Заглавная страница
КАТЕГОРИИ: Археология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 16Следующая ⇒
Реактивное сопротивление катушки зависит от частоты тока и индуктивности катушки Реактивное сопротивление конденсатора зависит от частоты тока и емкости конденсатора При уменьшении частоты переменного тока индуктивное сопротивление уменьшается При уменьшении частоты переменного тока активное сопротивление не изменяется
Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности:
Укажите единицу СИ емкостного сопротивления: Ом Укажите единицу СИ индуктивного сопротивления: Ом Емкостное сопротивление определяется по формуле: Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных катушки индуктивности и резистора:
Вектор амплитуды напряжения на резисторе в векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока направлен параллельно к оси тока
Вектор амплитуды напряжения на конденсаторе в векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока направлен перпендикулярно вниз (под углом — π/2) оси тока
Полное сопротивление — импеданс цепи переменного тока включает активное и реактивное сопротивление
Если угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока имеет положительное значение, то цепь обязательно содержит катушку индуктивности
Активное сопротивление не зависит от частоты переменного тока
При увеличении частоты переменного тока активное сопротивление не изменяется
Сдвиг фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности, резистор и конденсатор определяется по формуле:
Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора:
При прохождении переменного тока в цепи с реактивным сопротивлением происходит
ПРАВИЛЬНЫЕ:
Активное сопротивление цепи не зависит от частоты переменного тока На векторной диаграмме напряжений в цепи переменного тока вектор амплитуды напряжения на резисторе совпадает по направлению с осью тока
На векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока вектор амплитуды напряжения на конденсаторе направлен перпендикулярно оси тока
При увеличении частоты переменного тока индуктивное сопротивление увеличивается (да, зависимость прямопропорциональная)
Угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащий конденсатор, имеет отрицательное значение
При прохождении переменного тока на активном сопротивлении происходит выделение теплоты
Переменный ток в цепи с конденсатором опережает напряжение по фазе на π/2
Реактивное сопротивление цепи переменного тока обусловлено наличием в ней конденсаторов и катушек индуктивности
Единицей СИ индуктивного сопротивления является Ом
Переменный ток — ток, изменяющийся во времени
Импеданс — полное сопротивление цепи переменного тока
Емкостное сопротивление уменьшается с увеличением частоты переменного тока
При увеличении частоты переменного тока индуктивное сопротивление увеличивается
Угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащий конденсатор, имеет отрицательное значение
НЕПРАВИЛЬНЫЕ:
В цепи переменного тока всегда происходит сдвиг фаз между силой тока и напряжением (не всегда, например, когда индуктивное и емкостное сопротивление равны, не происходит)
Величина (модуль) реактивного сопротивления равна сумме сопротивлений конденсатора и резистора (равна разности)
Ток в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности, по фазе совпадает с напряжением
При прохождении переменного тока в реактивном сопротивлении происходит выделение теплоты (нет, не происходит, теплота выделяется в активном)
Единицей СИ индуктивного сопротивления является фарад (Ф) (Ом на самом деле, Ф – единица емкости) ⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒ Читайте также: Техника прыжка в длину с разбега Тактические действия в защите История Олимпийских игр История развития права интеллектуальной собственности |
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-20; просмотров: 876; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 161.97.168.212 (0.007 с.) |
2.2 Индуктивное сопротивление катушки
Включить звук
Так как самоиндукция
препятствует всякому резкому изменению
силы тока в цепи, то, следовательно, она
представляет собой для переменного
тока особого рода сопротивление,
называемое
Чисто индуктивное сопротивление отличается от обычного (омического) сопротивления тем, что при прохождении через него переменного тока в нем не происходит потери мощности.
Под чисто индуктивным сопротивлением мы понимаем сопротивление, оказываемое переменному току катушкой, проводник которой не обладает вовсе омическим сопротивлением. В действительности же всякая катушка обладает некоторым омическим сопротивлением. Но если это сопротивление невелико по сравнению с индуктивным сопротивлением, то им можно пренебречь.
При этом наблюдается следующее явление: в течение одной четверти периода, когда ток возрастает, магнитное поле потребляет энергию из цепи, а в течение следующей четверти периода, когда ток убывает, возвращает ее в цепь. Следовательно, в среднем за период в индуктивном сопротивлении мощность не затрачивается. Поэтому индуктивное сопротивление называется реактивным (прежде его неправильно называли безваттным).
Индуктивное сопротивление одной и той же катушки будет различным для токов различных частот. Чем выше частота переменного тока, тем большую роль играет индуктивность и тем больше будет индуктивное сопротивление данной катушки. Наоборот, чем ниже частота тока, тем индуктивное сопротивление катушки меньше. При частоте, равной нулю (установившийся постоянный ток), индуктивное сопротивление тоже равно нулю.
Рисунок 2 — Зависимость индуктивного сопротивления катушки от частоты переменного тока.
Реактивное сопротивление катушки возрастает с увеличением частоты тока.
Индуктивное сопротивление обозначается буквой XL и измеряется в Омах.
Подсчет индуктивного сопротивления катушки для переменного тока данной частоты производится по формуле
XL = 2π f L,
где XL — индуктивное сопротивление в Ом;
f—частота переменного тока в Гц;
L — индуктивность катушки в Гн
Как известно, величину 2πf называют угловой частотой и обозначают буквой ω (омега). Поэтому приведенная выше формула может быть представлена так
XL = ωL.
Отсюда следует, что для постоянного тока (ω = 0) индуктивное сопротивление равно нулю. Поэтому, когда, нужно пропустить по какой-либо цепи постоянный ток, задержав в то же время переменный, то в цепь включают последовательно катушку индуктивности.
Для преграждения пути токам низких звуковых частот ставят катушки с железным сердечником, так называемые дроссели низкой частоты, а для более высоких радиочастот — без железного сердечника, которые носят название дросселей высокой частоты.
2.3 Электрические модели реальных катушек индуктивности
Характеристики идеальной катушки индуктивности будут соответствовать индуктивному элементу схемы замещения.
Реальные катушки индуктивности намотаны из провода, имеющего ненулевое удельное сопротивление, таким образом, чем больше витков содержит катушка, тем будет выше её активное сопротивление, которое, обычно, необходимо учитывать во всём диапазоне частот Следует отметить, что на постоянном токе индуктивная составляющая катушки будет равна нулю, и в качестве схемы замещения можно использовать один резистивный элемент (рисунок 3а). С ростом частоты возрастёт индуктивное сопротивление катушки, поэтому в схеме замещения появляется индуктивность (рисунок 3б). Еще на более высоких частотах начинает проявляться влияние межвитковой ёмкости (витки выполнены из изолированного провода, таким образом два соседних можно рассматривать как конденсатор) (рисунок 3в).
На сверхвысоких частотах резко возрастает роль индуктивности и ёмкости выводов катушки индуктивности.
а –– на постоянном токе; б –– на низких частотах; в –– на высоких частотах;
Rк –– активное сопротивление катушки; Cп –– паразитная межвитковая ёмкость
Рисунок 3 — Схема замещения катушки индуктивности
2.4 Параметры элементов схемы замещения на низких частотах
2.4.1 Индуктивность катушки
Согласно ГОСТ Р 52002-2003 и ГОСТ 20715-75 предусмотрены следующие термины и определения индуктивности.
Собственная индуктивность — это скалярная величина, равная отношению потокосцепления самоиндукции элемента электрической цепи к электрическому току в нем
.
Это понятие относится к одной катушке индуктивности или одному ее элементу, которые является одновременно источником магнитного поля и ее приемником.
Взаимная индуктивность — скалярная величина, равная отношению потокосцепления взаимной индукции одного элемента электрической цепи к току в другом элементе, обусловливающему это потокосцепление
.
Это понятие относится как минимум к двум катушкам индуктивности или к двум элементам одной катушки, одни из которых являются одновременно источником магнитного поля, а другой — ее приемником и наоборот.
Начальная индуктивность катушки — значение индуктивности, определенное при условии отсутствия влияния собственной емкости, изменения начальной проницаемости сердечника и собственной индуктивности. Начальная индуктивность – это собственная индуктивность идеальной катушки. Индуктивность, максимально приближенная к начальной индуктивности определяется на низкой частоте, где практически отсутствует влияние собственной емкости.
Эффективная индуктивность катушки — значение индуктивности, определенное с учетом влияния собственной емкости, собственной индуктивности и изменения начальной проницаемости сердечника.
В настоящее время частично катушки индуктивности также как резисторы и конденсаторы можно отнести к изделиям общего применения. Они производятся на специализированных предприятиях и предназначены для продажи. Однако много катушек проектируют и производят те предприятия, в изделиях которых предполагается их эксплуатация. То есть такие катушки являются изделиями частного применения.
Для катушек обоих типов существует понятие номинальной индуктивности. Номинальная индуктивность — значение индуктивности, являющееся исходной для отсчета отклонений.
Номинальные индуктивности для катушек общего применения регламентируется обычно рядами Е6 и Е12 с допусками 1 %, 2 %, 5 %, 10 %, 20 % и 30 %.
Номинальные индуктивности и допуски для катушек частного применения определяются результатами электрического расчета, представленным в техническом задании на разработку катушки и регламентируются стандартами предприятий или техническими условиями на конкретную аппаратуру.
На практике под индуктивностью катушки обычно имеют ввиду собственную индуктивность. В РЭА применяются катушки с индуктивностью от долей микрогенри (контурные высокочастотные) до десятков генри (дроссели фильтров выпрямителей). Контурные катушки по величине индуктивности изготовляются с точностью от 0,2 до 0,5%, а для других катушек индуктивности допустима точность до 30 %.
Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам обмотки катушки, магнитной проницаемости сердечника, квадрату числа витков намотки и соотношению размеров экрана и обмотки.
В зависимости от вида и типа обмотки существуют различные аналитические или графические алгоритмы расчета ее параметров.
Из теоретической электротехники известно следующее выражение для индуктивности длинного соленоида круглого сечения (предполагается = 1)
,
где — магнитная постоянная;
— относительная магнитная проницаемость материала;
— число витков
— длина магнитной силовой линии. Это выражение дает достаточно точный (до 2%) результат лишь для соленоидов, длина которых от 20 до 30 раз больше диаметра, со сплошной намоткой проводом, имеющим бесконечно тонкую изоляцию. В реальных соленоидах (катушках) длина обычно соизмерима с диаметром. Благодаря этому магнитное поле у концов катушки искривляется, крайние витки сцепляются с меньшим числом магнитных силовых линий и фактическая индуктивность оказывается меньше расчетной.
Точный учет этого явления приводит к громоздким, неудобным для практики выражениям. Поэтому для простоты в расчетные формулы вводят поправочные коэффициенты, величина которых зависит от отношения . Наиболее удобной является следующая формула
,
где — индуктивность, мкГн; —диаметр катушки, см. Значения поправочных коэффициентов для однослойных катушек определяются из графиков = f( ).
Активное сопротивление катушки: что это, формула, расчеты
Конденсатор в цепи переменного тока
Ну а теперь давайте вместо резистора поставим конденсатор.
Смотрим осциллограммы:
Как вы видите, конденсатор обладает сопротивлением, так как сила тока в цепи значительно уменьшилась
Но обратите внимание, что произошел сдвиг желтой осциллограммы, то бишь осциллограммы силы тока
Вспоминаем алгебру старшие классы. Итак, полный период T – это 2П
Теперь давайте прикинем, какой сдвиг фаз у нас получился на графике:
Где-то примерно П/2 или 90 градусов.
Почему так произошло? Во всем виновато физическое свойство конденсатора. В самые первые доли секунд, конденсатор ведет себя как проводник с очень малым сопротивлением, поэтому сила тока в этот момент будет максимальна. В этом можно легко убедиться, если резко подать на конденсатор напряжение и в начальный момент времени посмотреть, что происходит с силой тока
Красная осциллограмма – это напряжение, которое мы подаем на конденсатор, а желтая – это сила тока в цепи конденсатора. По мере заряда конденсатора сила тока падает и достигает нуля при полном заряде конденсатора.
К чему приведет дальнейшее увеличение частоты? Давайте посмотрим:
50 Герц.
100 Герц
200 Герц
Как вы видите, с увеличением частоты, у нас сила тока в цепи с конденсатором возрастает.
Реактивное сопротивление катушки индуктивности
Поскольку в первую половину периода энергия электрического тока запасается в магнитном поле катушки, а во вторую — возвращается в цепь, то в среднем работа электрического тока равна по модулю работе ЭДС самоиндукции, но имеет противоположный знак:
$$e_i =-u$$
Однако амплитудные значения напряжения и тока на катушке индуктивности достигаются неодновременно.
Мгновенное значение тока:
$$i =I_msin \omega t$$
Мгновенное значение напряжения:
$$u =L\omega I_m cos \omega t$$
Учитывая, что максимальная амплитуда напряжения $U_m$ равна $ L\omega I_m $, и приводя к синусу, получаем:
$$u =U_m sin(\omega t+{\pi \over 2})$$
Таким образом, колебания силы тока в катушке индуктивности отстают от колебаний напряжения на четверть периода
В этом важное отличие реактивного сопротивления от активного, где отставания между током и напряжения нет
Рис. 2. Графики тока и напряжения для индуктивности.
Амплитуда силы тока в катушке равна:
$$I_m={U_m\over \omega L}$$
Сравним эту формулу с законом Ома, который используется для определения силы тока в цепи:
$$I={U\over R}$$
Можно видеть, что эти формулы аналогичны, и величина $ \omega L$ играет роль сопротивления. То есть реактивное сопротивление катушки индуктивности (индуктивное сопротивление) равно:
$$X_L= \omega L$$
Отметим, что реактивное сопротивление катушки прямо пропорционально циклической частоте переменного тока. Чем она больше, тем больше сопротивление.
Поскольку любой проводник обладает некоторой индуктивностью, то на очень высоких частотах даже эта малая индуктивность обычных проводников достаточно сильно влияет на сигнал. Поэтому приходится применять специальные меры для ее компенсации. Например, применять вместо проводов волноводы — пустотелые металлические конструкции:
Рис. 3. Волноводы.
