Cho tới nay chúng ta đã xem xét hoạt động của những cuộn cảm được kết nối có nguồn phân phối DC và hy vọng thời điểm này} chúng ta biết rằng lúc đặt điện áp 1 chiều qua cuộn cảm, sự nâng cao trưởng của dòng điện qua nó ko bắt buộc là tức thì mà được xác định bởi những cuộn cảm tự động cảm. hoặc trở lại giá trị sức điện động. Hãy tham khảo có Mobitool nhé.
Bên cạnh ra, chúng tôi thấy rằng dòng điện cuộn cảm tiếp tục nâng cao cho tới lúc nó đạt tới điều kiện trạng thái ổn định cao nhất} sau 5 hằng số thời kì. Dòng điện cao nhất} chảy qua 1 cuộn dây cảm ứng được giới hạn bởi phần điện trở của những cuộn dây cuộn dây trong Ohms, và như chúng ta đã biết từ luật Ohms, điều này được xác định bằng tỷ lệ giữa điện áp quá dòng, V / R .
Lúc đặt 1 điện áp xoay chiều qua cuộn cảm, dòng điện chạy qua nó hoạt động siêu khác có dòng điện 1 chiều được đặt vào. Hiệu ứng của nguồn phân phối hình sin tạo ra sự lệch pha giữa dạng sóng điện áp và dòng điện. Thời điểm này} trong nguồn điện xoay chiều, sự đối nghịch có dòng điện chạy qua những cuộn dây cuộn dây ko chỉ phụ thuộc vào độ tự động cảm của cuộn dây mà còn phụ thuộc vào tần số của dạng sóng xoay chiều.
Sự đối lập của dòng điện chạy qua cuộn dây trong nguồn điện xoay chiều được xác định bởi điện trở xoay chiều, thường được gọi là Trở kháng (Z), của nguồn. Nhưng điện trở luôn gắn liền có nguồn DC vì vậy để phân biệt điện trở DC có điện trở AC, thuật ngữ trở kháng thường được dùng.
Cũng giống như điện trở, giá trị của điện trở cũng được đo bằng Ohm nhưng được ký hiệu X , (chữ hoa “X”), để phân biệt có giá trị điện trở thuần .
Vì thành phần mà chúng ta để ý là 1 cuộn cảm, do đấy, điện trở của 1 cuộn cảm được gọi là “cảm kháng”. Nói phương pháp khác, điện trở cuộn cảm lúc được dùng trong nguồn điện xoay chiều được gọi là Cảm Kháng .
Cảm Kháng được ký hiệu X L , là đặc tính trong nguồn xoay chiều chống lại sự thay đổi đổi của dòng điện. Trong phần chỉ dẫn của chúng tôi về Tụ điện trong Ổ AC, chúng tôi đã thấy rằng trong 1 nguồn thuần điện dung, dòng điện I C ” Sớm pha ” điện áp bằng 90 o . Trong nguồn điện xoay chiều thuần cảm thì điều hoàn toàn ngược lại là đúng, dòng điện I L “trễ pha” điện áp đặt vào bằng 90 o , hoặc (π / 2 rads).
Cuộn cảm trong nguồn AC
Trong đoạn nguồn thuần cảm trên, cuộn cảm mắc quản lý qua nguồn điện xoay chiều. Lúc điện áp nguồn nâng cao và giảm theo tần số, Phản sức điện động tự động cảm cũng nâng cao và giảm trong cuộn dây theo sự thay đổi đổi này.
Chúng ta biết rằng sức điện động tự động cảm này tỷ lệ thuận có tốc độ thay đổi đổi của dòng điện qua cuộn dây và lớn nhất lúc điện áp nguồn chuyển từ nửa chu kỳ dương sang nửa chu kỳ âm của nó hoặc ngược lại tại những điểm, 0 o và 180 o dọc theo sóng sin.
Do đấy, tốc độ thay đổi đổi điện áp bé nhất xảy ra lúc sóng sin AC truyền qua trên mức điện áp đỉnh cực đại hoặc cực tiểu của nó. Tại những vùng này trong chu kỳ dòng điện cực đại hoặc cực tiểu chạy qua nguồn cuộn cảm và điều này được biểu hiện bên dưới.
Bạn có thể tìm đọc thêm những bài viết tri thức điện tử cơ bản tại hyperlink in đậm trên bên!
Sơ đồ pha cảu cuộn cảm trong nguồn AC
Những dạng sóng điện áp và dòng điện này cho thấy rằng đối có nguồn thuần cảm, dòng điện trễ hơn điện áp 1 góc 90 o . Tương tự động như vậy, chúng ta cũng có thể bảo rằng điện áp dẫn dòng bằng 90 o . Dù bằng phương pháp nào thì biểu thức chung là dòng điện bị trễ như được hiển thị trong biểu đồ vectơ. Tại đây vectơ dòng điện và vectơ điện áp được hiển thị dịch chuyển 90 o . Dòng điện trễ hơn điện áp .
Chúng tôi cũng có thể viết là, V L = 0 o và tôi L = -90 o đối có điện áp, có V L . Ví dụ dạng sóng điện áp được phân loại là sóng sin thì dòng điện, I L có thể được xếp vào loại cosin âm và chúng ta có thể xác định giá trị của dòng điện tại bất kỳ thời điểm nào như sau:
Trong đấy: ω tính bằng radian trên giây và t tính bằng giây.
Vì dòng điện luôn trễ hơn hiệu điện thế 90 o trong nguồn thuần cảm nên ta có thể tìm pha của dòng điện bằng phương pháp biết pha của điện áp hoặc ngược lại. Vì vậy, ví dụ chúng ta biết giá trị của V L , thì I L bắt buộc trễ 90 o . Tương tự động, ví dụ chúng ta biết giá trị của I L thì V L do đấy bắt buộc dẫn bằng 90 o . Lúc đấy tỉ số giữa điện áp và cường độ dòng điện trong nguồn cảm ứng này sẽ tạo ra 1 phương trình xác định suất điện động cảm ứng , X L của cuộn dây.
Cảm kháng của cuộn cảm
Chúng ta có thể viết lại phương trình trên cho Cảm kháng của cuộn cảm thành 1 dạng quen thuộc hơn dùng tần số thông thường của nguồn phân phối thay đổi vì tần số góc tính bằng radian, ω và điều này được cho là:
Trong đấy: ƒ là tần số và L là độ tự động cảm của cuộn dây và 2πƒ = ω .
Từ phương trình trên cho điện kháng cảm ứng, có thể thấy rằng ví dụ 1 trong 2 Tần số hoặc Điện cảm được nâng cao lên thì giá trị điện kháng cảm ứng tổng thể cũng sẽ nâng cao lên. Lúc tần số tiến sắp tới vô cùng, điện trở của cuộn cảm cũng sẽ nâng cao tới vô cùng hoạt động giống như 1 nguồn hở.
Tuy nhiên, lúc tần số tiến sắp tới 0 hoặc DC, điện kháng của cuộn cảm sẽ giảm xuống 0, hoạt động giống như ngắn nguồn. Điều này có nghĩa là lúc đấy điện kháng cảm ứng là “tỷ lệ thuận” có tần số.
Nói phương pháp khác, điện kháng cảm ứng nâng cao theo tần số dẫn tới X L bé trên tần số thấp và X L cao trên tần số cao và điều này được biểu hiện trong đồ thị sau:
Cảm kháng của cuộn cảm chống lại tần số
Độ dốc cho thấy rằng “Cảm kháng của cuộn cảm” của 1 cuộn cảm nâng cao lúc tần số phân phối trên nó nâng cao lên.
Do đấy Cảm kháng của cuộn cảm tỷ lệ có tần số cho: ( X L α ƒ )
Tiếp theo, chúng ta có thể thấy rằng trên DC 1 cuộn cảm có điện kháng bằng ko (ngắn nguồn), trên tần số cao 1 cuộn cảm có điện kháng vô hạn (hở nguồn).
Thí dụ về Cảm kháng của cuộn cảm số 1
1 cuộn dây có độ tự động cảm 150mH và điện trở bằng ko được nối có nguồn điện 100V, tần số 50Hz. Tính cảm kháng của cuộn dây và cường độ dòng điện chạy qua nó.
Nguồn phân phối AC qua nguồn LR
Cho tới nay chúng ta vẫn coi là cuộn dây thuần cảm, nhưng ko thể có điện cảm thuần vì hầu hết những cuộn dây, rơle hoặc cuộn dây điện trở sẽ có 1 lượng điện trở nhất định bất đề cập bé tới mức nào liên quan tới những cuộn dây đang được dùng. Tiếp theo, chúng ta có thể coi cuộn dây đơn giản của chúng ta là 1 điện trở mắc nối tiếp có 1 điện cảm.
Trong 1 nguồn AC có chứa cả 2 điện cảm, L và điện trở R ,điện áp V sẽ là tổng phasor của 2 điện áp thành phần, V R và V L . Điều này có nghĩa tiếp theo dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ vẫn tụt điện áp, nhưng bởi 1 số tiền ít hơn 90 o phụ thuộc vào giá trị của V R và V L .
