Jedným zo slávnych zákonov týkajúcich sa elektriny je „Ohmov zákon“. Ohmov zákon poskytuje empirický vzťah, ktorý popisuje vodivosť z rôznych elektricky vodivých materiálov. Podľa tohto zákona je prúd prúdiaci vodičom priamo úmerný napätiu vedenému vodičom, s odporom ako konštantou úmernosti. Tu sú jednotkami prúdu ampéry, jednotky napätia sú udávané vo voltoch a jednotky odporu sú ohmy. Vo fyzike sa tento zákon zvyčajne používa aj na označenie rôznych zovšeobecnení zákona, napríklad vo vektorovej podobe v elektromagnetike. Podobne aj pri práci s AC tlmivky Používa sa zákon ohmov, kde sa odpor označuje ako „indukčná reaktancia“ namiesto „odpor“.
Čo je to indukčná reaktancia?
Keď sa na induktor privádza napätie, indukuje sa prúd indukčným obvodom. Tento prúd sa však negeneruje okamžite, ale rastie rýchlym tempom, ktoré je určené samo indukovanými hodnotami induktora. Indukovaný prúd je obmedzený odporovými prvkami prítomnými vo vinutích indukčnej cievky. Tu závisí veľkosť odporu od pomeru aplikovaného napätia k indukovanému prúdu, ako je uvedené v Ohmovom zákone.
Na obrázku nižšie je obvod induktora používaný na výpočet indukčnej reaktance.
Indukčná reaktancia
Keď je však induktor pripojený k striedavému obvodu, tok prúdu sa správa inak. Tu sa používa sínusový prívod. Preto nastáva fázový rozdiel medzi priebehom napätia a prúdu. Teraz, keď sa pre indukčnú cievku používa striedavé napájanie, musí prúd okrem indukčnosti cievky čeliť aj opozícii od frekvencie krivky striedavého prúdu. Tento odpor, ktorému čelí prúd v tlmivke pri pripojení k striedavému obvodu, sa nazýva „Induktívny odpor“.
Rozdiel medzi indukčnosťou a reaktanciou
Indukčnosť je schopnosť materiálu indukovať v ňom napätie, keď v ňom dôjde k zmene prúdového prúdu. Symbol indukčnosti je „L“. Keďže reaktancia je vlastnosť elektrických materiálov, ktorá je proti zmene prúdu. Jednotky reaktancie sú „Ohm’s“ a na jej rozlíšenie od normálneho odporu sa označuje symbolom „X“.
Reaktancia funguje podobne ako elektrický odpor ale na rozdiel od odporu reaktancia nerozptyľuje výkon ako teplo. Energiu skôr ukladá ako hodnotu reaktancie a vracia ju do okruhu. Ideálny induktor má nulový odpor, zatiaľ čo ideálny odpor má nulovú reaktanciu.
Odvodenie vzorca z indukčnej reaktivity
Indukčná reaktancia je pojem vzťahujúci sa na striedavé obvody. Postavuje sa proti toku prúdu v striedavých obvodoch. V indukčnom obvode striedavého prúdu v dôsledku fázového rozdielu má prúdový priebeh „LAGS“ použitý vlnový priebeh napätia o 90 stupňov. To znamená, že ak je napäťový priebeh pri 0 stupňoch, bude súčasný priebeh -90 stupňov.
V indukčnom obvode je induktor umiestnený cez zdroj striedavého napätia. Samočinne indukovaný emf v induktore rastie a klesá so zvyšovaním a znižovaním frekvencie napájacieho napätia. Samočinne indukovaný emf je priamo úmerný rýchlosti zmeny prúdu v cievke induktora. Najvyššia miera zmeny nastane, keď priebeh napájacieho napätia prechádza z pozitívneho pol cyklu do záporného pol cyklu alebo naopak.
V indukčnom obvode prúd zaostáva za napätím. Takže ak je napätie na 0 stupňov, potom bude prúd na -90 stupňov vzhľadom na napätie. Preto, keď sa vezmú do úvahy sínusové priebehy, napäťový priebeh VĽmožno klasifikovať ako sínusový priebeh a prúdový priebeh IĽako negatívna kosínusová vlna.
Takže prúd v bode možno definovať ako:
JaĽ= Jamax. hriech (ωt - 900), φωis v radiánoch a ‚t‘ v sekundách
Pomer napätia a prúdu v indukčnom obvode dáva hodnotu indukčnej reaktancie XĽ
Teda XĽ= VĽ/ JaĽohmov = ωL = 2πfL ohmov
Tu L je indukčnosť, f je frekvencia a 2πf = ω
Z tejto derivácie je zrejmé, že indukčná reaktancia je priamo úmerná frekvencii „f“ a indukčnosti „L“ induktora. So zvýšením frekvencie napätia alebo indukčnosti cievky sa zvyšuje celková reaktancia obvodu. Keď sa frekvencia zvýši do nekonečna, indukčná reaktancia sa tiež zvýši do nekonečna a bude pôsobiť podobne ako otvorený obvod. Pri poklese frekvencie na nulu sa indukčná reaktancia tiež zníži na nulu a pôsobí podobne ako skrat.
Symbol
Induktívna reaktancia je odpor, ktorému čelí tok prúdu v induktore, keď je napájané striedavé napätie. Jeho jednotky sú podobné jednotkám odporu. Symbol indukčnej reaktivity je „XĽ„. Pretože prúd vzhľadom na induktor napätia zaostáva o 90 stupňov, je možné ľahko vypočítať hodnotu jednej alebo druhej veličiny. Ak je známe napätie, potom je možné odvodiť záporný 90-stupňový posun priebehu napätia, ktorý môže byť odvodený od prúdu.
Príklad
Pozrime sa na príklad výpočtu induktívnej reaktancie.
Na zdroj napätia 150 V je pripojený induktor s indukčnosťou 200 mH a nulovým odporom. Frekvencia napájania je 60 Hz. Vypočítajte indukčnú reaktanciu a prúd pretekajúci induktorom
Indukčná reaktancia
XĽ= 2πfL
= 2π × 50 × 0,20
= 76,08 ohmov
Aktuálne
JaĽ= VĽ/ XĽ
= 150 / 76,08
= 1,97 A
V elektrických a elektronických obvodoch sa pojem „reaktancia“ pravidelne používa v indukčných a kondenzátorových obvodoch. Zvýšenie hodnoty reaktancie v týchto obvodoch vedie k zníženiu prúdu v nich. Induktívna reaktancia vedie k tomu, že napätie a prúd vychádzajú z fázy. V elektrických energetických systémoch to obmedzí výkonovú kapacitu prenosových vedení striedavého prúdu. Aj keď v takýchto situáciách stále prúdi, ale prenosové vedenia sa zahrejú a nebude možný efektívny prenos sily. Je teda dôležité monitorovať indukčnú reaktanciu obvodov. Aký je fázový rozdiel medzi priebehom napätia a prúdu pre indukčný obvod?