Мощность в цепи с реактивными радиоэлементами
При подключении таких элементов в цепь в четных четвертях периода мощность будет иметь отрицательное значение (в это время компонент направляет накопленную энергию в источник напряжения). В итоге использование энергии элементом за весь цикл оказывается равным нулю. Это означает, что на нем не происходит выделения энергии, так что на электросхемах такие детали изображаются холодными. На деле положение вещей может быть немного иным (это зависит от параметров конкретного элемента), бывает, что небольшие тепловые потери на конденсаторе или соленоиде все-таки имеют место. Но они не будут значительными, измеряющимися в кв.
Импеданс элемента
Общее сопротивление конденсатора (импеданс) переменному сигналу складывается из трёх составляющих: ёмкостного, резистивного и индуктивного сопротивления. Все эти величины при конструировании схем, содержащих накопительный элемент, необходимо учитывать. В ином случае в электрической цепи, при соответствующей обвязке, конденсатор может вести себя как дроссель и находится в резонансе.
Из всех трёх величин наиболее значимой является ёмкостное сопротивление конденсатора, но при определённых обстоятельствах индуктивное тоже оказывает влияние. Часто при расчётах паразитные значения вроде индуктивности или активного сопротивления принимаются ничтожно малыми, а конденсатор в этом случае называется идеальным.
Полное сопротивление элемента выражается в формуле Z = (R2 + (Xl-Xc) 2 ) ½, где
- Xl — индуктивность;
- Xс — ёмкость;
- R — активная составляющая.
Последняя возникает из-за появления электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции. Непостоянство тока приводит к изменению магнитного потока, поддерживающего ток ЭДС самоиндукции постоянным. Это значение определяется индуктивностью L и частотой протекающих зарядов W. Xl = wL = 2*p*f*L. Xc — ёмкостное сопротивление, зависящее от ёмкости накопителя C и частоты тока f. Xc = 1/wC = ½*p*f*C, где w — круговая частота.
Разница между ёмкостным и индуктивным значениями называется реактивным сопротивлением конденсатора: X = Xl-Xc. По формулам можно увидеть, что при увеличении частоты f сигнала начинает преобладать индуктивное значение, при уменьшении — ёмкостное. Поэтому если:
- X > 0, в элементе проявляются индуктивные свойства;
- X = 0, в ёмкости присутствует только активная величина;
- X
Активное сопротивление R связывается с потерями мощности, превращением её электрической энергии в тепловую. Реактивное – с обменом энергии между переменным током и электромагнитным полем. Таким образом, полное сопротивление можно найти, используя формулу Z = R +j*X, где j — мнимая единица.
Импеданс элемента.
Какие существуют виды сопротивлений
Их немного, одно из которых мы уже разобрали:
- омическое;
- активное;
- индуктивное;
- ёмкостное.
Формулы расчёта электрического сопротивления для переменного тока простыми словами.
К сожалению, наш друг-физик решил не идти нам навстречу и вывел несколько формул по нахождению всех трёх величин. Электрическое сопротивление обозначается буквой R.
Но перед тем как пойти дальше, совет: всегда придумывайте какие-нибудь ассоциации, чтобы запомнилось на всю жизнь, например:
- R (сопротивление). Можете запомнить что R, как рюмка. Нужно сопротивляться, чтобы не выпить ещё одну рюмку.
- I (сила тока). Латинская «I», как проводок, по которому идёт ток.
- U (напряжение). Эта буква, как дуга. И напряжение разносится с одного конца на другой по дуге.
Ну и, конечно, формула закона Ома для участка цепи.
- R=U/I т.е., чтобы найти сопротивление(рюмку) надо напряжение (дугу) разделить на ток (проводок).
- U=IR, хотите найти напряжение (дугу), умножьте проводок на рюмку.
- I=U/R чтобы найти чему равен проводок, нужно напряжение разделить на сопротивление.
Ну а теперь главное, для чего мы все здесь собрались: «Зачем нужен этот закон? Что он даёт?»
Также не забывате, если вдруг вас спросят от чего зависит сопротивление — отвечайте: » От напряжения и мощности».
Формула активного сопротивления
Ну что сказать? Придется запастись терпением и потратить время на все эти законы и определения.
Но к счастью, активное сопротивление, так и осталось большой буквой R. Просто немного поменялась формула и ее предназначение.
Подключим к нашей цепи проводник. Проводником может выступать лампа.
Понятно, что по нему тоже будет проходить ток. Это как танец «волна». Все 5 человек берутся за руки и начинают по очереди создавать колебания. Сопротивление уже известно на всех. Так же и здесь.
Если посмотреть, то можно найти сходство танца «волны» с этой буквой. Так и запомните.
Формула, как рассчитать силу тока:
I=U/Z
О том, как найти общее сопротивление мы поговорим ниже.
Формула индуктивного сопротивления
Боюсь, что когда вы увидите данную формулу, то она вам точно не понравится. Но нет слова «не хочу», есть слово «надо».
Начнем с обозначения:
- XL (индуктивное сопротивление). Прямо как размер в одежде. Но почему именно так? L — это цепь переменного тока;
- f — частота, в Гц;
- сопротивление с частотой взаимосвязаны, так, если возрастает одно — увеличивается и другое;
- единица СИ индуктивного сопротивления: = Ом;
- запомните, что индуктивное сопротивление отличается от омического тем, что у первого нет потери мощности;
- XL=2π×f×L;
- формула расчета мощности по напряжению: P = U×I;
- мощность электрического тока вычисляется в Ватах.
Формула ёмкостного сопротивления Xc
Ёмкостное сопротивление — это проводник, который подключен к цепи. Он не имеет сопротивление, но есть ёмкость. Обозначается это ёмкостное сопротивление буквами Xc.
- Xc = 1/ωC;
- ω — циклическая частота;
- С — ёмкость.
Формула полного сопротивления
Как говорилось выше — полное сопротиление что-то на подобии танца «волны». Нужно узнать R (сопротивление) всех.
Чтобы определить полное сопротивление цепи:
R = R1 +R2 (проводников может быть несколько).
Теперь, если у вас спросят как определить общее сопротивление цепи, вы знаете что делать.
Свойства ёмкостей
Основное свойство состоит в их способности накапливать и отдавать электрический заряд. Оба этих процесса происходят не мгновенно, а за вполне определённый период, который поддаётся расчету. Данное свойство используется для создания различных времязадающих RC цепей. Если зарядить конденсатор до некоторого значения, то время его разряда через резистор R будет зависеть от ёмкости C. RC цепь Ещё одно распространённое свойство конденсаторов – это возможность ограничивать переменный ток. Вызвана она реактивом этих элементов. Ёмкость, включенная в цепь переменного тока, ограничивает его до значения I = 2pfCU.
Свойства ёмкостей.
Здесь U – напряжение источника питания. Дополнительная информация. Ёмкость, подключенная параллельно с катушкой, имеющей индуктивный характер сопротивления, называется колебательным контуром. Данная цепь обладает высокой амплитудой колебаний на резонансной частоте. Она применяется для выделения из множества окружающих радиосигналов именно того, на который требуется настроить приём.
Сопротивление – это одна их характеристик конденсатора, подключенного к цепи переменного тока. Понимание процессов, происходящих с этим элементом в подобных схемах, существенно расширяет сферу его использования. Реактивное сопротивление конденсаторов учитывается как в простых бытовых электроприборах, так и в сложной вычислительной технике.
Резистор обладает активным (омическим) сопротивлением. Катушка индуктивности и конденсатор обладают реактивным сопротивлением. В цепи переменного тока на конденсаторе ток опережает напряжение на 90 градусов, а на катушке ток отстает от напряжения на 90 градусов. Сопротивление катушки вычисляется по формуле. Сопротивление конденсатора вычисляется по формуле:
Расчет сопротивления.
В цепи переменного тока на идеальном реактивном сопротивлении не выделяется мощность.
Будет интересно Сколько стоят керамические конденсаторы?
Z = R + i X , где Z – импеданс, R – величина активного сопротивления , X – величина реактивного сопротивления, i – мнимая единица . В зависимости от величины X какого-либо элемента электрической цепи, говорят о трёх случаях:
- X > 0 – элемент проявляет свойства индуктивности .
- X = 0 – элемент имеет чисто активное сопротивление .
- X < 0 – элемент проявляет ёмкостные свойства.
Величина реактивного сопротивления может быть выражена через величины индуктивного и ёмкостного сопротивлений.
Индуктивное сопротивление (X L ) обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции . Электрический ток создает магнитное поле. Изменение тока, и как следствие изменение магнитного поля, вызывает ЭДС самоиндукции, которая препятствует изменению тока. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности элемента и частоты протекающего тока. Ёмкостное сопротивление (X C ). Величина ёмкостного сопротивления зависит от ёмкости элемента С и также частоты протекающего тока.
Вам интересно?
Сегодня очень много учёных, интересующихся магнетизмом и магнитными явлениями. Они изучают как магнитную, так и электрическую стороны веществ, пытаясь выявить закономерности и синтезировать мощные магниты с определёнными нужными свойствами: например, с высокой температурой плавления или сверхпроводимостью. Все эти материалы могут быть использованы в огромном количестве отраслей.
Приведём пример с аэрокосмической отраслью: перспективными для дальних межзвёздных перелётов являются ракеты с ионными двигателями, которые создают тягу посредством выброса ионизированного газа из сопла. Сила толчка в таком двигателе зависит от температуры газа и скорости его движения. Соответственно, чтобы придать газу максимальную силу для разгона, нам требуется очень сильный магнит, разгоняющий заряженные частицы и к тому же имеющий очень высокую температуру плавления для того, чтобы не расплавиться при выходе газов из сопла.
Где применяется катушка индуктивности
Свойства индуктивной катушки своеобразные, небольшая доработка добавляет ей новые свойства, что делает ее весьма востребованной. Рассмотрим лишь некоторые области, где она с успехом нашла свое применение:
- 1. Конечно, это сама электротехника. Сочетания катушки с резистором или конденсатором делает ее способной задерживать или пропускать определенные частоты.
- 2. В импульсной технике катушка индуктивности выступает в качестве накопителя энергии.
- 3. Соединенные определенным образом катушки образуют различные по назначению трансформаторы.
- 4. Катушка индуктивности дает возможность повышать напряжение постоянного тока.
- 5. Электромагнит – еще одно применение катушки.
- 6. Используются для выплавки металла в доменных печах.
- 7. Особенно в старых приемниках катушка часто выступала в качестве антенны.
- 8. Современные индукционные плиты никак не могут работать без катушки индуктивности.
- 9. Если сердечник катушки соединить с подвижным механизмом – получится отличный датчик движения.
- 10. Индукционные магнитометры имеют основным элементом катушку индуктивности.
- 11. Для ускорения частиц в лабораториях также применяют своеобразную катушку.
- 12. Специальные накопителя энергии не могут обойтись без этого элемента.
Это лишь основные области применения, но уже по этому списку видно, что катушка – хороший труженик. Рассмотрим некоторые области применения более подробно.
Катушка как электромагнит
Для получения электромагнита используют сердечник из магнитомягкого материала. Для этого подходят:
- металлы: сталь, чугун;
- сплавы железа с никелем или кобальтом.
Интересно. Если магнитопровод сделать цельным, тогда у него будут большие потери, поэтому его собирают из отдельных листов. |
Электромагниты могут работать как от постоянного, так и переменного тока. Причем электромагнит постоянного тока может быть нейтральным, когда притягивающая сила образуется независимо от направления движения тока, и поляризованным. В этом случае используется две обмотки: основная и поляризующая. Основная создает магнитный поток, а вторая направляет его в нужном направлении.
Электромагниты, работающие на переменном токе, вырабатывают переменное магнитное поле, но на сердечник оно действует в одном направлении. Однако сила притяжения меняется от нуля до максимума. Частота притяжения вдвое выше частоты тока.
Катушка как источник ЭДС
Эта особенность используется в индукционных плитах. Катушка, расположенная прямо под плитой, при работе создает вокруг себя электромагнитные волны. Эти волны, воздействуя на материал кухонной посуды, нагревают ее. Причем сама плита остается достаточно холодной, нагревается лишь от самой посуды. Такие плиты перестают работать, если посуды на ней нет, что делает их безопасными в пожарном отношении.
Более мощные устройства используются на сталелитейных заводах. Доменную печь делают круглой и обвивают ее толстыми, обычно медными проводами. Когда по проводу пропускают ток большой мощности и частоты, создается мощное электромагнитное поле, воздействующее на металл, находящийся в печи. От действия этого поля металл нагревается и плавится.
Это же устройство, но меньшего размера используется, когда необходимо нагреть небольшой кусок металла, например, для ковки.
Катушки индуктивности в качестве трансформатора
В первых двух вариантах обычно используется одна катушка, но если соединить две и более катушки и по одной из них пропустить ток, то получится интересный момент. В этой катушке появится наведенная ЭДС. Она окутает все находящиеся в ее поле другие катушки и в них появится ток. Но это еще не все.
Регулируя число витков в других катушках, можно подобрать необходимое напряжение. То есть, число витков может увеличивать или уменьшать напряжение относительно напряжения, проходящего по рабочей катушке. Чтобы такая передача была более продуктивной, используют один из видов сердечника:
- стержневой;
- броневой;
- тороидальный.
Конструкция сердечника особого влияния на трансформатор не оказывает, это больше предпочтение производителя. Осталось рассмотреть еще одну удивительную особенность катушки индуктивности – способность генерации.
Принцип работы катушки зажигания
Катушку зажигания на простом языке можно назвать обычным повышающим напряжение трансформатором. Её задача преобразовать низковольтное напряжение (6-15В) в высокое (20-30кВ). Она, как и трансформатор, состоит из двух обмоток — первичной и вторичной. Первичная низковольтная катушка состоит из небольшого количества витков, а вторичная из большего.
Но есть ещё один нюанс. Витки в катушке расположены определённым образом, что позволяет катушке, кроме индуктивности, иметь ещё и ёмкость. То есть, своего рода — колебательный контур.
