Điện trở, điện cảm và điện dung hoạt động trong mạch điện xoay chiều. Điện kháng XL và XC

Ta biết dòng điện tự cảm của cuộn dây đáp ứng dòng điện ngày càng tăng của máy phát điện. Cái này Sự đối lập giữa dòng điện tự cảm của cuộn dây với dòng điện ngày càng tăng của máy phát điện được gọi là điện kháng cảm ứng.

Một phần năng lượng dòng điện xoay chiều của máy phát điện được dùng để khắc phục hiện tượng phản kháng này. Toàn bộ phần năng lượng này được chuyển hóa hoàn toàn thành năng lượng của từ trường của cuộn dây. Khi dòng điện máy phát giảm thì từ trường của cuộn dây cũng sẽ giảm, cắt đứt cuộn dây và tạo ra dòng điện tự cảm trong mạch. Lúc này dòng điện tự cảm sẽ chạy cùng chiều với dòng điện máy phát giảm dần.

Như vậy, toàn bộ năng lượng mà dòng điện máy phát tiêu hao để khắc phục sự phản kháng của dòng điện tự cảm của cuộn dây sẽ hoàn toàn được đưa trở lại mạch điện dưới dạng năng lượng của dòng điện. Do đó, phản ứng cảm ứng là phản ứng, tức là nó không gây tổn thất năng lượng không thể đảo ngược.

Đơn vị của phản ứng cảm ứng là Ohm

Điện kháng cảm ứng được ký hiệu là X L.

Chữ X- có nghĩa là phản ứng và L có nghĩa là phản ứng này mang tính quy nạp.

f - tần số Hz, L - độ tự cảm của cuộn dây H, X L - điện kháng Ohm

Mối quan hệ giữa pha U và I trên X L

Vì điện trở tác dụng của cuộn dây bằng 0 (điện trở thuần cảm) nên toàn bộ điện áp do máy phát đặt vào cuộn dây sẽ được sử dụng để thắng e. d.s. độ tự cảm của cuộn dây. Điều này có nghĩa là đồ thị điện áp do máy phát đặt vào cuộn dây có biên độ bằng đồ thị e. d.s. cuộn dây tự cảm ứng và ngược pha với nó.

Điện áp do máy phát đặt vào điện kháng thuần cảm và dòng điện chạy từ máy phát qua điện kháng thuần cảm bị lệch pha 90 0, tức là. nghĩa là điện áp dẫn trước dòng điện 90 0.

Ngoài điện kháng cảm ứng, cuộn dây thực còn có điện trở chủ động. Những điện trở này nên được coi là mắc nối tiếp.

Ở điện trở hoạt động của cuộn dây, điện áp do máy phát đặt vào và dòng điện đến từ máy phát cùng pha.

Trên một điện kháng thuần cảm, điện áp đặt vào máy phát và dòng điện từ máy phát lệch pha 90 0. Điện áp dẫn dòng điện bằng 90 0. Điện áp do máy phát đặt vào cuộn dây được xác định theo quy tắc hình bình hành.

Click vào hình để phóng to

Điện áp do máy phát đặt vào cuộn dây luôn dẫn dòng điện một góc nhỏ hơn 90 0.

Độ lớn của góc φ phụ thuộc vào giá trị điện trở tác dụng và cảm ứng của cuộn dây.

Về điện trở cuộn dây kết quả

Không thể tìm thấy điện trở thu được của cuộn dây bằng cách tính tổng các giá trị điện trở tác dụng và phản kháng của nó.

Điện trở cuộn dây Z là

Trong mạch điện xoay chiều, dưới tác dụng của điện áp thay đổi liên tục, dòng điện này sẽ thay đổi. Đổi lại, những thay đổi này gây ra việc tạo ra từ trường tăng hoặc giảm theo chu kỳ. Dưới ảnh hưởng của nó, một điện áp ngược được tạo ra trong cuộn dây, ngăn cản sự thay đổi dòng điện. Do đó, dòng điện xảy ra dưới tác dụng phản kháng liên tục, gọi là phản ứng cảm ứng.

Giá trị này liên quan trực tiếp đến tần số của điện áp đặt vào (f) và giá trị điện cảm (L). Công thức tính điện kháng cảm ứng sẽ như sau: XL = 2πfL. Sự phụ thuộc tỷ lệ trực tiếp, nếu cần, cho phép bạn tính giá trị tần số hoặc độ tự cảm bằng cách chuyển đổi công thức cơ bản.

Phản ứng cảm ứng phụ thuộc vào cái gì?

Dưới tác dụng của dòng điện xoay chiều chạy qua dây dẫn, một từ trường xoay chiều được hình thành xung quanh dây dẫn này. Tác dụng của trường này dẫn đến cảm ứng một suất điện động theo hướng ngược lại trong dây dẫn, còn được gọi là sức điện động tự cảm. Sự phản đối hoặc điện trở của EMF đối với dòng điện xoay chiều được gọi là phản ứng cảm ứng phản kháng.

Giá trị này phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Trước hết, nó bị ảnh hưởng bởi giá trị hiện tại không chỉ trong dây dẫn của chính nó mà còn ở các dây lân cận. Nghĩa là, sự gia tăng điện trở và dòng rò xảy ra khi khoảng cách giữa các dây pha tăng lên. Đồng thời, tác động của các dây liền kề cũng giảm đi.

Có một thứ gọi là điện kháng tuyến tính, được tính theo công thức: X0 = ω x (4,61g x (Dav/Rpr) + 0,5μ) x 10-4 = X0' + X0'', trong đó ω là góc tần số, μ - độ thấm từ, Dav - khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây điện và Rpr - bán kính của dây.

Các đại lượng X0’ và X0’’ đại diện cho hai thành phần của điện kháng tuyến tính. Đầu tiên, X0’, là điện kháng cảm ứng bên ngoài, chỉ phụ thuộc vào từ trường bên ngoài và kích thước của đường dây điện. Một đại lượng khác - X0'' là điện trở trong, tùy thuộc vào từ trường bên trong và độ thấm từ μ.

Trên đường dây cao áp từ 330 kV trở lên, các pha đi qua được chia thành nhiều dây riêng biệt. Ví dụ, ở điện áp 330 kV, pha được chia thành hai dây, làm giảm điện kháng cảm ứng khoảng 19%. Ba dây được sử dụng ở điện áp 500 kV - điện kháng cảm ứng có thể giảm 28%. