电感器通常是线圈的线圈,当交流电流流过它时,在其周围设置另一个交流磁场。Intry的电感器是与电流的变化相反的电感器的特性。它在亨利测量。由于这种电感,当它经受交流电时,在线圈中诱导反向EMF。
根据Lenz的法律,这种EMF反对当前的变化。因此,所施加的电压仅用于克服这款后退EMF,因为电路中没有阻力。因此,施加的电压和后部EMF应等于且相反,以保持流过电路的电流。
具有电感器的交流电路行为与DC电路完全不同。在这种情况下,流过线圈的电流不仅取决于电感,而且取决于交流源的频率。让我们简要讨论带有电感负载的交流电路的行为。
AC应用于纯电感器
纯电感器在线圈绕组中没有阻力,但仅具有电感。所有电机,变压器和发电机都展示了这种电感的特性(线圈中的一些电阻)。下图显示了具有交流电压源的纯电感电路及其适当的波形。
让施加的电压,v = vmsinωt。如上所述,诱导的EMF与施加的电压相等,相反,即V = - e
其中e是后反应力,等于-l di / dt
替代EMF表达,我们得到了
v = l di / dt
V.msinωt= l di / dt
di =(vm/ l)SINωtdt
通过在双方施加整合,我们得到
我=(vm/ l)∫sinωtdt
=(V.m/ωl)( - cosωt)
我=(vm/ WL)(SINωt - π/ 2)
当(SINωt - π/ 2)为单位时,流过电路的电流将最大。所以
IM =(vm/ωl)
然后当前方程变为
我= I.mSIN(ωt - π/ 2)
在哪里我m=(V.m/ωl)
从上述电流和电压表达式,显然电流滞后于电压900.因此,在纯电感电路电流中具有正交具有上述图中的波形所示的电压。
这意味着当电流的变化最大时(在通过零的电流时),在电感器上引起的电压最大。类似地,在电流不改变的电流的最大值下,电感器上的感应电压为零。
因此,电感器两端的电压通过△(四分之一)循环通过该电感器引入电流。下面给出纯电感AC电路的相位图。
归纳电抗
从上面的推导,给出最大电流等式
一世m=(V.m/ωl)
ωl= V.m/ 一世m
该电压与电流的比率是由电感电路提供给电流的相对。该WL量称为感应电抗,其表示为XL,以欧姆测量。
AC电路的电感电抗可以表示为
xl =ωl=2πfl(由于ω=2πf)
其中XL是欧姆的电感抗抵抗力
F是电源电压的频率
l是亨利中线圈的电感
上述等式示出了当输入电源的频率增加时,电流变化也变化的速率。因此,将增加跨电感器的感应的EMF(或反应电压)。
结果,将减小流过电感器的净电流。得出结论,电感器的电抗随着供应频率而变化,如图所示。
电感交流电路中的功率和功率因数
AC电路中的电源是瞬时电压和电流的乘积。这可以给出
p = v×i
P = V.msinωt×imSIN(ωt - 90)
在我们得到的循环上融合,
P = V.msinωt×imSIN(ωt - 90)
p = 1 /2π(∫0.2π.V.msinωt×imSIN(ωt - 90)dωt)
=(V.m一世m/2π)(∫0.2π.SINωt×( - cosωt)dwt)
=(V.m一世m/2π)(∫0.2π.( - SIN 2ωt)/ 2 dwt)
=(V.m一世m/8π)(COS4π - COS 0)
=(V.m一世m/8π)(1 - 1)
p = 0.
纯电感器中的平均功率始终为零,因为在半周期中从源处接收的能量的量返回到下一个半周期中的源。
下图显示了电感交流电路的电源曲线,其中正功率等于负功率,因此循环的所得功率为零。这清楚地解释说纯电感不消耗任何功率。
在该电路中,电流也是正弦,但在电压后面滞后900.由于电流滞后于900.,相位差,θ等于900.。然后
功率因数,COS 90 = 0
纯感应电路中的功率因数为零,即纯滞后功率因数。
系列RL电路
如我们所知,没有纯电感物理电路,因为每个线圈具有一些绕组阻力以及电感。在这种电路中,电阻被认为是电感器的串联元素。
考虑下面的图,其中纯电阻与纯电感串联连接。该系列组合通过电压V = V的AC供应连接msinωt。
在R.L.电路,电感器两端的电压超出相位,电流都流过电路和电阻上的电压,如上图所示。电感器中的感应电压与电流的流动相反,因此VL.引导电流I并横跨电阻vR.到900.。
让我成为流过电路的电流,vL.和V.R.电压分别跨电感和电阻。
电阻跨越电压,VR.= I.R.
电感器上的电压,VL.= I×XL(其中xl =2πfl)
从上面的相量,
v =√(vR.2+ V.L.2)=√(IR)2+(i xl)2)
= I√(r2+ XL.2)= I.Z.
其中z是r中的阻抗L.串联电路等于√(r2+ XL.2)。
阻抗三角形
交流电路提供对正弦电流流动的反对称为阻抗。它还可以定义为正弦电压与电流的比率。它由字母Z表示,并以欧姆测量。
从RL系列相位图,
tanφ= vL./ V.R.= xl / r
cosφ= vR./ v = r / z
sinφ= vL./ v = xl / z
如果在X中获得的三角形的所有两侧L.串联电路通过电流除外,我们得到阻抗三角形,如图所示。从这个三角形r,xL.和z组件可以表示为
r = zcosφ
xl = zsinφ
z =√(r2+ XL.2)
和φ= tan-1(xl / r)
例子
找到电流的表达式,并且还计算具有R = 50欧姆的RL串联电路的功率,并且具有v = 283 SIN的电压激发的r = 50欧姆和L = 0.159h。
归纳电抗,XL =2πFL=100π×0.159
= 49.95欧姆
z = r + j xl = 50 + J49.95
转换成极性形式,我们得到Z = 70.675∠44.97欧姆
电流,i = v / z =(283 sin(100πt - 44.97))/ 70.675
i = 4 sin(100πt - π/ 4)a
p = vicosθ
=(283 /√2)(4 /√2)cos 44.97
= 400.43 A.