При подаче тока в первичную обмотку в катушке генерируется магнитное поле. Наведенное напряжение генерируется в катушке путем самоиндукции. В момент воспламенения ток в катушке прерывается выходным каскадом (в старых системах — контактами прерывателя). Мгновенно сворачивающееся магнитное поле генерирует высокое индукционное напряжение в первичной обмотке. Оно трансформируется на вторичной обмотке катушки и преобразуется в соотношении — количество витков вторичной обмотки отнесенное к количеству витков первичной обмотки. В свече зажигания происходит высоковольтный разряд с ионизацией искрового промежутка и прохождением тока. Это продолжается, пока накопленная энергия не будет истрачена.
Эти все физические явления, наверное, мало кому интересны, поэтому давайте отвлечёмся и посчитаем, на мой взгляд, интересные факты. Сколько раз свеча зажигания «производит» искру за свой срок службы?
Количество искрообразований = «об/мин» умножить на «количество цилиндров» и всё это разделить на 2. Возьмём обычный 4-цилиндровый 4-тактный двигатель. Допустим, обороты двигателя составляют 3000 об/мин. Значит количество искрообразований = 3000 х 4/2 = 6000 искр / мин!
Свечи я меняю раз в 30000 км.
Если пройденное расстояние составляет 30 000 км со средней частотой вращения коленчатого вала двигателя 3000 об/мин при средней скорости 60 км/ч, то количество искрообразований составляет 45 000 000 на каждую свечу зажигания! Во как трудится катушка зажигания! Как Золушка, прям
Поэтому катушка зажигания вполне заслуженно может когда-нибудь устать и молча выйти из строя.
Что такое индуктивность
Что такое индуктивность — это физическая величина, которая рассказывает нам о магнитных свойствах электрической цепи. Индуктивность измеряют в Гн (Генри). Если вы вообще не понимаете о чём речь, то советую ознакомиться сначала с вот с этой статьей.
В электрических схемах например, нам встречаются какие-то непонятные катушки, дроссели и многие даже не знают их функциональную роль. В этой статье я постараюсь доступным языком рассказать, что такое индуктивность и как это явление применить на своей любимой работе.
Давайте посмотрим на рисунок
Давайте начнём движение проводника в магнитном поле таким образом, чтобы он пересек силовые линии постоянного магнита. Если это условие выполняется, то тогда в нашем проводнике появляется электродвижущая сила (ЭДС). Или наоборот проводник остаётся на месте, а магнит передвигают таким образом, чтобы силовые линии магнита пересекали проводник. Сейчас был пример электромагнитной индукции. Значение индуцированной электродвижущей силы в проводнике прямо пропорциональна магнитной индукции поля, скорости перемещения и длине проводника
Направление возникшей электродвижущей силы в проводнике определяют через правило правой руки.
Правая рука находится в таком положении чтобы силовые линии магнита заходили в ладонь. Следовательно, большой палец показывает нам направление перемещения проводника, а остальные пальцы покажут нам направление возникшей электродвижущей силы.
Для усиления электродвижущей силы индукции применяют электрические катушки
А если подать напряжение на катушку, то по её виткам потечёт ток, который создаёт своё магнитное поле.
Свойства катушки индуктивности
Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току , поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции , препятствующая этому изменению.
Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением величина которого равна: , где- индуктивность катушки,-циклическая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её сопротивление.
При протекании тока катушка запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока . Величина этой энергии равна
При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой
Катушка индуктивности в цепи переменного тока
В цепи переменного тока в катушке индуктивности происходит следующий процесс:
- ток возбуждает в катушке электромагнитное поле. Поскольку он переменный, то и параметры электромагнитного поля во времени меняются, то есть оно тоже переменное;
- переменное магнитное поле в соответствии с законом электромагнитной индукции возбуждает в самой катушке ЭДС. Ее так и называют — ЭДС самоиндукции. Она всегда идет против направления изменения силы тока. Следовательно, в первой половине полупериода, когда сила тока возрастает, катушка это нарастание сдерживает. При этом часть энергии электричества накапливается в формируемом катушкой магнитном поле;
- во второй половине полупериода, катушка, наоборот, противостоит снижению силы тока, возвращая в цепь накопленную в виде магнитного поля энергию.
Таким образом, катушка индукции оказывает сопротивление источнику переменного тока. Это сопротивление имеет иную природу, нежели активное, преобразующее электрическую энергию в тепло.
Сопротивление катушки энергию не потребляет, а лишь аккумулирует ее и затем снова возвращает в цепь, меняя характер протекания в ней тока. Его называют индуктивным. В противоположность активному, оно, как и емкостное сопротивление конденсатора, является реактивным.
Эффект проявляется тем сильнее, чем выше частота переменного тока, то подтверждается формулой расчета индуктивного сопротивления: XL = w*L = 2 π * f * L, где:
- XL — индуктивное сопротивление, Ом;
- W — круговая частота переменного тока, рад/с;
- F — частота переменного тока, Гц;
- L — индуктивность катушки, Гн.
Индуктивное сопротивление, несмотря на иной принцип действия, измеряется в тех же единицах, что и активное — Омах. Таким образом, в цепях переменного тока катушка индуктивности выступает ограничителем силы тока и нагрузку, в отличие от цепи постоянного, вводить не требуется.
Зависимость индуктивного сопротивления катушки от частоты тока позволяет использовать данный элемент помимо прочего, для фильтрации высокочастотных помех или сигналов. Например, при установке его в схеме динамика, последний воспроизводит только низкие частоты, то есть играет роль сабвуфера.
На преодоление индуктивного сопротивления источник расходует часть мощности — это реактивная мощность (Wр). Остальное называют активной или полезной мощностью (Wа) — она производит полезную работу. Вместе реактивная и активная мощности образуют полную: Wр + Wа = Wпол.
График происходящих процессов в катушке индуктивности
Доля активной мощности характеризуется параметром cosϕ: cosϕ = Wа / W пол. Полную мощность принято измерять в вольт-амперах (ВА). Именно эти единицы указываются в характеристике источников бесперебойного питания (ИБП) и дизельных электрогенераторов. Активная мощность измеряется в привычных ваттах (Вт).
Все сказанное имеет отношение к потребителям с электродвигателями и трансформаторами, поскольку обмотки этих элементов по сути, являются катушками индуктивности. То есть если на шильдике импульсного блока питания компьютера указано, что его мощность составляет 400 Вт и cosϕ = 0,7, то от «бесперебойника» данное устройство потянет мощность Wпол = Wа / cosϕ = 400 0,7 = 571,4 ВА.
Формула расчета реактивного сопротивления
В общем случае для деталей катушечного типа применяются выражения:
X = L*w = 2* π*f*L.
Для конденсаторов применяют формулы:
X = 1/(w*C)= 1/(2* π*f*C).
Для конкретного элемента, нужные параметры которого известны, величина может быть вычислена с использованием онлайн калькулятора. В форму потребуется ввести нужные данные и нажать на кнопку, инициирующую расчеты.
Умение рассчитывать данную составляющую сопротивляемости поможет узнать величину тепловых потерь на используемых нагрузках. При параллельном подсоединении конденсатора с подходящей емкостью можно решить проблему энергетических потерь на индуктивных нагрузках.
О реальном конденсаторе
Реальный конденсатор имеет одновременно два сопротивления: активное и емкостное. Их следует считать включенными последовательно.
Напряжение приложенное генератором к активному сопротивлению и ток идущий по активному сопротивлению совпадают по фазе.
Советуем изучить Плотность энергии магнитного поля
Напряжение приложенное генератором к емкостному сопротивлению и ток идущий по емкостному сопротивлению сдвинуты по фазе на 90 . Результирующее напряжение приложенное генератором к конденсатору можно определить по правилу параллелограмма.
На активном сопротивлении напряжение Uакт и ток I совпадают по фазе. На емкостном сопротивлении напряжение Uc отстает от тока I на 90 . Результирующее напряжение приложенное генератором к конденсатору определяется по правилу параллелограмма. Это результирующее напряжение отстает от тока I на какой то угол φ всегда меньший 90 .
Магнитное поле
Это словосочетание знакомо нам со школьной скамьи. Но многие уже забыли о том, что оно означает. Хотя каждый из нас помнит, что магнитное поле способно воздействовать на предметы, притягивая или отталкивая их. Но, помимо этого, у него есть и другие особенности: например, магнитное поле может воздействовать на электрически заряженные объекты, а это значит, что электричество и магнетизм тесно связаны между собой, и одно явление может плавно перетекать в другое. Учёные поняли это достаточно давно и поэтому стали называть все эти процессы вместе одним словом — «электромагнитные явления». На самом деле электромагнетизм — довольно интересная и ещё не до конца изученная область физики. Она очень обширна, и те знания, что мы можем здесь изложить вам, — это очень малая часть того, что известно человечеству о магнетизме сегодня.
А сейчас перейдём непосредственно к предмету нашей статьи. Следующий раздел будет посвящён рассмотрению непосредственно устройства катушки индуктивности.
Расчет эквивалентного сопротивления элементов цепи
Определение общего цепного сопротивления будет зависеть от того, какого типа конфигурацию составляют компоненты цепи. Для параллельного и последовательного подключений правила расчета будут неодинаковыми. Опираться при вычислениях нужно на закон Ома.
Согласно ему, у всех последовательно соединенных деталей, подключенных в цепь переменного тока, будет одно и то же значение электротока:
I=U/Z, где Z – общий импеданс цепи.
Напряжения будут различаться и окажутся привязанными к сопротивлениям деталей: на концах резистора его значение будет равно UR = IR (здесь R – активная резистивность элемента), для дросселя – UL = IXL, для емкостного элемента – UC = IXC (XL и XC – реактивные показатели соответствующих устройств). Так как векторы напряженности катушки и конденсатора имеют противоположные направления, суммарный показатель на реактивных деталях будет равен: UX = UL – UC . Противодействие будет равно: X = XL – XC.
Напряжения (общее, реактивное и активное) могут быть представлены в виде прямоугольного треугольника. Из него получается, что U² = UR² + UX². Поскольку противодействия входящих в цепь компонентов пропорциональны напряжениям, имеем Z2=R2+X2=R2+(XL – XC)2.
Для параллельного соединения принято выводить значения импеданса из проводимостей элементов, которые обратны их сопротивлениям. Отсюда 1/z2 = 1/R2 + 1/X2. Таким образом, выходит следующая формула:
Z2=1/(1/R2+(1/ XL – 1/ XC)2).
Общее сопротивление определяется компонентным составом цепи и характером соединения ее элементов. При расчетах показателей используется закон Ома.
Реактивное сопротивление
При прохождении переменного тока через реактивные элементы возникает реактивное сопротивление. Оно обусловлено в первую очередь ёмкостями и индуктивностями.
Индуктивностью в цепи переменного тока обладает катушка индуктивности, причём в идеальном случае, активным сопротивлением её обмотки пренебрегают. Реактивное сопротивление катушки переменному току создаётся благодаря её ЭДС самоиндукции. Причем с ростом частоты тока, сопротивление также растёт.
Реактивное сопротивление катушки зависит от частоты тока и индуктивности катушки
Конденсатор обладает реактивным сопротивлением благодаря своей ёмкости. Его сопротивление с увеличением частоты тока уменьшается, что позволяет его активно использовать в электронике в качестве шунта переменной составляющей тока.
Сопротивление конденсатора можно рассчитать по формуле
От каких факторов зависит сопротивление
Изменение силы тока создает электромагнитное поле переменной интенсивности. Результатом его воздействия на проводник является противодействие происходящему изменению тока.
Это противодействие называется реактивным сопротивлением. Существуют две его разновидности: индуктивная и емкостная. Первая создается при наличии в схеме индуктивного элемента, вторая — конденсатора.
В ситуации, когда в цепи присутствует катушка, ее реакция усиливается по мере увеличения частоты.
Цепь, в которой возникает индукция
В случае, когда ее индуктивность уменьшается, то противодействующая сила также становится меньше. При увеличении она возрастает.
Индуктивное сопротивление существенно связано с тем, какую форму принимает проводник. Оно имеется также и у отдельного провода, лежащего прямо. Однако если рядом будет еще один, то он будет оказывать воздействие дополнительно, что повлияет на рассматриваемую величину.
Вам это будет интересно Особенности свободной энергии
Рассматриваемую характеристику отдельного провода можно определять в зависимости от его толщины, но оно никак не связано с его сечением.
Принцип действия электродвижущей силы
Как смотреть силу тока в цепи через осциллограф
Чем же резистор отличается от катушки индуктивности и конденсатора? Понятное дело, что выполняемыми функциями, но этим все не ограничивается. Итак, давайте рассмотрим самую простую схемку во всей электронике:
На схеме мы видим генератор частоты и резистор.
Давайте визуально посмотрим, что у нас творится в этой схеме. Для этого, как я уже сказал, нам понадобится генератор частоты
А также цифровой осциллограф:
С помощью него мы будем смотреть напряжение и силу тока .
Что?
Силу тока?
Но ведь осциллограф предназначен для того, чтобы рассматривать форму сигнала напряжения? Как же мы будем рассматривать форму сигнала силы тока? А все оказывается просто). Для этого достаточно вспомнить правило шунта.
Кто не помнит – напомню. Имеем обыкновенный резистор:
Что будет, если через него прогнать электрический ток?
