Jednym ze słynnych praw związanych z elektrycznością jest „Prawo Ohma”. Prawo Ohma daje relację empiryczną opisującą przewodność z różnych materiałów przewodzących prąd. Zgodnie z tym prawem prąd płynący w przewodniku jest wprost proporcjonalny do napięcia na przewodniku, przy czym rezystancja jest stałą proporcjonalności. Tutaj jednostkami prądu są ampery, jednostki napięcia podawane są w woltach, a jednostki rezystancji to omy. W fizyce to prawo jest zwykle również używane w odniesieniu do różnych uogólnień prawa, takich jak w postaci wektorowej w elektromagnetyki. Podobnie podczas pracy z klimatyzacją cewki indukcyjne , stosuje się prawo omów, gdzie rezystancja jest określana jako „reaktancja indukcyjna” zamiast „rezystancji”.
Co to jest reaktancja indukcyjna?
Gdy napięcie jest przyłożone do cewki indukcyjnej, prąd jest indukowany w obwodzie cewki indukcyjnej. Jednak prąd ten nie jest generowany natychmiast, ale rośnie w szybkim tempie określonym przez wartości indukowane przez cewkę indukcyjną. Indukowany prąd jest ograniczony przez elementy rezystancyjne obecne w uzwojeniach cewki induktora. Tutaj wielkość oporu zależy od stosunku przyłożonego napięcia do indukowanego prądu, jak wspomniano w prawie Ohma.
Poniższy rysunek przedstawia obwód cewki indukcyjnej używany do obliczenia reaktancji indukcyjnej.
Reaktywność indukcyjna
Jednak gdy cewka indukcyjna jest podłączona do obwodu prądu przemiennego, przepływ prądu zachowuje się inaczej. Tutaj stosuje się zasilanie sinusoidalne. W związku z tym występuje różnica faz między przebiegiem napięcia i prądu. Teraz, gdy cewka indukcyjna jest zasilana prądem zmiennym, oprócz indukcyjności cewki prąd musi również stawić czoła opozycji ze strony częstotliwości przebiegu prądu przemiennego. Opór, z jakim mierzy się prąd w cewce indukcyjnej, gdy jest podłączony do obwodu prądu przemiennego, nazywany jest „rezystancją indukcyjną”.
Różnica między indukcyjnością a reakcją
Indukcyjność to zdolność materiału do indukowania w nim napięcia, gdy następuje zmiana przepływu w nim prądu. Symbol indukcyjności to „L”. Natomiast, reaktancja jest właściwością materiałów elektrycznych, która przeciwdziała zmianom prądu. Jednostkami reaktancji są „omy” i oznaczono ją symbolem „X” w celu odróżnienia od normalnego oporu.
Reaktancja działa podobnie do opór elektryczny ale w przeciwieństwie do rezystancji, reaktancja nie rozprasza mocy w postaci ciepła. Raczej przechowuje energię jako wartość reaktancji i zwraca ją do obwodu. Idealny cewka ma zerową rezystancję, podczas gdy idealny rezystor ma zerową reaktancję.
Wyprowadzenie wzoru na reakcję indukcyjną
Reaktancja indukcyjna to termin odnoszący się do obwodów prądu przemiennego. Przeciwdziała przepływowi prądu w obwodach prądu przemiennego. W obwodzie indukcyjnym prądu przemiennego ze względu na różnicę faz, przebieg prądu „LAGS” przyłożony przebieg napięcia o 90 stopni. Tj. Jeśli przebieg napięcia jest przy 0 stopniach, przebieg prądu będzie przy -90 stopni.
W obwodzie indukcyjnym cewka indukcyjna jest umieszczona na zasilaniu prądu przemiennego. Emf indukowany przez siebie w cewce rośnie i maleje wraz ze wzrostem i spadkiem częstotliwości napięcia zasilania. Emf indukowany przez siebie jest wprost proporcjonalny do szybkości zmiany prądu w cewce induktora. Największa szybkość zmian występuje, gdy przebieg napięcia zasilania przechodzi z dodatniego półcyklu do ujemnego półcyklu lub odwrotnie.
W obwodzie indukcyjnym prąd opóźnia się z napięciem. Tak więc, jeśli napięcie wynosi 0 stopni, prąd będzie wynosić -90 stopni w stosunku do napięcia. Stąd, gdy rozważa się przebiegi sinusoidalne, przebieg napięcia VLmożna podzielić na sinusoidę i przebieg prądu I.Ljako ujemna fala cosinus.
Zatem prąd w punkcie można zdefiniować jako:
jaL= Jamax. sin (ωt - 900), φω jest w radianach, a „t” w sekundach
Stosunek napięcia do prądu w obwodzie indukcyjnym daje wartość reaktancji indukcyjnej XL
Zatem XL= VL/ JALomy = ωL = 2πfL omów
Tutaj L to indukcyjność, f to częstotliwość, a 2πf = ω
Z tego wyprowadzenia można zauważyć, że reaktancja indukcyjna jest wprost proporcjonalna do częstotliwości „f” i indukcyjności „L” cewki indukcyjnej. Wraz ze wzrostem częstotliwości napięcia lub indukcyjności cewki wzrasta ogólna reaktancja obwodu. Gdy częstotliwość wzrasta do nieskończoności, reaktancja indukcyjna również rośnie do nieskończoności, działając podobnie do obwodu otwartego. W przypadku spadku częstotliwości do zera reaktancja indukcyjna również spada do zera, działając podobnie do zwarcia.
Symbol
Reaktancja indukcyjna to opór, z jakim ma do czynienia przepływ prądu w cewce indukcyjnej, gdy podawane jest napięcie przemienne. Jego jednostki są podobne do jednostek oporu. Symbolem reaktancji indukcyjnej jest „XL„. Ponieważ prąd opóźnia się o 90 stopni w stosunku do cewki napięciowej, mając wartość dla jednej z wielkości, można łatwo obliczyć drugą. Jeśli napięcie jest znane, to przez ujemne 90-stopniowe przesunięcie przebiegu napięcia można wyznaczyć przebieg prądu.
Przykład
Spójrzmy na przykład, aby obliczyć reaktancję indukcyjną.
Cewka indukcyjna o indukcyjności 200 mH i zerowej rezystancji jest podłączona do źródła napięcia 150 V. Częstotliwość zasilania wynosi 60 Hz. Oblicz reaktancję indukcyjną i prąd przepływający przez cewkę
Reaktywność indukcyjna
XL= 2πfL
= 2π × 50 × 0,20
= 76,08 omów
obecny
jaL= VL/ XL
= 150 / 76,08
= 1,97 A.
W obwodach elektrycznych i elektronicznych termin „reaktancja” jest często używany w odniesieniu do obwodów cewki indukcyjnej i kondensatorów. Wzrost wartości reaktancji w tych obwodach prowadzi do spadku prądu w nich. Reaktancja indukcyjna powoduje, że napięcie i prąd odchodzą z fazy. W systemach elektroenergetycznych ograniczy to moc linii przesyłowych prądu przemiennego. Chociaż prąd nadal płynie w takich sytuacjach, ale linie przesyłowe będą się nagrzewać i nie będzie efektywnego transferu mocy. Dlatego ważne jest, aby monitorować reaktancję indukcyjną obwodów. Jaka jest różnica faz między przebiegami napięcia i prądu dla obwodu cewki indukcyjnej?
