Ένας από τους διάσημους νόμους που σχετίζονται με την ηλεκτρική ενέργεια είναι ο «Νόμος του Ohm». Ο νόμος Ohms δίνει μια εμπειρική σχέση που περιγράφει το αγώγιμο διαφόρων ηλεκτρικά αγώγιμων υλικών. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, το ρεύμα που ρέει σε έναν αγωγό είναι ευθέως ανάλογο της τάσης κατά μήκος του αγωγού, με αντίσταση ως σταθερά αναλογικότητας. Εδώ, οι μονάδες ρεύματος είναι Ampere, οι μονάδες τάσης δίδονται σε volt και οι μονάδες αντίστασης είναι Ohms. Στη φυσική, αυτός ο νόμος χρησιμοποιείται συνήθως για να αναφερθεί σε διάφορες γενικεύσεις του νόμου, όπως σε διανυσματική μορφή στην ηλεκτρομαγνητική. Ομοίως, όταν εργάζεστε με AC επαγωγείς , χρησιμοποιείται ο νόμος ohms, όπου η αντίσταση αναφέρεται ως «επαγωγική αντίδραση» αντί για «αντίσταση».
Τι είναι η επαγωγική αντίδραση;
Όταν εφαρμόζεται τάση σε έναν επαγωγέα, ένα ρεύμα προκαλείται κατά μήκος του επαγωγικού κυκλώματος. Ωστόσο, αυτό το ρεύμα δεν δημιουργείται άμεσα, αλλά αυξάνεται με ταχύ ρυθμό που καθορίζεται από τις τιμές που προκαλούνται από τον επαγωγέα. Το επαγόμενο ρεύμα περιορίζεται από τα αντιστατικά στοιχεία που υπάρχουν στις περιελίξεις πηνίου επαγωγέα. Εδώ, το ποσό της αντίστασης εξαρτάται από την αναλογία της εφαρμοζόμενης τάσης προς το επαγόμενο ρεύμα, όπως αναφέρεται στον Νόμο του Ohm.
Το παρακάτω σχήμα είναι ένα κύκλωμα επαγωγής που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της επαγωγικής αντίδρασης.
Επαγωγική-Αντιδραστικότητα
Ωστόσο, όταν ο επαγωγέας συνδέεται στο κύκλωμα AC, η ροή του ρεύματος συμπεριφέρεται διαφορετικά. Εδώ χρησιμοποιείται η ημιτονοειδής παροχή. Ως εκ τούτου, εμφανίζεται μια διαφορά φάσης μεταξύ κυματομορφής τάσης και ρεύματος. Τώρα, όταν χρησιμοποιείται τροφοδοσία AC για το πηνίο επαγωγής, εκτός από την επαγωγή του πηνίου, το ρεύμα πρέπει επίσης να αντιμετωπίσει αντίθεση από τη συχνότητα της κυματομορφής AC. Αυτή η αντίσταση που αντιμετωπίζει το ρεύμα στον επαγωγέα ενώ είναι συνδεδεμένη στο κύκλωμα AC ονομάζεται «επαγωγική αντίσταση».
Διαφορά μεταξύ αυτεπαγωγής και αντίδρασης
Η επαγωγή είναι η ικανότητα ενός υλικού να προκαλεί τάση σε αυτό όταν υπάρχει αλλαγή στην τρέχουσα ροή μέσα σε αυτό. Το σύμβολο της αυτεπαγωγής είναι «L». Ενώ, επαγωγική ηλεκτρική αντίσταση είναι η ιδιότητα των ηλεκτρικών υλικών που αντιτίθεται στη μεταβολή του ρεύματος. Οι μονάδες αντίδρασης είναι 'Ohm's' και συμβολίζεται με το σύμβολο 'X' για διάκριση από την κανονική αντίσταση.
Η αντιδραστικότητα λειτουργεί παρόμοια με αυτήν ηλεκτρική αντίσταση αλλά σε αντίθεση με την αντίσταση, η αντίδραση δεν διαλύει τη δύναμη ως θερμότητα. Αντίθετα, αποθηκεύει την ενέργεια ως τιμή αντίδρασης και την επιστρέφει στο κύκλωμα. Ένας ιδανικός επαγωγέας έχει μηδενική αντίσταση ενώ ένας ιδανικός αντιστάτης έχει μηδενική αντίδραση.
Παράγωγος επαγωγικής φόρμουλας
Η επαγωγική αντίδραση είναι ο όρος που σχετίζεται με τα κυκλώματα AC. Αντιτίθεται στη ροή ρεύματος στα κυκλώματα AC. Σε ένα επαγωγικό κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος λόγω διαφοράς φάσης, η τρέχουσα κυματομορφή 'LAGS' την εφαρμοζόμενη κυματομορφή τάσης κατά 90 μοίρες. Δηλαδή εάν η κυματομορφή τάσης είναι 0 μοίρες, η τρέχουσα κυματομορφή θα είναι -90 μοίρες.
