راکتانس فعال و القایی سیم پیچ. ببینید "راکتانس القایی" در سایر لغت نامه ها چیست

26.02.2019

سلف در مدار AC رفتار متفاوتی با مقاومت دارد. اگر مقاومت ها به سادگی در برابر جریان الکترون ها مقاومت کنند (ولتاژ دو طرف آنها مستقیماً با جریان متناسب است)، سلف ها در برابر تغییر جریان عبوری از آنها مقاومت می کنند (ولتاژ دو طرف آنها مستقیماً با نرخ تغییر جریان متناسب است). طبق قانون لنز، ولتاژ القایی همیشه دارای قطبیتی است که سعی می کند مقدار فعلی جریان را حفظ کند. یعنی اگر جریان افزایش یابد، ولتاژ القایی جریان الکترون ها را "آهسته" می کند. اگر جریان کاهش یابد، قطبیت ولتاژ معکوس می شود و به جریان الکترون در همان سطح "کمک می کند". این مقاومت در برابر تغییر جریان را راکتانس می گویند.

رابطه ریاضی بین ولتاژ دو طرف سلف و نرخ تغییر جریان عبوری از آن به شرح زیر است:

نسبت di/dt نرخ تغییر جریان لحظه ای (i) در طول زمان است و بر حسب آمپر بر ثانیه اندازه گیری می شود. اندوکتانس (L) در هانری و ولتاژ لحظه ای (u) بر حسب ولت اندازه گیری می شود. برای نشان دادن آنچه با جریان متناوب اتفاق می افتد، اجازه دهید یک مدار القایی ساده را تجزیه و تحلیل کنیم:

یک مدار القایی ساده: جریان سیم پیچ 90 درجه از ولتاژ عقب می افتد.

اگر طرح کنیم جریان و ولتاژبرای این مدار ساده، سپس او نگاه خواهد کردمانند آن:

همانطور که به یاد دارید، تغییر ولتاژ در یک سلف پاسخی به تغییر در جریان عبوری از آن است. از این نتیجه می‌توان نتیجه گرفت که هر زمان که مقدار لحظه‌ای جریان در اوج خود باشد، ولتاژ لحظه‌ای صفر است (تغییر صفر، یا شیب صفر موج سینوسی فعلی)، و ولتاژ لحظه‌ای برابر با مقدار پیک آن زمانی است که جریان آنی باشد. در نقاط حداکثر تغییر است (نقاطی با شیب تند موج جاری که در آن از خط صفر عبور می کند). همه اینها منجر به این واقعیت می شود که موج ولتاژ 90 درجه با موج فعلی خارج از فاز است. نمودار نشان می‌دهد که چگونه موج ولتاژ یک "هد استارت" به موج جریان می‌دهد: ولتاژ جریان را هدایت می‌کند و جریان از ولتاژ عقب می‌ماند.

اگر مقادیر توان مدار خود را روی این نمودار رسم کنیم، همه چیز جالب تر می شود:

از آنجایی که توان لحظه ای حاصل ضرب ولتاژ لحظه ای و جریان لحظه ای (p = iu) است، اگر ولتاژ یا جریان لحظه ای صفر باشد، صفر خواهد بود. هر زمان که مقادیر جریان و ولتاژ لحظه ای مثبت باشد (بالای خط صفر)، توان نیز مثبت خواهد بود. مشابه مثال با مدار مقاومتی، حتی اگر جریان و ولتاژ لحظه ای مقادیر منفی (زیر خط صفر) داشته باشند، توان یک مقدار مثبت می گیرد. اما با توجه به اینکه امواج ولتاژ و جریان 90 درجه خارج از فاز هستند، مواردی وجود دارد که جریان مثبت و ولتاژ منفی (یا برعکس) و در نتیجه مقادیر توان لحظه ای منفی می شود.

اما قدرت منفی چیست؟ توان منفی به این معنی است که سلف انرژی را به مدار برمی‌گرداند. توان مثبت به این معنی است که سلف انرژی را از مدار جذب می کند. از آنجایی که سیکل‌های توان مثبت و منفی از نظر بزرگی و مدت برابر هستند، در طول یک چرخه کامل، سلف به اندازه‌ای که از آن می‌گیرد، به مدار باز می‌گرداند. از نظر عملی، این بدان معنی است که راکتانس یک سیم پیچ هیچ انرژی را هدر نمی دهد، که با راکتانس یک مقاومت که انرژی را به عنوان گرما تلف می کند، متفاوت است. با این حال، تمام موارد فوق فقط برای سلف های ایده آل صادق است که سیم های آنها هیچ مقاومتی ندارند.

