(0)

Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением

   Индуктивным сопротивлением обладают электродвигатели, трансформаторы и электромагниты.

   Проанализируем электрическую цепь переменного тока, в которую включена катушка индуктивности L. Под действием внешнего источника электрической энергии в цепи протекает переменный ток, создающий переменный магнитный поток. Магнитный поток пересекают витки катушки, в результате чего в ней возникает ЭДС самоиндукции.

   Эта ЭДС будет влиять на величину тока, так как согласно правилу Ленца ЭДС самоиндукции всегда противодействует той причине, которая её вызвала, а следовательно, будет препятствовать прохождению переменного тока.

   Противодействие переменному току, вызванному ЭДС самоиндукции катушки, называется индуктивным сопротивлением. Оно возникает в цепи только при изменении значения тока. Индуктивное сопротивление обозначается XL и орпеделяется из выражения:

Главная / Справочник электрика / Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением

   Где XL - индуктивное сопротивление, Ом; w - угловя частота переменного тока, рад/сек; L - индуктивность катушки, Гн.

   Угловая частота переменного тока определяется по формуле:

   Тогда индуктивное сопротивление будет:

   Из этой формулы видно, что индуктивное сопротивление катушки зависит от частоты переменного тока. С увеличением частоты переменного тока, протекающего по катушке, индуктивное сопротивление её будет повышаться, и наоборот, по мере уменьшения частоты тока индуктивное сопротивление катушки убывает.

   Рассмотрим, как изменяется ЭДС самоиндукции, когда в цепи с индуктивным сопротилением протекает переменный ток. На графике в первой половине периода переменный ток возрастает от нуля до максимального значения (на графике сплошная жирная линия). ЭДС самоиндукции препятствует увеличению тока в цепи. Когда ток будет проходить через нулевое значение, ЭДС самоиндукции в этот момент имеет наибольшее отрицательное значение (на графике пунктирная линия), а приложенное напряжение - наибольшее положительное значение (тонкая сплошная линия). По мере того как ток возрастает, ЭДС самоиндукции и приложенное напряжение уменьшаются, стремясь к нулю. В тот момент, когда ток достигает максимального значения, ЭДС самоиндукции и приложенное напряжение будут равны нулю.

   Во второй половине периода ток изменит своё направление и будет увеличиваться до максимального значения, а ЭДС самоиндукции имеет положительное значение и по абсолютной величине убывает. Когда же величина тока убывает, ЭДС самоиндукции вновь меняет направление и увеличивается, препятствуя уменьшению тока в цепи.

   Из сказанного следует, в электрической цепи переменного тока с индуктивным сопротивлением между током и ЭДС самоиндукции всегда наблюдается сдвиг фаз. Ток опережает ЭДС самоиндукции по фазе на угол ф = 900 . Необходимо так же иметь ввиду, что ЭДС самоиндукции направлена навстречу напряжению внешнего источника электрической энергии. Поэтому ЭДС самоиндукции и напряжение сдвинуты по фазе друг относительно друга на угол ф = 1800 .

   Из изложенного можно сделать следующий вывод: в цепи переменного тока с индуктивным сопротивлением ток отстаёт по фазе от напряжения внешнего источника электрической энергии на угол ф = 900 и опережает ЭДС самоиндукции на угол ф = 900 . Построим векторную диаграмму тока, напряжения и ЭДС самоинукции для цепи переменного тока, содержащей только инуктивность. На горизонтальной оси в масштабе откладываем вектор тока и, чтобы показать, что напряжение опережает по фазе то на угол ф = 900 , откладываем вектор напряжения вверх под углом 900 , а вектор ЭДС самоиндукции вниз под углом 900 , как показано на графике.

   Закон Ома для цепи с индуктивным сопротивлением выразится так:

Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением:

а - схема включения индуктивного сопротивления; б - волновая диаграмма; в - векторная диаграмма