На концах резистора у нас будет падение напряжения. То есть, если замерить с помощью мультиметра напряжение на его концах, мультиметр покажет какое-то значение в Вольтах
И теперь главный вопрос: от чего зависит падение напряжения на резисторе? В дело опять же вступает закон Ома для участка цепи: I=U/R. Отсюда U=IR. Мы видим зависимость от номинала самого резистора и от силы тока, текущей в данный момент в цепи. Слышите? От СИЛЫ ТОКА! Так почему бы нам не воспользоваться таким замечательным свойством и не глянуть силу тока через падение напряжения на самом резисторе? Ведь номинал резистора у нас постоянный и почти не изменяется с изменением силы тока
На рис. 16-2 показано фазовое соотношение между током и приложенным напряжением. Заметим, что в чисто индуктивной цепи ток отстает от приложенного напряжения на 90 градусов. Рис. 16-2. В индуктивной цепи переменного тока ток отстает по фазе от приложенного напряжения. Противодействие, которое оказывает катушка индуктивности току в цепи переменного тока, называется индуктивным сопротивлением. Индуктивное сопротивление измеряется в омах. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности и частоты приложенного напряжения. Чем больше индуктивность, тем больше создаваемое ею магнитное поле и тем больше противодействие току. Аналогично, чем выше частота, тем больше противодействие току. Индуктивное сопротивление обозначается символом XL. Индуктивное сопротивление определяется формулой: ХL = 2πfL где π = 3,14, f — частота в герцах, L — индуктивность в генри. ПРИМЕР: Чему равно индуктивное сопротивление катушки индуктивностью 0,15 генри на частоте 60 герц? Дано: π = 3,14; f = 60 Гц; L = 0,15 Гн ХL =? Решение: ХL = 2πfL ХL = (2)(3,14)(60)(0,15) ХL = 56,52 Ом. ПРИМЕР: Чему равно индуктивное сопротивление катушки индуктивностью 0,15 генри на частоте 400 герц? Дано: π = 3,14; f = 400 Гц; L = 0,15 Гн ХL =? Решение: ХL = 2πfL ХL = (2)(3,14)(400)(0,15) ХL = 376,80 Ом. Заметим, что индуктивное сопротивление увеличивается при увеличении частоты. Закон Ома применяется к индуктивному сопротивлению в цепях переменного тока точно так же, как он применяется к резисторам. Индуктивное сопротивление в цепи переменного тока прямо пропорционально приложенному напряжению и обратно пропорционально току. Это соотношение выражается следующей формулой: I = E/XL ПРИМЕР: Какой ток течет через катушку индуктивности 250 миллигенри, когда к ней приложено напряжение 12 вольт с частотой 60 герц? Дано: π = 3,14; f = 60 Гц; L = 0,25 Гн; E = 12 B I =?; ХL =? Решение: Сначала найдем индуктивное сопротивление (XL) ХL = 2πfL ХL = (2)(3,14)(60)(0,25) ХL = 94,20 Ом Используя XL, найдем ток (I). I = E/ХL = 12/94,2 I = 0,127 А или 127 мА. ПРИМЕР: Какое напряжение нужно приложить для того, чтобы через дроссель индуктивностью 15 миллигенри шел ток 10 миллиампер при частоте 400 герц? Дано: π = 3,14; f = 400 Гц; L = 0,015 Гн; I = 0,01 A E =?; ХL =? Решение: Сначала найдем индуктивное сопротивление (XL) ХL = 2πfL ХL = (2)(3,14)(400)(0,015) ХL = 37,68 Ом Используя XL, найдем напряжение (Е). I = E/ХL 0,01 = E/37,68 E = 0,38 B ПРИМЕР: Чему равно индуктивное сопротивление катушки, по которой течет ток 120 миллиампер при приложенном напряжении 120 вольт? Дано: I = 0,12 A; E = 120 В ХL =? Решение: I = E/ХL 0,12 = 120/ХL ХL = 1000 Ом Импедансом цепи, содержащей индуктивность и сопротивление, называется общее противодействие току, оказываемое и индуктивностью, и резистором. Вследствие наличия сдвига фаз, обусловленного наличием индуктивности, индуктивное сопротивление и сопротивление резистора нельзя просто сложить. Импеданс является векторной суммой индуктивного сопротивления и сопротивления резистора в цепи. Импеданс измеряется в омах и обозначается буквой Z. Импеданс можно определить с помощью закона Ома следующим образом: I = E/Z Наиболее распространенная индуктивная цепь состоит из резистора и катушки индуктивности, соединенных последовательно. Такая цепь называется RL цепью. Импеданс последовательной RL цепи равен корню квадратному из суммы квадратов индуктивного сопротивления и сопротивления резистора: ПРИМЕР: Чему равен импеданс цепи, состоящей из дросселя индуктивностью 100 миллигенри и соединенного последовательно резистора 470 ом, при приложенном к ним напряжении 12 вольт с частотой 60 герц? Дано: π = 3,14; f = 60 Гц; L = 100 мГн = 0,1 Гн; R = 400 Ом ХL =?; Z =? Решение: Сначала найдем индуктивное сопротивление (XL): XL = 2πfL XL = (2)(3,14)(60)(0,1) XL = 37,68 Ома. Используя XL, найдем импеданс (Z): Z = √(R2 + XL2) Z = √[(470)2 +(37,68)2] Z = 471,51 Ом. Когда катушки индуктивности соединены последова тельно, их общее индуктивное сопротивление равно сумме индуктивных сопротивлений отдельных катушек: XLT = XL1 + XL2 + XL3 +… + XLn Когда катушки индуктивности соединены параллельно, обратная величина их общего индуктивного сопротивления равна сумме обратных величин индуктивных сопротивлений отдельных катушек: 1/XLT = 1/XL1 + 1/XL2 + 1/XL3 +… + 1/XLn 16-1. Вопросы 1. Как катушки индуктивности реагируют на приложенное переменное напряжение? 2. Каково фазовое соотношение между током и напряжением в индуктивной цепи? 3. Что такое индуктивное сопротивление? 4. Чему равно индуктивное сопротивление катушки индуктивностью 200 миллигенри на частоте 10000 герц? 5. Как определяется импеданс для индуктивно-резистивной цепи? 16-2. ПРИМЕНЕНИЯ ИНДУКТИВНЫХ ЦЕПЕЙ Индуктивные цепи широко используются в электронике. Катушки индуктивности дополняют конденсаторы в цепях фильтрации и фазового сдвига. Поскольку катушки индуктивности больше, тяжелее и дороже, чем конденсаторы, они применяются реже. Однако преимущество катушек индуктивности в том, что они обеспечивают реактивное сопротивление и пропускают постоянный ток. Конденсаторы могут обеспечивать реактивное сопротивление, но при этом они блокируют прохождение постоянного тока. |
Зависимость частоты от индуктивности катушки
Катушка индуктивности – электронный компонент, представляющий собой винтовую либо спиральную конструкцию, выполненную с применением изолированного проводника. Основным свойством катушки индуктивности, как понятно из названия – индуктивность. Индуктивность – это свойство преобразовать энергию электрического тока в энергию магнитного поля. Величина индуктивности для цилиндрической или кольцевой катушки равна
Где ψ – потокосцепление, µ = 4π*10 -7 – магнитная постоянная, N – количество витков, S – площадь поперечного сечения катушки.
Также катушке индуктивности присущи такие свойства как небольшая ёмкость и малое активное сопротивление, а идеальная катушка и вовсе их лишена.
Электрический ток способствует накоплению энергии в магнитном поле катушки. Если отключить подачу электричества, накопленная энергия будет возвращена в электрическую цепь. Значение напряжения при этом в цепи катушки возрастает многократно. Величина запасаемой энергии в магнитном поле равна примерно тому значению работы, которое необходимо получить, чтобы обеспечить появление необходимой силы тока в цепи. Значение энергии, запасаемой катушкой индуктивности можно рассчитать с помощью формулы.
Реактивное сопротивление
При протекании переменного тока, катушка обладает кроме активного, еще и реактивным сопротивлением, которое находится по формуле
По формуле видно, что в отличие от конденсатора, у катушки с увеличением частоты, реактивное сопротивление растет, это свойство применяется в фильтрах частот.
При построении векторных диаграмм важно помнить, что в катушке, напряжения опережает ток на 90 градусов.
Добротность катушки
Еще одним важным свойством катушки является добротность. Добротность показывает отношение реактивного сопротивления катушки к активному.
Чем выше добротность катушки, тем она ближе к идеальной, то есть она обладает только главным своим свойством – индуктивностью.
Катушка индуктивности в электрической цепи для переменного тока имеет не только собственное омическое сопротивление, но имеет реактивное сопротивлениепеременному току, нарастающее при увеличении частоты, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.
Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением, модуль которого , где — индуктивность катушки, — циклическая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её сопротивление.
Сопротивление потерь[править | править вики-текст]
В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых импеданс катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке, оцениваемых сопротивлением потерь . Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране:
где — потери в проводах,
— потери в диэлектрике,
— потери в сердечнике,
— потери на вихревые токи
Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)[править | править вики-текст]
ТКИ — это параметр, характеризующий зависимость индуктивности катушки от температуры.
Температурная нестабильность индуктивности обусловлена целым рядом факторов: при нагреве увеличивается длина и диаметр провода обмотки, увеличивается длина и диаметр каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков; кроме того при изменении температуры изменяются диэлектрическая проницаемость материала каркаса, что ведёт к изменению собственной ёмкости катушки. Очень существенно влияние температуры на магнитную проницаемость ферромагнетика сердечника:
Что такое катушка индуктивности
Что вы себе представляете под словом “катушка” ? Ну… это, наверное, какая-нибудь “фиговинка”, на которой намотаны нитки, леска, веревка, да что угодно! Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции.
Изоляция может быть из бесцветного лака, из ПВХ-изоляции и даже из матерчатой. Тут фишка такая, что хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности своими руками, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!
Индуктивность
Любая катушка индуктивности обладает индуктивностью. Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется с помощью LC – метра.
Что такое индуктивность? Если через провод пропустить электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:
В – магнитное поле, Вб
А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы напряжение
И у нас получится вот такая картина с магнитными силовыми линиями:
Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, в нашем случае площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как через катушку течет электрический ток, значит, через нее проходит ток с Силой тока (I), а коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью и вычисляется по формуле:
С научной же точки зрения, индуктивность – это способность извлекать энергию из источника электрического тока и сохранять ее в виде магнитного поля. Если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется, а если ток уменьшается , то магнитное поле сжимается.
Самоиндукция
Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.
Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения на катушку сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение, в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения. Согласно Закону Ома:
I – сила тока в катушке , А
U – напряжение в катушке, В
R – сопротивление катушки, Ом
Как мы видим по формуле, напряжение меняется от нуля и до напряжения, подаваемого в катушку, следовательно и ток тоже будет меняться от нуля и до какого то значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянное.
И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.
То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть в разы больше, чем было до размыкания цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.
Сделаем первые выводы о работе катушки индуктивности при подаче на нее постоянного тока. При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.
Типы катушек индуктивности
Катушки индуктивности делятся в основном на два класса: с магнитным и немагнитным сердечником. Снизу на фото катушка с немагнитным сердечником.
Но где у нее сердечник? Воздух – это немагнитный сердечник :-). Такие катушки также могут быть намотаны на какой-нибудь цилиндрической бумажной трубочке. Индуктивность катушек с немагнитным сердечником используется, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри.
А вот катушки индуктивности с сердечником:
В основном используют сердечники из феррита и железных пластин. Сердечники повышают индуктивность катушек в разы. Сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, нежели просто сердечники из цилиндра.
Для катушек средней индуктивности используются ферритовые сердечники:
Катушки с большой индуктивностью делают как трансформатор с железным сердечником, но с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.
Дроссели
Также есть особый вид катушек индуктивностей. Это так называемые дроссели. Дроссель – это катушка индуктивности, задача которой состоит в том, чтобы создать в цепи большое сопротивление для переменного тока, чтобы подавить токи высоких частот.
Постоянный ток через дроссель проходит без проблем. Почему это происходит, можете прочитать в этой статье. Обычно дроссели включаются в цепях питания усилительных устройств. Дроссели предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые дроссели:
Также существует еще один особый вид дросселей – это сдвоенный дроссель. Он представляет из себя две встречно намотанных катушки индуктивности. За счет встречной намотки и взаимной индукции он более эффективен. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, а также в звуковой технике.
Опыты с катушкой
От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько опытов. Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Ее индуктивность настолько мала, что LC – метр мне показывает ноль.
Имеется ферритовый сердечник
Начинаю вводить катушку в сердечник на самый край
LC-метр показывает 21 микрогенри.
Ввожу катушку на середину феррита
35 микрогенри. Уже лучше.
Продолжаю вводить катушку на правый край феррита
20 микрогенри. Делаем вывод, самая большая индуктивность на цилиндрическом феррите возникает в его середине. Поэтому, если будете мотать на цилиндрике, старайтесь мотать в середине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных катушках индуктивности:
1 – это каркас катушки
2 – это витки катушки
3 – сердечник, у которого сверху пазик под маленькую отвертку. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы тем самым изменяем индуктивность катушки.
Экспериментируем дальше. Давайте попробуем сжимать и разжимать витки катушки. Для начала ставим ее в середину и начинаем сжимать витки
Индуктивность стала почти 50 микрогенри!
А давайте-ка попробуем расправим витки по всему ферриту
13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности мотать катушку надо “виток к витку”.
Убавим витки катушки в два раза. Было 24 витка, стало 12.
Совсем маленькая индуктивность. Убавил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз. Вывод: чем меньше количество витков – тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.
Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.
Отдалим витки катушки друг от друга
Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.
Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.
Офигеть! Увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.
Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от “витков в квадрате”. Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.
Обозначение на схемах
Последовательное и параллельное соединение катушек
При последовательном соединении индуктивностей, их общая индуктивность будет равняться сумме индуктивностей.
А при параллельном соединении получаем вот так:
При соединении индуктивностей должно выполняться правило, чтобы они были пространственно разнесены на плате. Это связано с тем, что при близком расположении друг друга их магнитные поля будут влиять с друг другом, и поэтому показания индуктивностей будут неверны. Не ставьте на одну железную ось две и более тороидальных катушек. Это может привести к неправильным показаниям общей индуктивности.
Резюме
Катушка индуктивности играет в электронике очень большую роль, особенно в приемопередающей аппаратуре. На катушках индуктивности строятся также различные фильтры для электронной радиоаппаратуры, а в электротехнике ее используют также в качестве ограничителя скачка силы тока.
Ребята из Паяльника забабахали очень неплохой видос про катушку индуктивности. Советую посмотреть в обязательном порядке:
Так как самоиндукция препятствует всякому резкому изменению силы тока в цепи, то, следовательно, она представляет собой для переменного тока особого рода сопротивление, называемое индуктивным сопротивлением.
Чисто индуктивное сопротивление отличается от обычного (омического) сопротивления тем, что при прохождении через него переменного тока в нем не происходит потери мощности.