مقاومت سلف، که قدرت جریان را تغییر می دهد، به عنوان مقاومت در برابر جریان متناوب به عنوان یک کل تفسیر می شود که طبق تعریف، مقدار و جهت آنی را دائماً تغییر می دهد. این مقاومت AC مشابه است مقاومت معمولی، اما با آن تفاوت دارد زیرا همیشه منجر به تغییر فاز بین جریان و ولتاژ می شود و همچنین توان صفر را تلف می کند. با توجه به این تفاوت ها، مقاومت داده شدهنام کمی متفاوت دارد - واکنش. راکتانس، مانند راکتانس معمولی، با اهم اندازه گیری می شود، فقط با نماد X نشان داده می شود، نه R. برای دقیق تر، راکتانس یک سلف معمولا با حرف بزرگ X و حرف L به عنوان یک شاخص نشان داده می شود: X. L.

از آنجایی که ولتاژ دو سوی سلف با نرخ تغییر جریان متناسب است، برای جریان‌های با تغییر سریع بیشتر و برای جریان‌های تغییر کندتر کمتر خواهد بود. این بدان معنی است که راکتانس هر سلف (بر حسب اهم) مستقیماً با فرکانس جریان متناوب متناسب است. فرمول دقیق برای محاسبه راکتانس به شرح زیر است:

اگر یک سیم پیچ با اندوکتانس 10 mH در معرض فرکانس های 60، 120 و 2500 هرتز قرار گیرد، راکتانس آن مقادیر زیر را خواهد گرفت:

در معادله راکتانس، عبارت "2πf" مهم است. این به معنای عدد رادیان در ثانیه است که "چرخش" جریان متناوب را مشخص می کند (یک سیکل کامل جریان متناوب نشان دهنده یک چرخش کامل است). رادیان واحد اندازه گیری زاویه است: در یک دایره کامل 2π رادیان وجود دارد، همانطور که 360 درجه در آن وجود دارد. اگر دینام دو قطبی باشد، برای هر چرخش کامل شفت یک سیکل کامل تولید می کند که به معنای 2π رادیان یا 360 o خواهد بود. اگر ثابت 2π در فرکانس بر حسب هرتز (سیکل در ثانیه) ضرب شود، نتیجه عددی بر حسب رادیان در ثانیه است که به فرکانس زاویه ای (چرخه ای) جریان متناوب معروف است.

علاوه بر عبارت 2πf، فرکانس زاویه ای جریان متناوب را می توان با حرف یونانی کوچک ω (Omega) نشان داد. در این حالت، فرمول X L = 2πfL را می توان به صورت X L = ωL نوشت.

درک این نکته مهم است که فرکانس زاویه ای بیانی است از اینکه موج با چه سرعتی چرخه خود را تکمیل می کند، که برابر با 2π رادیان است. لزوماً نشان دهنده سرعت واقعی شفت ژنراتور تولید کننده جریان متناوب نیست. اگر ژنراتور بیش از دو قطب داشته باشد، فرکانس زاویه ای آن مضربی از سرعت شفت خواهد بود. به همین دلیل گاهی اوقات ω را در واحدهای رادیان الکتریکی در ثانیه بیان می کنند تا آن را از حرکت مکانیکی متمایز کند.

با هر روشی برای بیان فرکانس زاویه ای، بدیهی است که نسبت مستقیم با راکتانس سلف دارد. با افزایش فرکانس جریان متناوب (یا سرعت چرخش محور ژنراتور)، سلف مقاومت بیشتری در برابر عبور جریان و بالعکس ایجاد می کند. AC بیکار مدار القاییبرابر با ولتاژ (بر حسب ولت) تقسیم بر راکتانس سلف (بر حسب اهم). همانطور که می بینید، این شبیه به این واقعیت است که یک متغیر یا دی سیدر یک مدار مقاومتی ساده برابر است با ولتاژ (بر حسب ولت) تقسیم بر مقاومت (بر حسب اهم). به عنوان مثال، بیایید نمودار زیر را در نظر بگیریم:

با این حال باید در نظر داشته باشیم که ولتاژ و جریان فازهای مختلفی دارند. همانطور که قبلا ذکر شد، ولتاژ دارای تغییر فاز 90+ نسبت به جریان است (شکل زیر). اگر زوایای فاز ولتاژ و جریان را به صورت ریاضی (به صورت اعداد مختلط) نشان دهیم، خواهیم دید که مقاومت سلف در برابر جریان متناوب دارای زاویه فاز زیر است:

جریان عبوری از سلف 90 درجه از ولتاژ عقب می افتد.

