induktor AC

Pertimbangkan rangkaian yang mengandung induktor dan andaikan resistansi rangkaian, termasuk kawat kumparan, sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Dalam hal ini, menghubungkan kumparan ke sumber arus searah akan mengakibatkan korsleting, di mana seperti diketahui arus pada rangkaian akan sangat besar.

Situasinya berbeda ketika koil terhubung ke sumber AC. Dalam hal ini, tidak terjadi korsleting. Pertunjukan ini. Apa yang dilawan induktor terhadap arus bolak-balik yang melewatinya.

Apa inti dari perlawanan ini dan bagaimana hal itu dikondisikan?

Untuk menjawab pertanyaan ini, ingat fenomena induksi diri… Setiap perubahan arus dalam koil menyebabkan EMF induksi sendiri muncul di dalamnya, yang mencegah perubahan arus. Nilai EMF induksi diri berbanding lurus dengan nilai induktansi kumparan dan laju perubahan arus di dalamnya. Tapi sejak arus bolak-balik berubah secara terus menerus Radiasi elektromagnetik untuk induksi sendiri yang terus menerus muncul di koil menciptakan resistansi terhadap arus bolak-balik.

Untuk memahami proses yang terjadi di rangkaian arus bolak-balik dengan induktor, lihat grafik.Gambar 1 menunjukkan garis lengkung yang mencirikan, masing-masing, tanda di sirkuit, tegangan di koil dan ggl induksi diri yang terjadi di dalamnya. Mari kita pastikan konstruksi yang dibuat pada gambar sudah benar.

Rangkaian AC dengan induktor

Dari saat t = 0, yaitu dari saat awal pengamatan arus, arus mulai meningkat dengan cepat, tetapi saat mendekati nilai maksimumnya, laju peningkatan arus menurun. Pada saat arus mencapai nilai maksimumnya, laju perubahannya sesaat menjadi sama dengan nol, artinya, perubahan arus berhenti. Kemudian arus awalnya mulai perlahan dan kemudian menurun dengan cepat, dan setelah kuartal kedua periode itu turun menjadi nol. Laju perubahan arus selama kuartal periode ini, meningkat dari peluru, mencapai nilai tertinggi ketika arus menjadi sama dengan nol.

Gambar 2 Sifat perubahan arus dari waktu ke waktu, tergantung pada besarnya arus

Dari konstruksi pada Gambar 2, dapat dilihat bahwa ketika kurva arus melewati sumbu waktu, arus meningkat dalam periode waktu yang singkat T lebih banyak daripada periode waktu yang sama ketika kurva arus mencapai puncaknya.

Oleh karena itu, laju perubahan arus berkurang dengan bertambahnya arus dan meningkat dengan berkurangnya arus, terlepas dari arah arus dalam rangkaian.

Jelaslah bahwa ggl dari induktansi-diri di dalam koil harus paling besar ketika laju perubahan arus paling besar, dan berkurang menjadi nol ketika perubahannya berhenti. Faktanya, pada grafik, kurva EMF eL induksi sendiri pada kuartal pertama periode, mulai dari nilai maksimum, turun menjadi nol (lihat Gambar 1).

Selama kuartal periode berikutnya, arus dari nilai maksimum berkurang menjadi nol, tetapi laju perubahannya secara bertahap meningkat dan terbesar pada saat arus sama dengan nol. Dengan demikian, EMF dari induksi diri selama kuartal periode ini, yang muncul lagi di koil, secara bertahap meningkat dan menjadi maksimum hingga arus menjadi sama dengan nol.

Namun, arah ggl induksi diri berubah ke arah yang berlawanan, karena kenaikan arus pada kuartal pertama periode digantikan pada kuartal kedua dengan penurunannya.

Sirkuit dengan induktansi

Melanjutkan konstruksi kurva EMF induksi diri, kami yakin bahwa selama periode perubahan arus dalam koil dan EMF induksi diri di dalamnya akan menyelesaikan periode penuh perubahannya. Arahnya ditentukan hukum Lenz: dengan peningkatan arus, ggl induksi diri akan diarahkan melawan arus (kuartal pertama dan ketiga periode), dan dengan penurunan arus, sebaliknya, itu bertepatan dengan arah ( kuartal kedua dan keempat periode tersebut).

Oleh karena itu, EMF dari induksi diri yang disebabkan oleh arus bolak-balik itu sendiri mencegahnya meningkat, dan sebaliknya, mempertahankannya saat turun.

Sekarang mari kita beralih ke grafik tegangan koil (lihat Gambar 1). Dalam grafik ini, gelombang sinus dari tegangan terminal koil ditampilkan sama dan berlawanan dengan gelombang sinus dari ggl induktansi diri. Oleh karena itu, tegangan pada terminal koil pada setiap saat sama dan berlawanan dengan EMF induksi diri yang timbul di dalamnya. Tegangan ini dibuat oleh alternator dan digunakan untuk memadamkan aksi di sirkuit induksi mandiri EMF.

Oleh karena itu, dalam induktor yang terhubung ke rangkaian AC, resistansi dibuat saat arus mengalir. Tetapi karena resistansi seperti itu pada akhirnya menginduksi induktansi koil, maka itu disebut resistansi induktif.

Resistansi induktif dilambangkan dengan XL dan diukur, sebagai resistansi, dalam ohm.

Resistansi induktif rangkaian semakin besar, semakin besar frekuensi sumber arussuplai sirkuit dan induktansi sirkuit yang lebih besar. Oleh karena itu, resistansi induktif suatu rangkaian berbanding lurus dengan frekuensi arus dan induktansi rangkaian; ditentukan oleh rumus XL = ωL, di mana ω — frekuensi melingkar ditentukan oleh perkalian 2πe… — induktansi rangkaian dalam n.

