A villamos energiával kapcsolatos egyik híres törvény az „Ohm törvénye”. Az Ohms-törvény empirikus összefüggést ad, amely leírja a vezetőképesség különféle elektromosan vezető anyagokból. E törvény szerint a vezetőben áramló áram egyenesen arányos a vezetőn átmenő feszültséggel, az ellenállás pedig arányossági állandó. Itt az áram mértékegysége Amper, a feszültség mértékegysége voltban megadva, az ellenállás mértékegysége Ohm. A fizikában ezt a törvényt általában a törvény különféle általánosításaira is használják, például vektoros formában az elektromágnesben. Hasonlóképpen, amikor az AC-vel dolgozik induktivitások , ohmos törvényt alkalmazunk, ahol az ellenállást „ellenállás” helyett „induktív reakciónak” nevezzük.
Mi az induktív reakció?
Amikor feszültséget alkalmaznak egy induktorra, áram indukálódik az induktor áramkörén. Ez az áram azonban nem azonnal keletkezik, hanem gyors ütemben növekszik, amelyet az induktor önindukált értékei határoznak meg. Az indukált áramot korlátozzák az induktív tekercs tekercsében lévő ellenálló elemek. Itt az ellenállás mértéke függ az alkalmazott feszültség és az indukált áram arányától, amint azt Ohm törvénye említi.
Az alábbi ábra egy induktív áramkör, amelyet az induktív reaktancia kiszámítására használnak.
Induktív-reakció
Amikor azonban az induktor az AC áramkörhöz van csatlakoztatva, az áram áramlása másképp viselkedik. Itt a szinuszos ellátást használják. Ezért a feszültség és az áram hullámformája között fáziskülönbség lép fel. Amikor az induktív tekercshez váltakozó áramú tápellátást használnak, a tekercs induktivitása mellett az áramnak is szembe kell néznie az AC hullámalak frekvenciájával. Ezt az ellenállást, amellyel az induktor áramában szembe kell nézni, miközben az AC áramkörbe van kapcsolva, „Induktív ellenállásként” nevezik.
Az induktivitás és a reakció közötti különbség
Az induktivitás az anyag azon képessége, hogy feszültséget indukáljon benne, ha a benne lévő áramáramlás megváltozik. Az induktivitás szimbóluma „L”. Mivel, reaktancia az elektromos anyagok tulajdonsága, amely ellenzi az áramváltozást. A reaktancia mértékegységei „Ohm”, és az „X” szimbólummal jelölik, hogy megkülönböztesse a normál ellenállástól.
A reakció a hasonló módon működik elektromos ellenállás de az ellenállással ellentétben a reaktancia nem oszlatja el az energiát hőként. Inkább az energiát reaktanciaértékként tárolja, és visszaadja az áramkörbe. Az ideális induktivitás nulla ellenállással rendelkezik, míg az ideális ellenállás nulla reaktanciával rendelkezik.
Induktív reakcióreakció képlet levezetése
Az induktív reaktancia az AC áramkörökkel kapcsolatos kifejezés. Ellenzi az áram áramlását az AC áramkörökben. A váltakozó áramú induktív áramkörben a fáziskülönbség miatt az áram hullámalakja az alkalmazott feszültség hullámformáját 90 fokkal „LAGS”, vagyis ha a feszültség hullámformája 0 fokos, akkor az áram hullámformája -90 fok lesz.
Az induktív áramkörben az induktort az AC feszültségellátáson keresztül helyezzük el. Az önindukált emf az induktorban növekszik és csökken a tápfeszültség frekvenciájának növekedésével és csökkenésével. Az önindukált emf egyenesen arányos az induktív tekercs áramának változásával. A legnagyobb változás akkor következik be, amikor a tápfeszültség hullámalakja a pozitív félciklusról a negatív félciklusra vagy fordítva vált át.
Induktív áramkörben az áram elmarad a feszültségtől. Tehát, ha a feszültség 0 fokos, akkor az áram a feszültséghez képest -90 fok lesz. Ezért, ha szinuszos hullámformákat veszünk figyelembe, az V feszültség hullámformájaLosztályozható szinusz hullámnak és áram I hullámformánakLmint negatív koszinusz hullám.
Így az áram egy pontban meghatározható:
énL= Imax. bűn (ωt - 900), φω radiánban és ‘t’ másodpercben
Az induktív áramkör feszültségének és áramának aránya megadja az X induktív reaktancia értékétL
Így XL= VL/ ILohm = ωL = 2πfL ohm
Itt L az induktivitás, f a frekvencia és 2πf = ω
Ebből a levezetésből látható, hogy az induktív reaktancia egyenesen arányos az induktor „f” és „L” induktivitásával. A tekercs feszültségének vagy induktivitásának növekedésével az áramkör teljes reaktanciája növekszik. Amint a frekvencia a végtelenségig növekszik, az induktív reaktancia a végtelenig növekszik, hasonlóan a nyitott áramkörhöz. Ha a frekvencia nullára esik, az induktív reaktancia szintén nullára csökken, hasonlóan a rövidzárlathoz.
Szimbólum
Az induktív reaktancia az az ellenállás, amellyel az induktor áramárama szembesül, amikor váltakozó feszültséget táplál. Egységei hasonlóak az ellenállás mértékeihez. Az induktív reaktancia szimbóluma: „XL“. Mivel az áram 90 fokkal elmarad a feszültséginduktortól, az egyik mennyiség értékének megadásával a másik könnyen kiszámítható. Ha ismert a feszültség, akkor a feszültség hullámalakjának negatív 90 fokos eltolódásával levezethető az áram hullámalakja.
Példa
Nézzünk meg egy példát az induktív reaktancia kiszámításához.
A 200mH induktivitású és nulla ellenállású induktor egy 150 V-os feszültségellátásra van csatlakoztatva. A feszültségellátás frekvenciája 60Hz. Számítsa ki az induktív reaktanciát és az induktoron átfolyó áramot
Induktív reakció
xL= 2πfL
= 2π × 50 × 0,20
= 76,08 ohm
Jelenlegi
énL= VL/ XL
= 150 / 76,08
= 1,97 A
Az elektromos és elektronikus áramkörökben a „reaktancia” kifejezést rendszeresen használják az induktoros és a kondenzátoros áramkörökön. A reaktanciaérték növekedése ezekben az áramkörökben az áram csökkenéséhez vezet. Az induktív reaktancia miatt a feszültség és az áram fázison kívülre kerül. Az elektromos energiaellátó rendszerekben ez korlátozni fogja az AC távvezetékek teljesítményét. Bár ilyen helyzetekben még mindig áram folyik, de a távvezetékek felmelegednek, és nem lesz hatékony áramátadás. Tehát fontos figyelni az áramkörök induktív reaktanciáját. Mekkora a fáziskülönbség a feszültség és az áram hullámformái között az induktív áramkörben?