از نظر ریاضی می توان گفت که زاویه فاز مقاومت سلف در برابر جریان متناوب 90 o است. زاویه فاز راکتانس جریان در تحلیل مدار بسیار مهم است. این اهمیت به ویژه هنگام تجزیه و تحلیل مدارهای AC پیچیده، که در آن واکنش پذیر و مقاومت های سادهبا یکدیگر تعامل داشته باشند. همچنین برای نمایش مقاومت هر جزء در برابر جریان الکتریکی بر حسب اعداد مختلط (به جای مقادیر اسکالر مقاومت و راکتانس) مفید خواهد بود.

مقاومت القایی

در آیرودینامیک، بخشی از کشش آیرودینامیکی یک بال توسط گرداب هایی ایجاد می شود که محورهای آن از بال منشأ می گیرند و به سمت پایین دست هدایت می شوند. این به اصطلاح آزاد، گرداب ها از جریان هوا در انتهای بال (شکل 1) از ناحیه زیر بال به ناحیه بالای بال رخ می دهد.

برنج. 1. نمودار پیدایش گرداب انتهایی در نتیجه جریان هوا از ناحیه زیر بال به ناحیه بالای بال.

جریان هوا در انتها باعث ایجاد جریانی می شود که در بالای بال از انتها به صفحه تقارن و در زیر بال - از صفحه تقارن به انتها هدایت می شود. در نتیجه، در پی یا بیدار، در پشت بال، هر ذره حول محوری که از آن عبور می کند و موازی با بردار سرعت محلی v جریان می چرخد. جهت چرخش برای نیم بال چپ و راست مخالف است (شکل 2). بنابراین، یک سیستم پیوسته از گرداب ها به وجود می آید که از هر نقطه از سطح بال بیرون می آید.

برنج. 2. مقطع جریان پشت بال توسط صفحه عمود بر V.

گرداب های آزاد باعث ایجاد (القاء) جریان های رو به پایین در ناحیه بین انتهای بال می شوند، که بر روی جریان مقابل قرار می گیرد، جریان دوم را با زاویه Da (زاویه مخروطی جریان) به سمت پایین منحرف می کند.

از آنجایی که بال باید بر جریان مقابل عمود باشد، با همان زاویه بله به عقب منحرف می شود (شکل 3). با گسترش این نیرو به امتداد و عمود بر v، I.s را بدست می آوریم. dQind و نیروی بالابر dY. اگر بال دارای دهانه بی نهایت بزرگ باشد، I.s. غایب.

فرهنگ لغت دایره المعارف فیزیکی. - م.: دایره المعارف شوروی. . 1983 .

مقاومت القایی

در یک مدار جریان متناوب - بخش راکتیو مقاومت یک شبکه دو ترمینالی (نگاه کنید به. امپدانس)،که در آن سینوسی با ولتاژ اعمال شده در فاز عقب می افتد، درست مانند سیم پیچ خود القایی. در حالت ایده آل، زمانی که سیم پیچ خود القایی را می توان با وحدت مشخص کرد. پارامتر - اندوکتانس L=const، I.s. به عنوان نسبت دامنه ولتاژ و جریان تعریف می شود و برابر است X L = w L(w - فرکانس چرخه ای). در این حالت، جریان از ولتاژ دقیقاً در زاویه p/2 در فاز عقب می‌افتد، در نتیجه به طور متوسط انباشته شدن انرژی الکترومغناطیسی در طول دوره رخ نمی‌دهد. انرژی در سیم پیچ و نه اتلاف آن: دو بار در هر دوره به داخل سیم پیچ پمپ می شود (عمدتا به شکل انرژی میدان مغناطیسی) و دو بار به منبع (یا مدار خارجی) برمی گردد. عموما پذیرفته شده است که راکتانس یک شبکه دو ترمینالی دلخواه (بخش خیالی امپدانس آن Z=R+iX)اگر مثبت باشد [X>0، با exp (iwt)-توصیف وابستگی زمانی کمیت ها، یک کاراکتر استقرایی دارد]. این ویژگی است، نه تناسب ایکسفرکانس w برای I.s معمولی است. در اصل، تابع ایکس(w) برای I. s. می تواند دلخواه باشد (فقط محدودیت های شناخته شده اعمال می شود نسبت کرامرز - کرونیگ)؛علاوه بر این، حتی انرژی واکنشی مرتبط با میدان مغناطیسی نباید عمدتاً مغناطیسی باشد. است. در ریزمدارها اغلب با استفاده از تکثیر می شوند شیفترهای فاز(ژیراتورها). همچنین توجه داشته باشید که یک شبکه دو ترمینال مشابه می تواند در شرایط مختلف رفتار متفاوتی داشته باشد. محدوده فرکانس بله، مردد است. مداری متشکل از سیم‌پیچ‌های خودالقایی موازی (با اندوکتانس L) و یک خازن (با ظرفیت با)،در فرکانس های زیر رزونانس w > w p = 1/ سی L.C.مانند یک I.s رفتار می کند و برای w > w پ- چگونه ظرفیت. M. A. Miller، G. V. Permitin.