Hukum Ohm untuk rangkaian AC yang mengandung resistansi induktif terdengar Jadi: besarnya arus berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan resistansi induktif NSi, yaitu I = U / XL, dimana I dan U adalah nilai arus dan tegangan efektif, dan xL adalah resistansi induktif rangkaian.

Mempertimbangkan grafik perubahan arus dalam koil. EMF dari induksi diri dan voltase pada terminalnya, kami memperhatikan fakta bahwa perubahan di dalamnya vNilai tidak sesuai waktu. Dengan kata lain, sinusoid EMF arus, tegangan, dan induksi sendiri ternyata bergeser waktu relatif satu sama lain untuk rangkaian yang sedang dipertimbangkan. Dalam teknologi AC, fenomena ini biasa disebut pergeseran fasa.

Jika dua besaran variabel berubah menurut hukum yang sama (dalam kasus kami sinusoidal) dengan periode yang sama, secara bersamaan mencapai nilai maksimumnya dalam arah maju dan mundur, dan juga secara bersamaan turun ke nol, maka besaran variabel tersebut memiliki fase yang sama atau, seperti yang mereka katakan, cocokkan secara bertahap.

Sebagai contoh, Gambar 3 menunjukkan kurva arus dan tegangan fasa yang cocok. Kami selalu mengamati pencocokan fase seperti itu di sirkuit AC yang hanya terdiri dari resistansi aktif.

Dalam kasus di mana rangkaian berisi resistansi induktif, fase arus dan tegangan, seperti yang terlihat pada Gambar. 1 tidak cocok, yaitu terjadi pergeseran fasa antara variabel-variabel tersebut. Kurva arus dalam hal ini tampaknya tertinggal dari kurva tegangan seperempat periode.

Oleh karena itu, ketika sebuah induktor dimasukkan dalam rangkaian AC, pergeseran fasa antara arus dan tegangan terjadi di rangkaian, dan arus tertinggal dari tegangan dalam fase seperempat periode... Ini berarti bahwa arus maksimum terjadi seperempat periode setelah mencapai tegangan maksimum.

EMF dari induksi diri berada dalam antiphase dengan tegangan koil, tertinggal seperempat periode dari arus Dalam hal ini, periode perubahan arus, tegangan, serta EMF dari induksi sendiri tidak berubah dan tetap sama dengan periode perubahan tegangan generator yang memberi makan rangkaian. Sifat sinusoidal dari perubahan nilai-nilai ini juga dipertahankan.

Gambar 3. Pencocokan fase arus dan tegangan dalam rangkaian resistansi aktif

Sekarang mari kita pahami perbedaan antara beban alternator dengan resistansi aktif dan beban dengan resistansi induktifnya.

Ketika rangkaian AC hanya berisi satu resistansi aktif, maka energi sumber arus diserap dalam resistansi aktif, memanaskan kawat.

Ketika rangkaian tidak mengandung resistansi aktif (biasanya kami anggap nol), tetapi hanya terdiri dari resistansi induktif koil, energi sumber arus dihabiskan bukan untuk memanaskan kabel, tetapi hanya untuk membuat EMF dari induksi sendiri , yaitu menjadi energi medan magnet ... Namun, arus bolak-balik terus berubah baik dalam besaran maupun arah, dan oleh karena itu, Medan gaya koil terus berubah seiring waktu dengan perubahan arus. Selama kuartal pertama periode, ketika arus meningkat, sirkuit menerima energi dari sumber arus dan menyimpannya di medan magnet koil. Tetapi segera setelah arus, setelah mencapai maksimumnya, mulai berkurang, arus dipertahankan dengan mengorbankan energi yang disimpan dalam medan magnet kumparan oleh ggl induksi sendiri.

Oleh karena itu, sumber arus, setelah memberikan sebagian energinya ke sirkuit pada kuartal pertama periode, menerimanya kembali dari koil pada kuartal kedua, yang bertindak sebagai semacam sumber arus. Dengan kata lain, rangkaian AC yang hanya berisi resistansi induktif tidak mengkonsumsi energi: dalam hal ini, terdapat fluktuasi energi antara sumber dan rangkaian. Perlawanan aktif, sebaliknya, menyerap semua energi yang ditransfer ke sana dari sumber arus.

Induktor, tidak seperti resistansi ohmik, dikatakan tidak aktif sehubungan dengan sumber AC, yaitu reaktif... Oleh karena itu, resistansi induktif koil juga disebut reaktansi.

Kurva kenaikan arus saat menutup sirkuit yang mengandung induktansi — transien dalam rangkaian listrik.

Sebelumnya di utas ini: Listrik untuk boneka / Dasar-dasar teknik listrik

Apa yang orang lain baca?

#1 Dikirim oleh: Alexander (4 Maret 2010 17:45)

   
apakah arus sefase dengan ggl generator? Dan nilainya menurun?

#2 menulis: administrator (7 Mar 2010 16:35)

   
Dalam sirkuit AC yang hanya terdiri dari resistansi aktif, fase arus dan tegangan cocok.
       

# 3 menulis: Alexander (10 Maret 2010 09:37)

   
Mengapa tegangannya sama dan berlawanan dengan EMF dari induksi sendiri, lagipula, pada saat EMF dari induksi sendiri maksimum, EMF generator sama dengan nol dan tidak dapat membuat tegangan ini? Dari mana (ketegangan) itu berasal?

* Dalam rangkaian dengan hanya satu induktor yang tidak memiliki resistansi aktif, apakah arus yang mengalir melalui rangkaian sefase dengan ggl generator (ggl yang bergantung pada posisi rangka (pada generator biasa), bukan tegangan generator)?