Σε ένα Επαγωγικό κύκλωμα, ο επαγωγέας τοποθετείται κατά μήκος της τροφοδοσίας τάσης AC. Το αυτο-επαγόμενο emf στον επαγωγέα αυξάνεται και μειώνεται με την αύξηση και τη μείωση της συχνότητας της τάσης τροφοδοσίας. Το αυτο-επαγόμενο emf είναι άμεσα ανάλογο με το ρυθμό αλλαγής ρεύματος στο πηνίο επαγωγής. Ο υψηλότερος ρυθμός μεταβολής εμφανίζεται όταν η κυματομορφή τάσης τροφοδοσίας περνά από τον θετικό μισό κύκλο σε έναν αρνητικό μισό κύκλο ή αντίστροφο.
Σε ένα επαγωγικό κύκλωμα, το ρεύμα υστερεί στην τάση. Έτσι, εάν η τάση είναι 0 μοίρες τότε το ρεύμα θα είναι -90 μοίρες σε σχέση με την τάση. Ως εκ τούτου, όταν λαμβάνονται υπόψη ημιτονοειδείς κυματομορφές, κυματομορφή τάσης Vμεγάλομπορεί να χαρακτηριστεί ως ημιτονοειδές κύμα και τρέχουσα κυματομορφή Iμεγάλοως αρνητικό συνημίτονο κύμα.
Έτσι, το ρεύμα σε ένα σημείο μπορεί να οριστεί ως:
Εγώμεγάλο= ΕγώΜέγιστη. αμαρτία (ωt - 900), φωτός σε ακτίνια και «t» σε δευτερόλεπτα
Η αναλογία τάσης και ρεύματος στο επαγωγικό κύκλωμα δίνει την τιμή της επαγωγικής αντίδρασης Xμεγάλο
Έτσι, το Χμεγάλο= Vμεγάλο/ ΕΓΩμεγάλοωμ = ωL = 2πfL ωμ
Εδώ, L είναι η επαγωγή, f είναι η συχνότητα και 2πf = ω
Από αυτήν την παραγωγή, μπορεί να φανεί ότι η επαγωγική αντίδραση είναι ευθέως ανάλογη με τη συχνότητα «f» και την επαγωγή «L» του επαγωγέα. Με αύξηση είτε στη συχνότητα τάσης είτε στην επαγωγή του πηνίου, αυξάνεται η συνολική αντίδραση του κυκλώματος. Καθώς η συχνότητα αυξάνεται στο άπειρο, η επαγωγική αντίδραση αυξάνεται επίσης στο άπειρο που ενεργεί παρόμοιο με ένα ανοιχτό κύκλωμα. Για μείωση της συχνότητας στο μηδέν, η επαγωγική αντίδραση μειώνεται επίσης στο μηδέν, ενεργώντας παρόμοια με ένα βραχυκύκλωμα.
Σύμβολο
Η επαγωγική αντίδραση είναι η αντίσταση που αντιμετωπίζει η ροή ρεύματος στον επαγωγέα όταν παρέχεται τάση AC. Οι μονάδες του είναι παρόμοιες με τις μονάδες αντίστασης. Το σύμβολο της επαγωγικής αντίδρασης είναι «Xμεγάλο'. Καθώς το ρεύμα καθυστερεί κατά 90 μοίρες σε σχέση με τον επαγωγέα τάσης, έχοντας την τιμή για οποιαδήποτε από τις ποσότητες, το άλλο μπορεί να υπολογιστεί εύκολα. Εάν η τάση είναι γνωστή, τότε με την αρνητική μετατόπιση 90 μοιρών της κυματομορφής τάσης μπορεί να προκύψει η τρέχουσα κυματομορφή.
Παράδειγμα
Ας δούμε ένα παράδειγμα για τον υπολογισμό της επαγωγικής αντίδρασης.
Ένας επαγωγέας με αυτεπαγωγή 200mH και μηδενική αντίσταση συνδέεται σε παροχή τάσης 150v. Η συχνότητα παροχής τάσης είναι 60Hz. Υπολογίστε την επαγωγική αντίδραση και το ρεύμα που ρέει μέσω του επαγωγέα
Επαγωγική αντίδραση
Χμεγάλο= 2πfL
= 2π × 50 × 0.20
= 76,08 ωμ
Ρεύμα
Εγώμεγάλο= Vμεγάλο/ Χμεγάλο
= 150 / 76,08
= 1,97 Α
Στα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά κυκλώματα ο όρος «αντιδραστικότητα» χρησιμοποιείται τακτικά με κυκλώματα επαγωγέα και πυκνωτή. Η αύξηση της τιμής αντίδρασης σε αυτά τα κυκλώματα οδηγεί σε μείωση του ρεύματος σε όλα αυτά. Η επαγωγική αντίδραση προκαλεί τάση και ρεύμα εκτός φάσης. Στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, αυτό θα περιορίσει την ισχύ ισχύος των γραμμών μεταφοράς AC. Αν και το ρεύμα εξακολουθεί να ρέει σε τέτοιες καταστάσεις, αλλά οι γραμμές μετάδοσης θα θερμανθούν και δεν θα υπάρξει αποτελεσματική μεταφορά ισχύος. Έτσι, είναι σημαντικό να παρακολουθείτε την επαγωγική αντίδραση των κυκλωμάτων. Ποια είναι η διαφορά φάσης μεταξύ κυματομορφών τάσης και ρεύματος για το κύκλωμα επαγωγής;
