Vienas iš garsiausių su elektra susijusių įstatymų yra „Ohmo įstatymas“. Ohmo įstatymas suteikia empirinį ryšį, apibūdinantį laidumas įvairių elektrai laidžių medžiagų. Pagal šį įstatymą laidininku tekanti srovė yra tiesiogiai proporcinga laidininko įtampai, o pasipriešinimas yra proporcingumo konstanta. Čia srovės vienetai yra amperai, įtampos vienetai yra pateikti voltais, o pasipriešinimo vienetai yra omai. Fizikoje šis dėsnis paprastai taip pat naudojamas nurodyti įvairiems dėsnių apibendrinimams, pavyzdžiui, vektorine forma elektromagnetikoje. Panašiai dirbant su kintama srove induktoriai , naudojamas omų dėsnis, kur atsparumas vietoj „atsparumas“ vadinamas „indukcine reakcija“.
Kas yra indukcinė reakcija?
Kai induktoriui taikoma įtampa, induktoriaus grandinėje indukuojama srovė. Tačiau ši srovė nėra sukuriama akimirksniu, bet auga sparčiu greičiu, kurį nustato induktoriaus pačios sukeltos vertės. Indukuotą srovę riboja varžiniai elementai, esantys induktoriaus ritės apvijose. Čia varžos dydis priklauso nuo naudojamos įtampos ir sukeltos srovės santykio, kaip minėta Ohmo dėsnyje.
Žemiau pateiktas paveikslas yra induktoriaus grandinė, naudojama apskaičiuoti indukcinį reaktyvumą.
Indukcinė reakcija
Tačiau kai induktorius prijungtas prie kintamosios srovės grandinės, srovės srautas elgiasi skirtingai. Čia naudojamas sinusinis tiekimas. Taigi atsiranda įtampos ir srovės bangos fazių skirtumas. Dabar, kai induktoriaus ritė naudojama kintamosios srovės šaltiniu, be ritės induktyvumo, srovė taip pat turi susidurti su priešprieša nuo kintamosios srovės bangos formos. Šis pasipriešinimas, su kuriuo susiduria induktoriaus srovė, kai jis prijungtas prie kintamosios srovės grandinės, vadinamas „indukcine varža“.
Induktyvumo ir reakcijos skirtumas
Induktyvumas yra medžiagos sugebėjimas sukelti joje įtampą, kai joje pasikeičia srovės srautas. Induktyvumo simbolis yra „L“. Kadangi, reaktyvumas yra elektrinių medžiagų savybė, kuri priešinasi srovės pokyčiams. Reaktyvumo vienetai yra „Ohm“ ir tai žymima simboliu „X“, siekiant atskirti jį nuo įprasto pasipriešinimo.
Reakcija veikia panašiai kaip elektrinė varža tačiau, skirtingai nei pasipriešinimas, reaktyvumas neišsklaido jėgos kaip šilumos. Veikiau jis kaupia energiją kaip reaktyvinę vertę ir grąžina ją į grandinę. Idealus induktorius neturi nulinės varžos, o idealus rezistorius - nulinis reaktyvumas.
Indukcinės reakcijos formulės išvedimas
Indukcinis reaktyvumas yra terminas, susijęs su kintamosios srovės grandinėmis. Jis priešinasi srovės srautui kintamosios srovės grandinėse. Indukcinėje kintamosios srovės grandinėje dėl fazių skirtumo dabartinė bangos forma „LAGS“ taiko įtampos bangos formą 90 laipsnių. T.y., jei įtampos bangos forma yra 0 laipsnių, srovės bangos forma bus –90 laipsnių.
Indukcinėje grandinėje induktorius dedamas per kintamosios srovės įtampą. Savęs sukeltas emf induktoriuje didėja ir mažėja didėjant ir mažėjant maitinimo įtampos dažniui. Savęs sukeltas emf yra tiesiogiai proporcingas srovės kitimo greičiui induktoriaus ritėje. Didžiausias pokyčių greitis įvyksta, kai maitinimo įtampos bangos forma pereina iš teigiamo pusės ciklo į neigiamą pusės ciklą arba atvirkščiai.
Indukcinėje grandinėje srovė atsilieka nuo įtampos. Taigi, jei įtampa yra 0 laipsnių, srovė įtampos atžvilgiu bus -90 laipsnių. Taigi, atsižvelgiant į sinusines bangų formas, įtampos bangos forma VLgalima klasifikuoti kaip sinusinę bangą ir srovės I formąLkaip neigiamą kosinuso bangą.
Taigi srovę taške galima apibrėžti kaip:
AšL= Ašmaks. nuodėmė (ωt - 900), φωir radianais ir ‘t’ sekundėmis
Indukcinės grandinės įtampos ir srovės santykis suteikia indukcinio reaktyvumo X vertęL
Taigi XL= VL/ AšLomai = ωL = 2πfL omai
Čia L yra induktyvumas, f yra dažnis ir 2πf = ω
Iš šio darinio matyti, kad induktyvusis reaktyvumas yra tiesiogiai proporcingas induktoriaus dažniui „f“ ir induktyvumui „L“. Padidėjus ritės įtampai arba induktyvumui, bendras grandinės reaktyvumas padidėja. Kai dažnis didėja iki begalybės, indukcinis reaktyvumas taip pat didėja iki begalybės, veikiantis panašiai kaip atvira grandinė. Kai dažnis krenta į nulį, induktyvusis reaktyvumas taip pat sumažėja iki nulio, veikdamas panašiai kaip trumpasis jungimas.
Simbolis
Indukcinis reaktyvumas yra varža, su kuria susiduria srovės srautas induktoriuje, kai tiekiama kintama įtampa. Jo vienetai yra panašūs į pasipriešinimo vienetus. Indukcinio reaktyvumo simbolis yra „XL“. Kadangi srovė atsilieka 90 laipsnių, palyginti su įtampos induktoriumi, turint kurio nors iš dydžių vertę, kitą galima lengvai apskaičiuoti. Jei įtampa yra žinoma, neigiamą įtampos bangos formos 90 laipsnių poslinkį galima išgauti dabartinę.
Pavyzdys
Pažvelkime į pavyzdį, kad apskaičiuotume indukcinį reaktyvumą.
Induktorius, kurio induktyvumas yra 200mH ir nulinė varža, yra prijungtas prie 150v įtampos maitinimo šaltinio. Įtampos maitinimo dažnis yra 60Hz. Apskaičiuokite indukcinį reaktyvumą ir srovę, tekančią per induktorių
Indukcinė reakcija
XL= 2πfL
= 2π × 50 × 0,20
= 76,08 omai
Dabartinis
AšL= VL/ XL
= 150 / 76,08
= 1,97 A
Elektrinėse ir elektroninėse grandinėse terminas „reaktyvumas“ reguliariai vartojamas su induktoriaus ir kondensatoriaus grandinėmis. Padidėjus reaktyvumo vertei šiose grandinėse, sumažėja jų srovė. Dėl indukcinio reaktyvumo įtampa ir srovė išeina iš fazės. Elektros energijos sistemose tai apribos kintamosios srovės perdavimo linijų galingumą. Nors tokiose situacijose srovė vis dar teka, tačiau perdavimo linijos įkais ir efektyvus energijos perdavimas nebus vykdomas. Taigi svarbu stebėti grandinių indukcinį reaktyvumą. Koks fazės skirtumas tarp įtampos ir srovės bangos formos induktoriaus grandinėje?