Под чисто индуктивным сопротивлением мы понимаем сопротивление, оказываемое переменному току катушкой, проводник которой не обладает вовсе омическим сопротивлением. В действительности же всякая катушка обладает некоторым омическим сопротивлением. Но если это сопротивление невелико по сравнению с индуктивным сопро¬тивлением, то им можно пренебречь.
При этом наблюдается следующее явление: в течение одной четверти периода, когда ток возрастает, магнитное поле потребляет энергию из цепи, а в течение следующей четверти периода, когда ток убывает, возвращает ее в цепь. Следовательно, в среднем за период в индуктивном сопротивлении мощность не затрачивается. Поэтому индуктивное сопротивление называется реактивным (прежде его неправильно называли безваттным).
Индуктивное сопротивление одной и той же катушки будет различным для токов различных частот. Чем выше частота переменного тока, тем большую роль играет индуктивность и тем больше будет индуктивное сопротивление данной катушки. Наоборот, чем ниже частота тока, тем индуктивное сопротивление катушки меньше. При частоте, равной нулю (установившийся постоянный ток), индуктивное сопротивление тоже равно нулю.
Рисунок 1. Зависимость индуктивного сопротивления катушки от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление катушки возрастает с увеличением часторы тока.
Индуктивное сопротивление обозначается буквой XL и измеряется в омах.
Подсчет индуктивного сопротивления катушки для переменного тока данной частоты производится по формуле
XL=2π• f •L
где XL — индуктивное сопротивление в ом; f—частота переменного тока в гц; L — индуктивность катушки в гн
Как известно, величину 2π• f называют круговой частотой и обозначают буквой ω (омега). Поэтому приведенная выше формула может быть представлена так:
Отсюда следует, что для постоянного тока (ω = 0) индуктивное сопротивление равно нулю. Поэтому, когда, нужно пропустить по какой-либо цепи постоянный ток, задержав в то же время переменный, то в цепь включают последовательно катушку индуктивности.
Для преграждения пути токам низких звуковых частот ставят катушки с железным сердечником, так называемые дроссели низкой частоты, а для более высоких радиочастот — без железного сердечника, которые носят название дросселей высокой частоты.
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Реактивное сопротивление конденсатора
В этой статье мы поведем речь о таких параметрах, как активное и реактивное сопротивление. Еще иногда его называют омическим. Активист готов всегда рвать и метать даже ночью. То же самое можно сказать и про другие нагрузки, обладающие активным сопротивлением. Это могут быть различные нагревательные элементы, типа тэнов, а также лампы накаливания.
Поиск данных по Вашему запросу:
Реактивное сопротивление конденсатора
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Активное и реактивное сопротивление. Треугольник сопротивлений
- Переменный ток
- Конвертер величин
- Расчёт реактивного сопротивления
- Сопротивление конденсатора
- Емкостное и индуктивное сопротивление в цепи переменного тока.
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: АКТИВНОЕ И РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — ОБЪЯСНЯЮ НА ПАЛЬЦАХ
Активное и реактивное сопротивление. Треугольник сопротивлений
Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Активное и реактивное сопротивление — сопротивлением в электротехнике называется величина, которая характеризует противодействие части цепи электрическому току. Это сопротивление образовано путем изменения электрической энергии в другие типы энергии. В сетях переменного тока имеется необратимое изменение энергии и передача энергии между участниками электрической цепи. При необратимом изменении электроэнергии компонента цепи в другие типы энергии, сопротивление элемента является активным.
При осуществлении обменного процесса электроэнергией между компонентом цепи и источником, то сопротивление реактивное. В электрической плите электроэнергия необратимо преобразуется в тепло, вследствие этого электроплита имеет активное сопротивление, так же как и элементы, преобразующие электричество в свет, механическое движение и т. В индуктивной обмотке переменный ток образует магнитное поле.
Под воздействием переменного тока в обмотке образуется ЭДС самоиндукции, которая направлена навстречу току при его увеличении, и по ходу тока при его уменьшении. Поэтому, ЭДС оказывает противоположное действие изменению тока, создавая индуктивное сопротивление катушки. С помощью ЭДС самоиндукции осуществляется возвращение энергии магнитного поля обмотки в электрическую цепь. В итоге обмотка индуктивности и источник питания производят обмен энергией.
Это можно сравнить с маятником, который при колебаниях преобразует потенциальную и кинетическую энергию. Отсюда следует, что сопротивление индуктивной катушки имеет реактивное сопротивление. Самоиндукция не образуется в цепи постоянного тока, и индуктивное сопротивление отсутствует.
В цепи емкости и источника переменного тока изменяется заряд, значит между емкостью и источником тока протекает переменный ток. При полном заряде конденсатора его энергия наибольшая. В цепи напряжение емкости создает противодействие течению тока своим сопротивлением, и называется реактивным. Между конденсатором и источником происходит обмен энергией.
После полной зарядки емкости постоянным током напряжение его поля выравнивает напряжение источника, поэтому ток равен нулю. Конденсатор и катушка в цепи переменного тока работают некоторое время в качестве потребителя энергии, когда накапливают заряд. И также работают в качестве генератора при возвращении энергии обратно в цепь.
Настоящие элементы цепи на практике имеют все три вида сопротивления сразу. Но иногда можно пренебречь некоторыми из них ввиду незначительных величин. Например, емкость имеет только емкостное сопротивление при пренебрежении потерь энергии , лампы освещения имеют только активное омическое сопротивление, а обмотки трансформатора и электромотора — индуктивное и активное.
В цепи действия напряжения и тока , создает противодействие, снижения напряжения на активном сопротивлении. Падение напряжения, созданное током и оказывающее противодействие ему, равно активному сопротивлению. При протекании тока по компонентам с активным сопротивлением, снижение мощности становится необратимым.
Можно рассмотреть резистор, на котором выделяется тепло. Выделенное тепло не превращается обратно в электроэнергию. Активное сопротивление, также может иметь линия передачи электроэнергии, соединительные кабели, проводники, катушки трансформаторов, обмотки электромотора и т.
Отличительным признаком элементов цепи, которые обладают только активной составляющей сопротивления, является совпадение напряжения и тока по фазе. Это сопротивление вычисляется по формуле:.
На активное сопротивление влияют свойства и параметры проводника: температура, поперечное сечение, материал, длина. Тип сопротивления, определяющий соотношение напряжения и тока на емкостной и индуктивной нагрузке, не обусловленное количеством израсходованной электроэнергии, называется реактивным сопротивлением. Оно имеет место только при переменном токе, и может иметь отрицательное и положительное значение, в зависимости от направления сдвига фаз тока и напряжения.
При отставании тока от напряжения величина реактивной составляющей сопротивления имеет положительное значение, а если отстает напряжение от тока, то реактивное сопротивление имеет знак минус. Рассмотрим два вида этого сопротивления: емкостное и индуктивное. Для трансформаторов, соленоидов, обмоток генераторов и моторов характерно индуктивное сопротивление. Емкостный вид сопротивления имеют конденсаторы. Чтобы определить соотношение напряжения и тока, нужно знать значение обоих видов сопротивления, которое оказывает проводник.
Реактивное сопротивление образуется при помощи снижения реактивной мощности, затраченной на образование магнитного поля в цепи. Снижение реактивной мощности создается путем подключения к трансформатору прибора с активным сопротивлением. Конденсатор, подключенный в цепь, успевает накопить только ограниченную часть заряда перед изменением полярности напряжения на противоположный.
Поэтому ток не снижается до нуля, так как при постоянном токе. Чем ниже частота тока, тем меньше заряда накопит конденсатор, и будет меньше создавать противодействие току, что образует реактивное сопротивление.
Иногда цепь имеет реактивные компоненты, но в результате реактивная составляющая равна нулю. Это подразумевает равенство фазного напряжения и тока. В случае отличия от нуля реактивного сопротивления, между током и напряжением образуется разность фаз. Катушка имеет индуктивное сопротивлением в схеме цепи переменного тока. В идеальном виде ее активное сопротивление не учитывают. Индуктивное сопротивление образуется с помощью ЭДС самоиндукции.
При повышении частоты тока возрастает и индуктивное сопротивление. Конденсатор образует реактивное сопротивление из-за наличия емкости. При возрастании частоты в сети его емкостное противодействие сопротивление снижается.
Это дает возможность активно его применять в электронной промышленности в виде шунта с изменяемой величиной. Схема цепи, подключенной к переменному току, имеет полное сопротивление, которое можно определить в виде суммы квадратов реактивного и активного сопротивлений.
Если изобразить это выражение в виде графика, то получится треугольник сопротивлений. Он образуется, если рассчитать последовательную цепь всех трех видов сопротивлений. По этому треугольному графику можно увидеть, что катеты представляют собой активное и реактивное сопротивление, а гипотенуза является полным сопротивлением.
Информационно-познавательный сайт. Публикация материалов сайта возможна только после разрешения администратора и при указании полной активной ссылки на источник. Ру Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация!
Переменный ток
Известный в электротехнике закон Ома объясняет, что если по концам какого-то участка цепи приложить разность потенциалов, то под ее действием потечет электрический ток, сила которого зависит от сопротивления среды. Источники переменного напряжения создают ток в подключенной к ним схеме, который может повторять форму синусоиды источника или быть сдвинутым по углу от него вперед либо назад. Если электрическая цепь не изменяет направления прохождения тока и его вектор по фазе полностью совпадает с приложенным напряжением, то такой участок обладает чистым активным сопротивлением. Когда же наблюдается отличие во вращении векторов, то говорят о реактивном характере сопротивления. Различные электротехнические элементы обладают неодинаковой способностью отклонять направление тока, протекающего через них и изменять его величину. Реактивное сопротивление катушки.
Конденсатор имеет емкостное сопротивление XC равное. где С — емкость в фарадах. Например, реактивное сопротивление конденсатора емкостью 1.
Конвертер величин
Реактивное сопротивление — это сопротивление прохождению переменного электрического тока в электрической цепи , обусловленное наличием в ней индуктивности или конденсатора. Дело в том, что для постоянного тока индуктивность является обычным проводником и поэтому сопротивление его прохождению в цепи ничтожно мало. Конденсатор при тех же условиях для постоянного тока является диэлектриком — его электрическое сопротивление бесконечно велико. Очень часто конденсатор и индуктивность из-за наличия в них реактивного сопротивления называют реактивными элементами или реактивными электронными компонентами. При протекании переменного электрического тока через катушку, он создает в ее витках магнитное поле , а оно в свою очередь обуславливает создание электродвижущей силы. Эта ЭДС направлена против внешнего тока, поэтому препятствует ему, то есть создает сопротивление. Как правило, реактивное сопротивление индуктивности называют еще индуктивным. При протекании переменного тока через цепь конденсатора происходят процессы накопления и отдачи электрического заряда , связанные с действием в цепи электрического поля. Его действие также противоположно по направлению к внешнему току и поэтому создает для него сопротивление.
Расчёт реактивного сопротивления
Если в цепь постоянного тока включить конденсатор идеальный — без потерь , то в течение короткого времени после включения по цепи потечет зарядный ток. После того как конденсатор зарядится до напряжения, соответствующего напряжению источника, кратковременный ток в цепи прекратится. Следовательно, для постоянного тока конденсатор представляет собой разрыв цепи или бесконечно большое сопротивление. Если же конденсатор включить в цепь переменного тока, то он будет заряжаться попеременно то в одном, то в другом направлении. В момент включения напряжение на конденсаторе равно нулю.
Итак, катушки индуктивности и конденсаторы препятствуют протеканию переменного тока.
Сопротивление конденсатора
Реактивным называется сопротивление, препятствующее прохождению переменного электротока в цепи под действием конденсатора или катушки индуктивности, включенных в эту цепь. Это связано со свойствами индуктивности, которая выступает в качестве обычного проводника для постоянного тока с бесконечно малым сопротивлением. В тех же условиях конденсатор уже становится диэлектриком с возрастающим сопротивлением. При переменном токе реактивное сопротивление конденсатора оказывает влияние на такие параметры, как частота самого тока, индуктивность катушки или емкость. Из-за этого свойства конденсатор получил наименование реактивного элемента или реактивного электронного компонента. В каждом заряженном конденсаторе присутствует электрический ток.
Емкостное и индуктивное сопротивление в цепи переменного тока.
Емкостное сопротивление в цепи переменного тока. Мгновенное значение напряжения равно. Мгновенное значение силы тока равно:. Емкостное сопротивление не является характеристикой проводника, так как зависит от параметров цепи частоты. Чем больше частота переменного тока, тем лучше пропускает конденсатор ток тем меньше сопротивление конденсатора переменному току. Такая нагрузка наз.
Чем больше частота переменного тока, тем лучше пропускает конденсатор ток (тем меньше сопротивление конденсатора переменному току).
В электрических и электронных системах реактивное сопротивление также реактанс — это сопротивление элемента схемы вызванное изменением тока или напряжения из-за индуктивности или емкости этого элемента. Понятие реактивного сопротивления аналогично электрическому сопротивлению , но оно несколько отличается в деталях. В векторном анализе реактивное сопротивление используется для вычисления амплитудных и фазовых изменений синусоидального переменного тока, проходящего через элемент цепи.
Сопротивлением называется свойство материала препятствовать протеканию электрического тока. Оно бывает активным у резисторов и реактивным у конденсаторов и индуктивностей. Они отличаются тем, что первое преобразует энергию в тепло, а принцип действия реактивной энергии заключается в препятствии протеканию тока в результате передачи энергии электрического в емкостях или магнитного поля в индуктивности и наблюдается только в цепях переменного тока. В результате этих взаимодействий происходит отклонение фазы тока от фазы напряжения, пропорциональное величине реактивного сопротивления. При этом в емкостных цепях ток опережает напряжение, а в индуктивных наоборот. Данное явление используют при питании трёхфазных двигателей от однофазной сети в т.
Реактивное сопротивление — это мнимая часть импеданса импедансом называется полное комплексное сопротивление цепи переменного тока , которая показывает меру противодействия синусоидальному переменному току.
Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Активное и реактивное сопротивление — сопротивлением в электротехнике называется величина, которая характеризует противодействие части цепи электрическому току. Это сопротивление образовано путем изменения электрической энергии в другие типы энергии. В сетях переменного тока имеется необратимое изменение энергии и передача энергии между участниками электрической цепи. При необратимом изменении электроэнергии компонента цепи в другие типы энергии, сопротивление элемента является активным. При осуществлении обменного процесса электроэнергией между компонентом цепи и источником, то сопротивление реактивное.
Господа, сегодняшнюю статью можно считать в некотором роде продолжением предыдущей. Сначала я даже хотел поместить весь этот материал в одну статью. Но его получилось довольно много, на горизонте были новые проекты, и я в итоге разделил его на две. Итак, сегодня мы поговорим про сопротивление конденсатора переменному току.
Индуктивное реактивное сопротивление катушки
Go Homeshopping Cart
Поиск
Входит в систему в Avatar
Электронная почта или Avatar-ID
Пароль
Обновления
- ✅ Откройте все физические видео
- ✅.
- ✅ Разблокировать «Переставить уравнения»
- ✅ Разблокировать все загрузки
- ✅ Скрыть рекламу
Хотите разблокировать весь контент и функции ?
Да, хочу!
2 уровень (без высшей математики)2 уровень требуется школьная математика. Подходит для школьников.
Обновлено Александром Фуфаевым на
Видео — Индуктивное сопротивление катушки краткое объяснение
Воспроизвести видео: Keynote (Google I/O ’18) применяется к катушке.
Если мы применим переменное напряжение \( U_{\text L}(t) \) к катушке индуктивность \( L \) , то через катушку протекает переменный ток \( I_{\text L}(t) \). Переменное напряжение меняет полярность с частотой \(f\). При этой частоте переменный ток также меняет свое направление.
Катушка, на которую подается переменное напряжение, имеет комплексное неомическое сопротивление, которое называется индуктивным реактивным сопротивлением . Это сопротивление обычно обозначается аббревиатурой \(X_{\text L}\).
Вы можете легко рассчитать индуктивное сопротивление. Вам нужна частота переменного тока \(f\) и индуктивность \(L\) катушки:
Формула: Индуктивное реактивное сопротивление
Анкер формулы $$ \begin{align} \class{brown}{X_{\text L}} ~=~ 2 \pi \, f \, \class{brown}{L } \end{align} $$
\(\pi\) здесь математическая константа со значением \( \pi = 3,14 \). Единицей индуктивного сопротивления является Ом:
Единица измерения индуктивного сопротивления
Анкер формулы $$ \begin{align} \left[ X_{\text L} \right] ~=~ \mathrm{\Omega} \ end{align} $$
Кстати, множитель \( 2 \, \pi \, f \) в уравнении.
1
часто сочетается с угловой частотой \( \omega \):Формула: Индуктивное реактивное сопротивление с использованием угловой частоты
Формула якоря $$ \begin{align} X_{\text L} ~=~ \ omega \, L \end{align} $$
Если использовать очень большую частоту переменного тока, то и индуктивное сопротивление будет очень большим и катушка будет еле пропускать ток.
Если, с другой стороны, частота переменного напряжения очень мала или даже равна нулю, то есть если приложено постоянное напряжение, то индуктивное сопротивление также становится равным нулю. Катушка пропускает сколь угодно большой ток, что соответствует короткому замыканию.
Как видно из уравнения.
Пример: Расчет реактивного сопротивления катушки1
или2
, вы также можете использовать индуктивность \( L \) для регулировки реактивного сопротивления катушки.Вы прикладываете \( 230 \, \mathrm{V} \) к катушке с индуктивностью \( 500 \, \mathrm{мГн} \) (миллигенри). Приложенное среднеквадратичное значение напряжения имеет частоту \( 50 \, \mathrm{Hz} \). Вставьте индуктивность и частоту в уравнение.
1
:Пример расчета: Индуктивное реактивное сопротивление 9{-3} \, \mathrm{H} \\\\
&~=~ 157 \, \mathrm{\Omega} \end{align} $$Для определения среднеквадратичного значения тока \(I_{\text{ eff}}\), протекающих через катушку, используйте формулу URI. Вместо использования омического сопротивления \(R\) используйте индуктивное сопротивление \(X_{\text L}\):
Формула: среднеквадратический ток с использованием реактивного сопротивления катушки
Формула якоря $$ \begin{align} I_{\text{eff}} ~=~ \frac{ U_{\text{eff}} }{X_{\text L} } \end{align} $$
Вставьте \(230 \, \mathrm{ V} \) среднеквадратичное значение напряжения и \( 157 \, \mathrm{\Omega} \), то вы получите среднеквадратичное значение тока:
Пример расчета: определение среднеквадратичного значения тока по сопротивлению катушки \, \mathrm{\Omega} } \\\\
Информация
&~=~ 1.5 \, \mathrm{A} \end{align} $$- Авторское право : ©2022
- Лицензия : CC BY 4.0Этот урок можно использовать с указанием авторских прав!
- Этот контент был добавлен Александром Фуфаевым .
- Этот контент был обновлен Александром Фуфаевым .
Для использования этой формы у вас должен быть включен JavaScript.
Эй! Я Александр Фуфа eV
У меня есть степень в области физики, и я написал этот контент. Для меня важно, чтобы вы были удовлетворены, когда пришли сюда, чтобы получить ответы на свои вопросы и решить проблемы. Но так как у меня нет хрустального шара, я рассчитываю на ваши отзывы. Так я могу устранить ошибки и улучшить этот контент чтобы другие посетители могли извлечь пользу из ваших отзывов.
Насколько вы удовлетворены? Калькулятор индуктивного сопротивления — Определение индуктивного реактивного сопротивления
- Формула индуктивного реактивного сопротивления
- Единица измерения индуктивного реактивного сопротивления
- Как пользоваться калькулятором индуктивного сопротивления?
- Часто задаваемые вопросы
Калькулятор индуктивного сопротивления компании Omni (калькулятор XLX_LXL) позволяет определить эффективное сопротивление (импеданс) катушки индуктивности . Просто введите индуктивность катушки и частоту сигнала переменного тока, и калькулятор импеданса индуктора мгновенно рассчитает реактивное сопротивление индуктора (индуктивный импеданс)!
Продолжайте читать, чтобы узнать , что такое индуктивное сопротивление и формула для его расчета. Вы также найдете пример расчета индуктивного сопротивления с помощью калькулятора XLX_LXL.
Что такое индуктивное сопротивление? — Определение индуктивного реактивного сопротивления
Индуктивное реактивное сопротивление или индуктивный импеданс — это эффективное сопротивление , оказываемое катушкой индуктивности электрическому току, протекающему через нее .
Это аналогично сопротивлению резистора в том смысле, что оба сопротивления противодействуют потоку электрического заряда. Однако в случае резисторов , противодействие происходит из-за столкновения с электронами при их прохождении через него. В катушке индуктивности именно ЭДС самоиндукции противодействует нарастанию и спаду тока .
Формула индуктивного сопротивления
Рассмотрим простую цепь, состоящую из катушки индуктивности, подключенной к источнику переменного напряжения (рис. 1). Поскольку величина и направление переменного тока непрерывно изменяются , катушка индуктивности будет противодействовать любому изменению протекающего через нее тока, индуцируя в себе ЭДС.
Рисунок 1: Цепь переменного тока, состоящая из катушки индуктивности.Используя формулу закона Фарадея, мы можем выразить эту ЭДС самоиндукции (VVV) как:
V=−L⋅(dIdt)\scriptsize V = -L \cdot \left ( \frac{dI}{dt} \right)V=−L⋅(dtdI)
где:
- LLL — собственная индуктивность индуктора; и
- dI/dtdI/dtdI/dt — Скорость изменения тока через дроссель.
Вы можете использовать калькулятор индуктивности соленоида, чтобы найти собственную индуктивность любой катушки индуктивности.
Чтобы найти средний ток (III) через индуктор, мы можем использовать вариант закона Ома:
I=VXL\scriptsize I = \frac{V}{X_L}I=XLV
, где индуктивное сопротивление (XLX_LXL) зависит от частоты (ν\nuν) сигнала переменного тока:
XL=2πνL\scriptsize X_L = 2 \pi \nu LXL=2πνL
Мы также можем рассчитать проводимость (BLB_LBL), т. е. насколько легко цепь пропускает через себя ток, следующим образом:
BL=1XL\scriptsize B_L = \frac{1}{X_L}BL=XL1
Единица индуктивного сопротивления
Чтобы найти единицу измерения индуктивного сопротивления, проведем размерный анализ формулы для индуктивного сопротивления:
XL=2πνL⟹1сек⋅генри=1сек⋅вольт(амп/сек)=вольтампер = ом (Ом) \ размер сценария \начать{выравнивать*} X_L &= 2 \pi \nu L \\ \ подразумевает & \rm \frac{1}{sec} \cdot henry \\ & = \rm \frac{1}{sec} \cdot \frac{volt}{(amp/sec)} \\ & \rm = \frac{volt}{amp} = ohm\ (\Omega) \end{align*}XL⟹=2πνLsec1⋅henry=sec1⋅(amp/sec)volt=ampvolt=ohm (Ω)
Размерный анализ приведенной выше формулы говорит нам, что размеры индуктивного реактивного сопротивления такие же, как у сопротивления. Следовательно, индуктивное сопротивление измеряется в омах (Ом\ОмегаОм).
Для измерения проводимости мы используем ту же единицу измерения, что и проводимость, т. е. сименс (S\rm SS).
Как пользоваться калькулятором индуктивного сопротивления?
Давайте посмотрим, как использовать калькулятор индуктивного реактивного сопротивления для расчета реактивного сопротивления катушки 14 мГн
при 100 Гц
Через него протекает переменный ток.
- Введите индуктивность катушки, т. е.
14 мГн
. - Подключите частоту сигнала переменного тока, т. е.
100 Гц
. - Калькулятор XLX_LXL отобразит реактивное сопротивление катушки индуктивности (XLX_LXL), т. е.
8,80 Ом
, и адмиттанс (BLB_LBL), т. е.0,11 S
. - Вы также можете использовать этот калькулятор импеданса катушки индуктивности для расчета индуктивности катушки.
Мы также рекомендуем воспользоваться нашим калькулятором емкостного реактивного сопротивления, чтобы узнать об эффективном сопротивлении конденсатора протекающему через него току.
Часто задаваемые вопросы
Как рассчитать индуктивное сопротивление?
Для расчета индуктивного сопротивления выполните следующие действия:
- Узнайте частоту сигнала переменного тока.
- Умножьте частоту на 2π и индуктивность .
- Поздравляю! Вы рассчитали индуктивное сопротивление.
Что такое индуктивное сопротивление в цепи постоянного тока?
Ноль . Индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте сигнала. В цепях постоянного тока частота равна нулю . Следовательно, индуктивное сопротивление в цепях постоянного тока также равно нулю.
В чем разница между индуктивным реактивным сопротивлением и емкостным реактивным сопротивлением?
Основные различия между индуктивным и емкостным реактивным сопротивлением:
- Индуктивное реактивное сопротивление — это эффективное сопротивление , обеспечиваемое катушкой индуктивности . Емкостное реактивное сопротивление — это эффективное сопротивление , обеспечиваемое конденсатором .
- Индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте сигнала и индуктивности . Емкостное сопротивление обратно пропорционально частоте сигнала и емкости .
Как рассчитать индуктивность по реактивному сопротивлению?
Чтобы рассчитать индуктивность по реактивному сопротивлению, следуйте приведенным инструкциям:
- Умножьте частоту сигнала переменного тока на 2π .
- Разделить реактивное сопротивление на значение из шага 1 .
- Вы рассчитали индуктивность по реактивному сопротивлению!
Что такое единица измерения индуктивного сопротивления в системе СИ?
Ом . Единица СИ индуктивного реактивного сопротивления такая же, как и сопротивление, т. е. ом.
Purnima Singh, PhD
Индуктивность (L)
Частота (F)
Реактивное сопротивление (xʟ)
Присвоение (Bʟ)
Проверьте 84 аналогичные калькуляторы электромагнитизма 🧲
Аккуляция привлечения к электрическому поле. размер… 81 далее
29 Важные факты — Lambda Geeks
Катушка индуктивности:Катушка индуктивности — это пассивный компонент электрической цепи, противодействующий току. Это катушка проволоки, намотанная на магнитный материал. Приложенное напряжение индуцирует ток через индуктор. Когда ток течет через индуктор, он создает магнитное поле. Магнитные поля не меняются. Поэтому индуктор пытается предотвратить изменение тока, протекающего через него.
Реактивное сопротивление:Реактивное сопротивление определяется как сопротивление протеканию тока в электрической цепи. Обозначается ? .
Индуктивное реактивное сопротивление X L :Индуктивное реактивное сопротивление — это реактивное сопротивление катушки индуктивности: чем больше реактивное сопротивление, тем меньше ток.
В цепи постоянного тока индуктивное сопротивление равно нулю (короткое замыкание), на высоких частотах дроссель имеет бесконечное реактивное сопротивление (разомкнутая цепь).
Блоки измерения индуктивного сопротивления | СИ единица индуктивного сопротивленияИндуктивное сопротивление действует как сопротивление току, протекающему в цепи. Таким образом, единица измерения индуктивного сопротивления в СИ такая же, как и сопротивление, т. е. Ом.
Символ индуктивного сопротивленияИндуктивное сопротивление обозначается ? Д или X Д .
Расчет индуктивного сопротивленияПредположим, у нас есть следующая электрическая цепь с индуктивностью L, подключенная к источнику переменного напряжения. Этот источник создает переменный ток, который течет внутри катушки индуктивности, если переключатель замкнут. Итак, электрический ток в цепи в любой момент определяется выражением
[Latex]I=I_{0}cos\left ( \omega t \right )[/Latex]
Где I 0 = пиковое значение тока
ω= угловая частота
Теперь, если мы применим второй закон Кирхгофа или петлевой закон Кирхгофа в этой цепи, мы получим,
[Латекс] VL \ frac {\ mathrm {d} I} {\ mathrm {d} t} = 0 [/Latex]
[Latex] V = L \ frac {\ mathrm {d} I} {\ mathrm{d} t}[/Latex]
Итак, напряжение на катушке индуктивности V равно индуктивности, умноженной на производную электрического тока I по времени.
