当相同的直流电压和交流电压作用于与负载串联的电感电路时,直流电路中流过的电流会比交流电路中流过的电流大。
这是因为,在直流电路中,只有感应电压在电流接近其最大值时才对电流产生反对作用,而当电流达到稳态值时,就不再有感应效应。
在交流电路中,电流是不断变化的,因此感应效应始终存在。考虑下面的直流和交流电路来理解这个概念。
直流电感电路
在上图中,如果开关从节点A操作到节点B,并立即从节点B操作到节点A,电流的变化流过电路。
电流的变化在电感器中产生一个与电流变化率成比例的电动势,这个电动势与施加的电压(这是产生电流的原因)相对。这叫做自我感应。
一旦电流达到一个稳定的值,感应器就不会产生自感,因此也就不会对电流产生阻力。
交流电感电路
我们知道,当交流电流施加到电路上时,电流以电源频率频率不断变化,因此反电动势也会相应变化。
这个反电动势反对电源电压,因此电流的流动是有限的。因此,在交流电路中由电感器产生的电流的实际阻力称为电感抗。
电感器中的感抗
在电感电路中,通过观察自感及其在电路中的作用,可以确定电感电抗。磁场在电感器中感应出的电压总是与产生它的电压,即施加电压的极性相反。
这个相对的电压限制了流过电感器的电流,称为电抗(X)。由于这个电抗是由电感引起的,所以称为电感抗(Xl)。它的测量单位是欧姆。
电感器所提供的电感电抗的数量与所施加电压的电感和频率成正比。电抗可由下列公式确定。
Xl= 2 π fL
Xl=电感电抗,单位为欧姆
π= 3.14
频率(赫兹)
亨利电感(H)
根据欧姆定律,感应电抗与施加电压成正比,与电流成反比。它可以表示为
我= V / Xl
从上式可以清楚地看出,电压升高或电感电抗降低会引起电流增加。同样,电流随着电感电抗的增加和电压的降低而减小。
任何实用的电感器都必须用包含一些电阻的绕线制成,因此不可能获得纯电感线圈。
因此,有两个因素会阻碍电感器中的电流流动,即与线圈有关的电阻(即与电感器串联的单独电阻R)和电感特性提供的电感电抗。
因此,交流电路中电感器的总限流特性是电阻和电抗的结合,称为阻抗Z。
该阻抗值由欧姆定律计算,给出为
Z = v / I
Z =电感对电流提供的总电阻,单位是欧姆
施加电压
I =流过电路的电流
阻抗三角形
另一种确定阻抗的方法是当感应电抗和电阻值已知时,使用阻抗三角法。下图显示了一个由电阻和电抗矢量组成的阻抗三角形。
在上图中,电阻矢量沿水平线(因为电阻不提供任何相移),电感电抗矢量沿垂直线(因为纯电感提供90)0相移)。
通过连接这两个矢量的两端,得到阻抗Z。因此,对电流或阻抗的总阻力可以通过
Z =√((R)2+ (Xl)2]
在哪里
Z =阻抗欧姆
R =电阻欧姆
Xl=电感电抗,单位为欧姆
从上面的图中,
谭∅= Xl/ R
罪∅= Xl/ R
因为∅= R / Z
频率或电感对电感电抗的影响
如上所述,电感电抗由以下公式确定:
Xl= 2 π f L
式中,电感电抗值与电感和频率成正比。
电感电抗随电感或频率的增加而增加。因此,电感电抗随电感和频率呈线性变化。
因此,电流的阻力随着电感或频率的增加而增加。为了清楚地理解这一关系,请考虑下面的情节。
考虑上图,它描绘了固定电感时的电感电抗与频率的关系。在频率为零时,电感电抗为零,随着频率的增加,电感电抗也相应提高。
考虑上图,它描绘了固定频率下的电感电抗与电感的关系。可以认为,当一个电感器的电感增大时,其电感抗也随之增大。
感抗的例子
让我们考虑一个电感器,在工作频率(f) 1 MHz时,电感器的(L)为100uH。然后,电感电感计算如下:
Xl= 2πfL = 2π×1 mhz×100μH
Xl= 628Ω
RL电路和电感电抗
下图显示了通过电感电路施加的电压和电流之间的关系。在纯电感电路中,电流比源电压滞后900。它也可以表示为源电压导通电流900在电感电路中。
当电感与电阻RL串联时,串联电路如下图所示。这也可以看作是电感由一些电阻(这被认为是串联电阻)组成,因为它是由导线制成的。
因此,电流和电压不完全保持在900相移,但小于下面所示的纯归纳情况。
下图是由电阻和电感之间的压降矢量构成的RL串联电路的矢量图。AE表示当前的参考线。AB表示与电流线相的电阻上的压降。
代表诱导电流为90的感应电压降0。这些矢量的合力就是整个电路的总电压。
通过应用毕达哥拉斯定理对以上电压三角形,我们得到
V总计=√(Vl2+ VR2)
谭∅= Vl/ VR
我们知道VR=我×R和Vl=我××l
通过这些方程,我们可以重写V总计作为
V总计我×R =√(()2+(我×Xl)2)
I = v /√(r)2+ (Xl)2) = V/Z(安培)