi kendine endüksiyon değişmez ve devreyi besleyen jeneratörün voltajının değişim periyoduna eşit kalır. Bu değerlerdeki değişimin sinüzoidal doğası da korunur.

Şekil 3. Aktif bir direnç devresinde akım ve voltajın faz eşleştirmesi

Şimdi aktif dirençli bir alternatör yükü ile endüktif dirençli yük arasındaki farkı anlayalım.

Bir AC devresi yalnızca bir aktif direnç içerdiğinde, akım kaynağının enerjisi aktif direnç tarafından emilir, teli ısıtmak.

Devre aktif direnç içermediğinde (genellikle sıfır olarak kabul ederiz), ancak yalnızca bobinin endüktif direncinden oluştuğunda, akım kaynağının enerjisi telleri ısıtmak için değil, yalnızca kendi kendine indüksiyonlu bir EMF oluşturmak için harcanır. , yani manyetik alanın enerjisi haline gelir ... Bununla birlikte, alternatif akım hem büyüklük hem de yön olarak sürekli değişir ve bu nedenle, manyetik alan Bobin, akım değişimi ile zaman içinde sürekli değişiyor. Akımın arttığı dönemin ilk çeyreğinde devre akım kaynağından enerji alır ve bobinin manyetik alanında depolar. Ancak maksimum değerine ulaşan akım azalmaya başlar başlamaz, bobinin manyetik alanında kendi kendine indüksiyon emf tarafından depolanan enerji pahasına korunur.

Dolayısıyla devrenin ilk çeyreğinde enerjisinin bir kısmını devreye veren akım kaynağı, ikinci çeyrekte enerjisini bir tür akım kaynağı görevi gören bobinden geri alır. Başka bir deyişle, yalnızca endüktif direnç içeren bir AC devresi enerji tüketmez: bu durumda, kaynak ile devre arasında bir enerji dalgalanması vardır. Aktif direnç, aksine, akım kaynağından kendisine aktarılan tüm enerjiyi emer.

Ohmik dirençten farklı olarak bir indüktörün bir AC kaynağına göre aktif olmadığı söylenir, yani. reaktif... Bu nedenle bobinin endüktif direncine reaktans da denir.

Endüktans içeren bir devreyi kapatırken akım artış eğrisi — elektrik devrelerinde geçici.

Bu iş parçacığında daha önce: Aptallar için elektrik / Elektrik mühendisliğinin temelleri

Diğerleri ne okuyor?

# 1 Gönderen: Alexander (4 Mart 2010 17:45)

   
akım jeneratör emf ile aynı fazda mı? Ve değeri azalır mı?

#2 yazdı: yönetici (7 Mart 2010 16:35)

   
Sadece aktif dirençten oluşan bir AC devresinde akım ve gerilim fazları eşleşir.
       

# 3 yazdı: İskender (10 Mart 2010 09:37)

   
Sonuçta, kendi kendine indüksiyonun EMF'sinin maksimum olduğu anda, jeneratörün EMF'si sıfıra eşittir ve bu voltajı oluşturamaz? (gerginlik) nereden geliyor?

* Aktif direnci olmayan tek bir indüktöre sahip bir devrede, devreden geçen akım jeneratör emf'si (çerçeve konumuna bağlı olan emf (normal bir jeneratörde) jeneratör voltajı değil) ile aynı fazda mı?