[Латекс] \ frac {\ mathrm {d} I} {\ mathrm {d} t} = \ frac {\ mathrm {d}} {\ mathrm {d} t} \ left ( I_ {0} cos ( \omega t) \right )=- I_{0}\omega sin(\omega t)[/Latex]
[Latex]V=-L I_{0}\omega sin(\omega t)=L I_{ 0}\омега грех(\омега т+9{\circ})[/Latex]
Если cos(ωt+90°)=1, то V=V 0 =LI 0 ω (пиковое напряжение)
По закону Ома мы знаем,
Внутри резистор,
[Latex]V_{0}=I_{0}R[/Latex]
, где R = сопротивление
Поскольку индуктивное сопротивление аналогично сопротивлению, мы можем получить аналогичное уравнение:
[Latex ]V_{0}=I_{0}\X_{L}[/Latex]
где ? L = индуктивное сопротивление
Сравнивая V 0 , найденное в предыдущем уравнении, можно сделать вывод, что
[Latex]\X _{L}=\omega L=2\pi fL[/Latex]
где f=частота
Формула индуктивного реактивного сопротивленияИндуктивное реактивное сопротивление катушки,
? L =ωL или ? L =2?fL
Где ω — угловая частота, f — частота приложенного напряжения, а L — индуктивность катушки.
Расчет индуктивного сопротивления 9{\circ} \right )[/Latex]Взяв пиковое значение, мы можем сказать, что
[Latex]V_{0}=I_{0}\omega \left ( L_{1}+L_{2 }+L_{3} \right )[/Latex]
Итак, общая индуктивность L=L 1 +L 2 +L 3
Следовательно, индуктивное сопротивление при последовательном соединении, ? L =ω (L 1 +L 2 +L 3 +…..L n )
7 индуктивность0028
В приведенной выше схеме три индуктивности L 1 , L 2 и L 3 соединены параллельно. Если общая индуктивность равна L, по закону Кирхгофа мы можем сказать:
[Latex]V=L(\frac{\mathrm{d} I_{1}}{\mathrm{d} x}+\frac{\ mathrm {d} I_ {2}} {\ mathrm {d} x} + \ frac {\ mathrm {d} I_ {3}} {\ mathrm {d} x}) = L \ left ( \ frac {V} {L_{1}}+\frac{V}{L_{2}}+\frac{V}{L_{3}} \right )[/Latex]
Итак, [Latex]\frac{1}{ L}=\frac{1}{L_{1}}+\frac{1}{L_{2}}+\frac{1}{L_{3}}[/Latex] 9{-1}}[/Latex]
Индуктивность и индуктивное сопротивлениеМагнетизм и электричество сосуществуют в электрических цепях. Если проводник находится в постоянно меняющемся магнитном поле, в проводнике возникает сила. Ее называют электродвижущей силой или ЭДС. Способность создавать напряжение для изменения протекающего тока называется индуктивностью .
ЭДС способствует протеканию тока в цепи. Пока ток проходит через катушку индуктора, она пытается противодействовать току. Эта реакция известна как индуктивное сопротивление .
В чем разница между индуктивностью и индуктивным реактивным сопротивлением?Индуктивность | Индуктивное сопротивление |
Индуктивность [латекс] [/Latex] | Индуктивное сопротивление [Latex]X_{L}=\omega L[/Latex] |
Единица измерения индуктивности Генри или Гн. | Единица измерения индуктивного сопротивления ом или Ом |
Dimension of inductance is [ML 2 T -2 A -2 ] | Dimension of inductive reactance is [ML 2 T -3 I -2 ] |
Не зависит от частоты. | Зависит от частоты. |
Чем больше индуктивность, тем больше ЭДС индукции и ток. | Чем больше индуктивное сопротивление, тем меньше ток. |
В цепи постоянного тока частота сети равна нулю. Следовательно ? L тоже ноль. Катушка индуктивности будет вести себя как короткое замыкание в установившемся режиме.
Связь между индуктивностью и реактивным сопротивлениемРеактивное сопротивление ? состоит из двух компонентов:
- Индуктивное реактивное сопротивление или ? L
- Емкостное реактивное сопротивление или ? C
Следовательно,
Формула полного индуктивного сопротивления
[Latex]X=X_{L}+X_{C}=\omega L+\frac{1}{\omega C}[/Latex]
Разница между индуктивностью и реактивностьюИндуктивность | Реактивность |
I {\ frac {d} {mathrm \ frac {Latex] {Vrm \ frac} d} t}}[/Latex] | Реактивное сопротивление [Latex]X=\omega L+\frac{1}{\omega C}[/Latex] |
Unit of inductance is Henry or H. | Unit of reactance is ohm or Ω |
Dimension of inductance is [ML 2 T -2 A -2 ] | Dimension of inductive реактивное сопротивление равно [ML 2 T -3 I -2 ] |
Оно не зависит от частоты. | Зависит от частоты. |
Индуктивность прямо пропорциональна току. | Реактивное сопротивление обратно пропорционально току. |
Величина, обратная индуктивному реактивному сопротивлению, называется индуктивной проводимостью. Обозначается B L .
[Latex]X=\omega L+\frac{1}{\omega C}[/Latex]
Индуктивная проводимость аналогична проводимости G, которая является обратной величиной сопротивления.
Таким образом, единицей измерения B L также является siemen или S.
Физически индуктивная проводимость представляет собой способность чисто индуктивной электрической цепи пропускать через нее ток.
Реактивное и электрическое сопротивлениеРеактивное сопротивление измеряет реакцию цепи на изменение тока во времени, а реактивное сопротивление измеряет, насколько восприимчива цепь к проводимому переменному току.
Resistance, reactance, capacitance, inductance impedance-comparisonParameters | Resistance | Reactance | Capacitance | Индуктивность | Полное сопротивление | ||||
Определение | Измерение сопротивления проводника, вызванного током. | Характеристика катушки индуктивности и конденсатора, препятствующая любому изменению тока, называется реактивным сопротивлением. | Способность проводника накапливать электрический заряд называется емкостью. | Свойство проводника генерировать ЭДС из-за изменения тока известно как индуктивность. | Полное сопротивление – это полная оппозиция в электрической цепи, вызванная катушкой индуктивности, конденсатором и резистором. | ||||
Символ | Сопротивление представлено R | Реактивное сопротивление представлено ? | Емкость представлена буквой C | Индуктивность представлена буквой L | Полное сопротивление представлено буквой ZОбщее выражение /Latex] | Реактивное сопротивление в цепи с источником напряжения с угловой частотой ω равно [Latex]X=\omega L+\frac{1}{\omega C}[/Latex] | Емкость плоского конденсатора со средой диэлектрическая проницаемость ϵ, площадь пластины A и расстояние d между пластинами, [Latex]C=\frac{\epsilon A}{d}[/Latex] | Индуктивность катушки с наведенным напряжением V равна [Latex]L=\frac{V}{\frac{\mathrm{d} I}{\mathrm{d} t}}[/Latex] | полное сопротивление цепи можно записать как Z=Z R +Z C +Z L |
конденсатор. Обозначается Xc. При подаче постоянного напряжения в RC-цепь конденсатор начинает заряжаться. Следовательно, ток течет, и внутреннее сопротивление конденсатора препятствует ему.
Емкостное сопротивление [Latex]X_{C}=\frac{1}{\omega C}=\frac{1}{2\pi fC}[/Latex]
Чем индуктивное сопротивление отличается от емкостного реактивное сопротивление? Capacitive Reactance vs Inductive ReactanceCapacitive reactance | Inductive reactance |
The reactance of the capacitor | The reactance of the inductor |
Обозначается X C | Обозначается X L |
[Latex]X_{C}=\frac{1}{\omega C}[/Latex] | [Latex] X_{L}=\omega L[/Latex] |
Когда к конденсатору прикладывается синусоидальное переменное напряжение, ток опережает напряжение на фазовый угол 90° | Когда синусоидальное переменное напряжение прикладывается к конденсатору индуктивности, ток отстает от напряжения на фазовый угол 90° |
Он обратно пропорционален частоте. | Прямо пропорциональна частоте |
При питании постоянным током конденсатор ведет себя как разомкнутая цепь. | При питании постоянным током индуктор ведет себя как короткое замыкание. |
На высокой частоте конденсатор действует как короткое замыкание. | На высокой частоте дроссель действует как разомкнутая цепь. |
В приведенной выше схеме есть два компонента: резистор R и катушка индуктивности L. Пусть напряжение на резисторе равно Vr, а напряжение на катушке индуктивности равно VL.
Векторная диаграмма показывает, что общее напряжение V, напряжение резистора V r и напряжение катушки индуктивности V L образуют прямоугольный треугольник.
Применяя теорему Пифагора, получаем V_{r}}[/Latex] где φ=фазовый угол
Как найти индуктивное сопротивление? | Важные формулы[Latex]X_{L}=2\pi fL[/Latex] 9{2}}[/Latex]
[Latex]I_{rms}=\frac{V}{Z}[/Latex]
Power [Latex]P=V_{rms}I_{rms}cos\varphi[ /Latex]
Расчет индуктивного сопротивления | Пример расчета индуктивного реактивного сопротивленияНайдите напряжение переменного тока, необходимое для протекания тока силой 20 мА через катушку индуктивности 100 мГн.
Частота питания 500 Гц.Дано: i= 20 мА f=400 Гц L=100 мГн
Поскольку ряд является чисто индуктивным, импеданс в цепи Z=X L
Мы знаем, X L =ωL=2?fL=2 x 3,14 x 400 x 0,1=251,2 Ом
Следовательно, напряжение питания V=iX L = 0,02 x 251,2= 5,024 В
Рассчитать L
катушки индуктивности 5 мГн при подаче переменного напряжения 50 Гц. Также найдите I rms на каждой частоте, когда V rms равно 125 вольт.X L =2?fL=2 x 3,14 x 50 x 5 x 0,001 = 1,57 Ом
[Латекс]I_{rms}=\frac{V_{rms}}{X_{L}}[/ Latex]= 79,6 A
Расчет индуктивного сопротивления по напряжению и токуСопротивление 20 Ом, индуктивность 200 мГн и емкость 100 мкФ включены последовательно в сеть 220 В, 50 Гц. Определить X
L , X C и ток, протекающий по цепи.Известно, V=220 В R=20 Ом L=0,2 H f=50 Гц
X L =2?fL=2 x 3,14 x 50 x 0,2=62,8 Ом }=\frac{1}{2\pi fC}[/Latex]=1/(2 x 3,14 x 50 x 0,0001)=31,8 Ом
Следовательно, полное сопротивление,
[Latex]Z=\sqrt{R^ {2}+X_{L}^{2}}[/Latex]= (20)2+(62,8-31,8)2=36,8 Ом
So, current [Latex]I=\frac{V}{Z}[/Latex]= 5. 95 A
Resistance-Reactance-Impedance: Comparative studyResistance | Reactance | Импеданс |
Противоположность Electron | Противодействие изменению | Comminate of Reactance and Cesistance |
[Latyx] raC raC raC raC raC raC]. ]X=X_{L}+X_{C}[/латекс] 9{2}}[/Latex] | ||
Measured in ohm | Measured in ohm | Measured in ohm |
Does not depend upon frequency | Depends upon frequency | Depends upon frequency |
Реактивное сопротивление рассеяния — это полное сопротивление, вызванное индуктором рассеяния в асинхронном двигателе. В асинхронном двигателе возникает вращающееся магнитное поле из-за приложенной трехфазной мощности. Большинство линий магнитного потока, создаваемых обмоткой статора, проходят через ротор. Хотя очень немногие силовые линии замыкаются в воздушном зазоре и не вносят вклад в напряженность магнитного поля. Это поток рассеяния.
Из-за этого потока рассеяния в обмотке индуцируется собственная индуктивность. Это известно как реактивное сопротивление рассеяния .
Сверхпереходное реактивное сопротивление асинхронного двигателяПри коротком замыкании магнитный поток, создаваемый в демпферной обмотке, снижает установившееся реактивное сопротивление. Он известен как сверхпереходное реактивное сопротивление . Термин «субпереходный» предполагает, что величина работает даже быстрее, чем «переходный».
Часто задаваемые вопросы Чему пропорционально индуктивное сопротивление?Индуктивное сопротивление прямо пропорционально частоте.
Что такое индуктивное сопротивление и как оно влияет на цепь переменного тока?В отличие от постоянного тока, в цепи переменного тока ток изменяется во времени.
Что происходит, когда емкостное сопротивление больше индуктивного?Если X C больше, чем X L , то общее реактивное сопротивление является емкостным.
Что такое индукция?Изменение магнитного поля вызывает напряжение и ток в цепи. Это явление известно как индукция.
Что делает индуктивность в цепи?Индуктивность противодействует изменению тока, протекающего по цепи.
Что такое индуктивность катушки?Индуктивность катушки возникает из-за магнитного поля из-за переменного тока.
Почему L используется для обозначения индуктивности?Судя по инициалам, я должен был использоваться для обозначения индуктивности. Но поскольку I уже используется для тока, L используется для индуктивности в честь ученого Генриха Ленца за его выдающийся вклад в области электромагнетизма.
Может ли собственная индуктивность быть отрицательной?Самоиндукция является чисто геометрической величиной и зависит от внешней схемы. Поэтому оно не может быть отрицательным. Знак минус в законе Ленца указывает на противоположный характер ЭДС по отношению к магнитному полю.
Есть ли у двигателей индуктивность?Противо-ЭДС является решающим фактором в двигателях. И двигатели переменного, и постоянного тока используют источник низкого переменного напряжения для измерения индуктивности.
Что такое единица индуктивности?Единицей индуктивности в системе СИ является вольт-секунда на ампер или Генри.
Почему индуктор блокирует переменный ток и пропускает постоянный?Катушка индуктивности создает ЭДС, когда через нее протекает ток. В переменном токе ЭДС очень высока по мере увеличения частоты. Поэтому оппозиция также имеет значение. Но при подаче постоянного тока нет ЭДС, и, следовательно, не возникает противодействия. Поэтому говорят, что индуктор блокирует переменный ток и разрешает постоянный ток.