Góc pha new giữa điện áp và dòng điện được gọi là góc pha của nguồn và được ký hiệu bằng tiếng Hy Lạp là phi, Φ .
Để có thể tạo ra 1 giản đồ vectơ về mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện, cần bắt buộc tìm 1 thành phần tham chiếu hoặc chung. Trong đoạn nguồn RL mắc nối tiếp, dòng điện là dòng điện chung chạy qua từng trang bị. Vectơ của đại lượng tham chiếu này thường được vẽ theo chiều ngang từ trái sang bắt buộc.
Từ những chỉ dẫn của chúng tôi về điện trở và tụ điện, chúng ta biết rằng dòng điện và điện áp trong nguồn điện trở xoay chiều đều “cùng pha” và do đấy vectơ, V R được vẽ chồng lên nhau để chia tỷ lệ trên dòng điện hoặc đường tham chiếu.
Tại trên, chúng ta cũng biết rằng dòng điện làm cho chậm điện áp trong nguồn thuần cảm và do đấy vectơ, V L được vẽ 90 o trên phía trước tham chiếu dòng điện và có cùng thang có V R và điều này được hiển thị bên dưới.
Ổ điện xoay chiều LR nối tiếp
Trong biểu đồ vectơ trên, có thể thấy rằng dòng OB biểu diễn dòng điện tham chiếu, dòng OA là điện áp của thành phần điện trở và cùng pha có dòng điện. Đường OC hiển thị điện áp cảm ứng trên phía trước 90 o so có dòng điện, do đấy có thể thấy rằng dòng điện trễ hơn điện áp 90 o . Đường OD phân phối cho chúng ta kết quả hoặc điện áp phân phối trên toàn nguồn. Tam giác điện áp được suy ra từ định lý Pythagoras và được cho là:
Trong nguồn điện 1 chiều, tỉ số giữa điện áp và dòng điện được gọi là cảm kháng. Tuy nhiên, trong nguồn điện xoay chiều, tỷ lệ này được gọi là Trở kháng , Z có đơn vị lại là Ohms. Trở kháng là tổng trở kháng đối có dòng điện trong “nguồn xoay chiều” có chứa cả điện trở và điện kháng cảm ứng.
Ví dụ chúng ta chia những cạnh của tam giác điện áp trên cho dòng điện, ta sẽ thu được 1 tam giác khác có những cạnh biểu thị điện trở, điện kháng và trở kháng của cuộn dây. Tam giác new này được gọi là “Tam giác trở kháng”
Tam giác trở kháng
Thí dụ về Cảm kháng của cuộn cảm số 2
1 cuộn dây điện từ có điện trở 30 Ohms và độ tự động cảm 0,5H. Ví dụ cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây là 4 ampe. Tính toán,
a) Điện áp của nguồn ví dụ tần số là 50Hz.
b) Góc pha giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện.
Tam giác công suất của cuộn cảm AC
Có 1 loại cấu hình tam giác khác mà chúng ta có thể dùng cho nguồn cảm ứng và đấy là “Tam giác công suất”. Công suất trong nguồn cảm ứng được gọi là Công suất phản kháng hoặc phản kháng vôn-amps , ký hiệu Var được đo bằng vôn-ampe. Trong đoạn nguồn xoay chiều RL nối tiếp, dòng điện trễ pha 1 góc Φ o .
Trong nguồn điện xoay chiều thuần cảm, dòng điện sẽ lệch pha 90 o so có điện áp nguồn. Như vậy, tổng công suất phản kháng do cuộn dây tiêu thụ sẽ bằng 0 vì mọi công suất tiêu thụ đều bị triệt tiêu bởi công suất emf tự động cảm sinh ra. Nói phương pháp khác, công suất thực tính bằng oát do cuộn cảm thuần tiêu thụ trên cuối 1 chu kỳ hoàn chỉnh bằng 0, vì năng lượng vừa được lấy từ nguồn phân phối vừa được trả lại cho nó.
Công suất phản kháng, ( Q ) của cuộn dây có thể được cho là: I 2 x X L (tương tự động như I 2 R trong nguồn điện 1 chiều). Lúc đấy bố cạnh của tam giác công suất trong nguồn điện xoay chiều được biểu diễn bằng công suất biểu kiến, ( S ), công suất thực, ( P ) và công suất phản kháng ( Q ) như hình vẽ.
Tam giác công suất
Lưu ý rằng 1 cuộn cảm thực tế hoặc cuộn dây sẽ tiêu thụ năng lượng trong watt do trở kháng của cuộn dây tạo ra 1 trở kháng, Z .