دایره المعارف فیزیکی. در 5 جلد. - م.: دایره المعارف شوروی. سردبیر A. M. Prokhorov. 1988 .

ببینید "مقاومت القایی" در فرهنگ های دیگر چیست:

بخشی از کشش یک بال آیرودینامیکی (کشش فشار) با دهانه محدود مرتبط با تشکیل (از این رو نام آن) یک صفحه گردابی در پشت بال است و با مصرف انرژی برای حفظ یک جریان در مقیاس بزرگ تعیین می شود. دایره المعارف فناوری

مقاومت در برابر جریان متناوب ایجاد شده در سیم ها، الکتریک. ماشین آلات و ترانسفورماتورها توسط خود القایی. قدر I.s. متناسب با فرکانس اندوکتانس جریان متناوب مدار. فرهنگ لغت فنی راه آهن. م.: ایالت... ... فرهنگ لغت فنی راه آهن

راکتانس القایی- راکتانس به دلیل اندوکتانس خودعنصر مدار الکتریکیو برابر حاصل ضرب مقادیر اندوکتانس و فرکانس زاویه ای است. [GOST R 52002 2003] EN راکتانس راکتانس القایی دارای یک مقدار مثبت، مقداری است که مقاومت در برابر جریان متناوب را توسط اندوکتانس مدار (بخش آن) مشخص می کند، واحد اندازه گیری 1 اهم است. همچنین ببینید: مقاومت الکتریکی مقاومتی... فرهنگ لغت دایره المعارف متالورژی

می دانیم که جریان خود القایی سیم پیچ با جریان فزاینده ژنراتور ملاقات می کند. این مخالفت جریان خود القایی سیم پیچ با جریان فزاینده ژنراتور را راکتانس القایی می نامند.

بخشی از انرژی جریان متناوب ژنراتور برای غلبه بر این واکنش خرج می شود. تمام این بخش از انرژی به طور کامل به انرژی تبدیل می شود میدان مغناطیسیکویل ها هنگامی که جریان ژنراتور کاهش می یابد، میدان مغناطیسی سیم پیچ نیز کاهش می یابد و سیم پیچ قطع می شود و جریان خود القایی در مدار ایجاد می شود. اکنون جریان خودالقایی در همان جهت جریان کاهشی ژنراتور جریان خواهد داشت.

بنابراین، تمام انرژی مصرف شده توسط جریان ژنراتور برای غلبه بر واکنش جریان خودالقایی سیم پیچ، به طور کامل به شکل انرژی به مدار باز می گردد. جریان الکتریسیته. از همین رو راکتانس القاییواکنش پذیر است، یعنی باعث تلفات انرژی غیرقابل برگشت نمی شود.

واحد راکتانس القایی اهم است

راکتانس القایی با X L نشان داده می شود.

حرف X- به معنای راکتانس و L به معنای القایی بودن این راکتانس است.

f - فرکانس هرتز، L - اندوکتانس سیم پیچ H، X L - راکتانس القایی اهم

رابطه بین فازهای U و I در X L

از آنجایی که مقاومت فعال سیم پیچ برابر با صفر است (مقاومت القایی صرف)، پس از تمام ولتاژ اعمال شده توسط ژنراتور به سیم پیچ برای غلبه بر e استفاده می شود. d.s. خود القایی سیم پیچ این بدان معنی است که نمودار ولتاژ اعمال شده توسط ژنراتور به سیم پیچ از نظر دامنه برابر با نمودار e است. d.s. خود القای سیم پیچ و در پادفاز با آن است.

ولتاژ اعمال شده توسط ژنراتور به راکتانس القایی صرف و جریانی که از ژنراتور از طریق راکتانس القایی صرف می‌گذرد در فاز 90 0 جابجا می‌شود، یعنی. یعنی ولتاژ جریان را 90 0 هدایت می کند.

یک سیم پیچ واقعی علاوه بر راکتانس القایی، مقاومت فعال نیز دارد. این مقاومت ها را باید به صورت سری به هم متصل دانست.

بر مقاومت فعالسیم پیچ، ولتاژ اعمال شده توسط ژنراتور و جریان خروجی از ژنراتور در فاز هستند.

در یک راکتانس القایی صرف، ولتاژ اعمال شده توسط ژنراتور و جریانی که از ژنراتور می‌آید به میزان 90 0 در فاز جابجا می‌شوند. ولتاژ جریان 90 0 را هدایت می کند. ولتاژ حاصله که توسط ژنراتور به سیم پیچ اعمال می شود توسط قانون متوازی الاضلاع تعیین می شود.