Пропускает ли индуктор постоянный ток?Индуктор пропускает постоянный ток, так как в цепи нет противоположной силы.
Для получения более подробной информации о теории цепей нажмите здесь
Следует помнить, однако, что даже прямой провод имеет индуктивность, маленький, хотя он может быть по сравнению с катушкой. двигатели переменного тока, реле, а трансформаторы вносят вклад в индуктивность цепи. Практически все переменного тока цепи содержат индуктивные элементы. Индуктивность в формулах обозначается заглавной буквой «L». Индуктивность измеряется в генри (сокращенно h). Катушка индуктивности (катушка) имеет индуктивность 1 генри, если э.д.с. 1 вольт индуцируется в катушке индуктивности, когда ток через катушку индуктивности изменяется со скоростью 1 ампер в секунду. Однако, генри является большой единицей индуктивности и используется при относительно больших катушки индуктивности с железным сердечником. Устройство, используемое для небольших катушек индуктивности с воздушным сердечником. это миллигенри (mh). Для еще меньших индукторов с воздушным сердечником единица индуктивность микрогенри (мГн). Рисунок 8-172 показаны несколько различных типов катушек индуктивности вместе с их символами. | |||||||||
Катушки индуктивности можно включать в цепь так же, как и резисторы. При последовательном соединении общая индуктивность равна сумме индуктивностей индукторов или LT = L1 + L2 + L3 и т. д. Когда две или более катушек индуктивности соединены параллельно, общая индуктивность , как и сопротивления параллельно, меньше, чем у наименьшего индуктора, или же Суммарная индуктивность катушек индуктивности, соединенных последовательно-параллельно, может быть вычисляется путем объединения параллельных индуктивностей, а затем добавления ряда ценности. Во всех случаях эти формулы справедливы, обеспечивая магнитное поля индукторов не взаимодействуют. Индуктивное сопротивление Противодействие протеканию тока, которое индуктивности вводят в цепь называется индуктивным сопротивлением. Символ индуктивного сопротивления XL, и измеряется в омах, как и сопротивление. В любой цепи, в которой присутствует только сопротивление, выражение для соотношение напряжения и тока определяется законом Ома: I = E/R. Сходным образом, при наличии индуктивности в цепи переменного тока соотношение между напряжением а ток можно выразить как: Если все остальные значения цепи остаются постоянными, чем больше индуктивность в катушке, тем больше эффект самоиндукции или противодействия изменение значения тока. С увеличением частоты индуктивность реактивное сопротивление увеличивается, так как чем больше скорость изменения тока, тем больше сопротивление изменению со стороны катушки увеличивается. Следовательно, индуктивное сопротивление пропорциональна индуктивности и частоте или,
Решение: Чтобы найти индуктивное сопротивление:
| |||||||||
АвСтоп Интернет-журнал Контакт Нас Вернуться к Планер и силовая установка Общий справочник |
Формула индуктивного реактивного сопротивления — HardwareBee Semipedia
17/12/2021, hardwarebee
В этой статье рассматривается тема Формула индуктивного реактивного сопротивления , но перед этим давайте начнем с введения в катушку индуктивности.
Катушка индуктивности представляет собой катушку из проволоки, намотанной на центральный сердечник. Магнитный поток (N), создаваемый током (I), протекающим через индуктор, пропорционален потоку тока (I). На рис. 1 изображено условное обозначение индуктора. Как видно ниже, наличие сплошных или пунктирных параллельных линий рядом с проволочной катушкой разделяет различные типы сердечников. Индукторы классифицируются как полые сердечники (свободный воздух), твердые железные сердечники или мягкие ферритовые сердечники в зависимости от типа внутреннего сердечника, вокруг которого они обернуты.
Рис. 1. Символы индуктора и подключенный индуктор
Катушки индуктивности препятствуют колебаниям прохождения переменного тока (AC) или препятствуют им, но они могут легко пропускать устойчивый постоянный ток (DC). Индуктивность — это сопротивление скорости изменения тока, протекающего через индуктор, из-за генерации самоиндуцируемой энергии внутри его магнитного поля. Эффективное сопротивление, оказываемое катушкой индуктивности проходящему через нее электрическому току, известно как индуктивное реактивное сопротивление или индуктивное сопротивление.
Индуктивное реактивное сопротивление
Уменьшение протекающего тока определяется как влияние индуктивного реактивного сопротивления на протекание переменного тока в катушке индуктивности. Из-за индуктивности любой переменный ток или переменный ток будут затруднены.
Дроссели и катушки индуктивности состоят из проволочных петель или катушек, намотанных на ферромагнитный материал или полую трубчатую форму для повышения индуктивности. Когда на их клеммы подается напряжение, катушки индуктивности накапливают энергию в виде магнитного поля. Напряжение противо-ЭДС катушки индуктора определяется скоростью изменения тока, протекающего через нее.
Ток катушки индуктивности с переменным напряжением отличается от тока катушки индуктивности с постоянным напряжением. Несовпадение фаз между сигналами напряжения и тока вызвано синусоидальным питанием. В цепи переменного тока противодействие протеканию тока в обмотках катушки определяется как частотой формы волны, так и индуктивностью катушки.
Сопротивление переменному току, также известное как импеданс цепи, определяет сопротивление тока, протекающего через катушку в цепи переменного тока (Z). При отделении сопротивления постоянному току от сопротивления переменному току сопротивление обычно связывают с цепями постоянного тока, и стандартным термином для этого является реактивное сопротивление. Сопротивление и реактивное сопротивление измеряются в омах. Значение реактивного сопротивления обозначается «X», чтобы отличить его от значения сопротивления.
Реактивное сопротивление индуктора называется индуктивным реактивным сопротивлением, поскольку мы концентрируемся на компоненте индуктора. Другими словами, его можно описать как электрическое сопротивление катушки индуктивности, когда она используется в цепи переменного тока. Индуктивное сопротивление обозначается буквой XL.
Формула индуктивного реактивного сопротивления
Аналогична сопротивлению резистора в том смысле, что оба сопротивления препятствуют прохождению электрического заряда. С другой стороны, электроны, сталкивающиеся с ним при прохождении через резисторы, вызывают противодействие. В индукторе самоиндуцируемое электрическое магнитное поле (ЭДС) сопротивляется нарастанию и спаду тока.
Рассмотрим приведенную ниже схему, в которой есть катушка индуктивности и источник переменного напряжения (рис. 2). Поскольку количество и направление переменного тока постоянно изменяются, катушка индуктивности будет генерировать ЭДС, чтобы противостоять любому изменению тока, проходящего через нее.
Рисунок 2: Индикатор с источником переменного тока прохождение через петлю).
где:
L — Самоиндукция;
di/dt — Скорость изменения тока в катушке индуктивности.
Мы можем применить модифицированную версию закона Ома, чтобы получить средний ток (I) через индуктор.
где индуктивное сопротивление (X L .) пропорционально частоте сигнала переменного тока (f):
схема, как показано ниже:
Единица индуктивного реактивного сопротивления
Для расчета единицы индуктивного реактивного реакции, провести анализ формул для индуктивной реактивной реакции:
одинаковы, согласно размерному анализу предыдущей формулы. В результате индуктивное сопротивление выражается в омах (Ом).
Мы используем ту же единицу измерения проводимости, что и проводимость, а именно сименс (S).
Напряжение и ток не совпадают по фазе на девяносто градусов, потому что напряжение максимально при наибольшем изменении тока. Это часто упускаемый момент. Пик напряжения предшествует пику тока в цикле.
Ток и наведенное напряжение имеют рассогласование фаз 90 градусов, или пи/2 радиан. В результате при идеальном индукторе ток равен 90 градусов отстает от напряжения.
Подпишитесь на HardwareBee
Последние новости
Вывод формулы и векторная диаграмма
Катушка индуктивности обычно представляет собой катушку провода. Когда ток проходит через эту катушку, создается электрическое поле. Таким образом, поле будет индуцироваться. Индуктивное поле зависит от количества витков и это индуктивность. Катушка индуктивности благодаря своей индуктивности сопротивляется протеканию переменного тока. По закону Ленца индуктор будет сопротивляться изменению тока. Реактивное сопротивление определяется как сопротивление, оказываемое переменному току только конденсаторами и катушками индуктивности. Обычно реактивное сопротивление обозначается X, частота – f, индуктивность – L, а емкость – C. Индуктивное реактивное сопротивление зависит от частоты. Расчет этого можно сделать с помощью простых формул.
Индуктивное реактивное сопротивление определяется как эффект, посредством которого уменьшается протекание переменного тока в катушке индуктивности. Любой переменный ток или переменный ток будут затруднены из-за связанной с ним индуктивности.
Дроссели и катушки индуктивности в основном представляют собой петли из проволоки или катушек, намотанных на какой-либо ферромагнитный материал или на полую трубчатую форму для увеличения их индуктивного значения, называемого индуктивностью. Когда напряжение подается на клеммы индуктора, индукторы накапливают энергию в виде магнитного поля. Для катушки индуктивности напряжение обратной ЭДС пропорционально скорости изменения тока, протекающего через нее.
Индуктивное реактивное сопротивление
Если мы начали изучать или наблюдать самоиндукцию и эффекты, возникающие в цепи, то мы можем легко узнать причину этого индуктивного реактивного сопротивления. Чтобы определить это в простой форме, это как противодействие текущему течению.
Когда на катушку индуктивности подается переменное напряжение, протекание тока будет отличаться от того, когда на нее подается постоянное напряжение. Разность фаз между сигналами напряжения и тока будет создаваться синусоидальным питанием. Как частота сигнала, так и индуктивность катушки определяют противодействие протеканию тока в обмотках катушки в цепи переменного тока.
Сопротивление переменному току определяет сопротивление тока, протекающего через катушку в цепи переменного тока, и обычно известно как импеданс (Z) цепи. Чтобы отличить сопротивление постоянному току от сопротивления переменному току, сопротивление всегда связано с цепями постоянного тока, и для этого используется общий термин — реактивное сопротивление. Значение реактивного сопротивления измеряется в омах, как и сопротивление. Чтобы узнать разницу между реактивным значением и резистивным значением, значение реактивного сопротивления обозначается «X».
Поскольку речь идет о катушке индуктивности, реактивное сопротивление катушки индуктивности называется индуктивным реактивным сопротивлением. Чтобы упростить его в другой форме, его можно определить как электрическое сопротивление индуктора при использовании в цепи переменного тока. Символ индуктивного сопротивления — XL.
Формула индуктивного реактивного сопротивления
Индуктивное реактивное сопротивление можно рассчитать по следующей формуле. Индуктивное сопротивление равно произведению умноженного на 2 пи на индуктивность катушки и частоту переменного тока. Таким образом, формула может быть обозначена как
XL= 2πfL
Где ‘XL’ — индуктивное реактивное сопротивление, измеряемое в омах
f — частота переменного тока источника питания в герцах
‘L’ — индуктивность стоимость катушки в генри.
Из этой формулы для индуктивного реактивного сопротивления мы можем ясно знать, что индуктивное реактивное сопротивление будет увеличиваться при увеличении частоты или индуктивности. Индуктивное сопротивление будет достигать бесконечности, когда частота приближается к бесконечности, и это действует как разомкнутая цепь. Точно так же он будет приближаться к нулю, когда частота уменьшится до нуля, и это действует как короткое замыкание. он четко определяет, что частота и индуктивное сопротивление прямо пропорциональны.
Идеальная катушка индуктивности имеет только индуктивность, но не имеет сопротивления и емкости. Хотя идеальных катушек индуктивности не существует. Чтобы определить формулы и расчеты, представим себе размещение идеального индуктора. Если к идеальному индуктору приложена синусоидальная волна, реактивное сопротивление препятствует протеканию тока и подчиняется закону Ома 9.0003
XL =V/I
‘XL’ — индуктивное сопротивление в омах
‘I’ — ток в амперах
‘V’ — напряжение в вольтах эта частота прямо пропорциональна частоте. Следовательно, мы видим, что индуктор имеет нулевое реактивное сопротивление на постоянном токе, а индуктор имеет бесконечное реактивное сопротивление на высоких частотах.
Вывод формулы индуктивного реактивного сопротивления
Синусоидальный переменный
Напряжение В = Vmsinwt
Противоэдс индукции, e =Ldi/dt
e=v
Ldi/dt=Vmsinwt
Di=Vm/l sinwtdt
Интегрирование с обеих сторон
/∫m=m dim L sinwtdt
I= Vm/wL sin (wt-π/2)
At wt=π sin (wt-π/2) =1
Im =Vm/wL
Vm/Im =wL
Вт =2πf
Индуктивное сопротивление XL =Vm/Im =2πfL
Питание переменным током через цепь серии LR
В основном мы рассматриваем чисто индуктивную катушку, но каждый раз рассматривать чисто индуктивную катушку будет невозможно, но соленоиды будут иметь определенное сопротивление, не имеет значения, насколько малы были связанные с катушками витки провода, который используется. Так что мы можем рассматривать эту простую катушку как последовательное сопротивление с индуктивностью.
Сопротивление R и индуктивность L присутствуют в цепи переменного тока, и напряжение V будет суммой векторов VL и VR. Фазовый угол цепи определяется новым фазовым углом между током и напряжением и обозначается греческим символом фи.
Векторная диаграмма результирующего напряжения
Здесь линия OB — эталон горизонтального тока, OA — напряжение на резистивном компоненте, синфазное с током, OC — индуктивное напряжение, равное 90 градусов перед током, OD даст результирующее напряжение питания.
Векторная диаграмма результирующего напряжения
В = среднеквадратичное значение приложенного напряжения
I = среднеквадратичное значение последовательного тока
VR = IR падение напряжения на сопротивлении, которое находится в фазе с током
VL = падение напряжения на индуктивности который опережает ток на 90 градусов
Фазовый угол
Когда две или более индуктивных катушек соединены последовательно или одна катушка при последовательном соединении с большим количеством неиндуктивных сопротивлений, общее сопротивление резистивных элементов будет равно R1+R2+R3 и т.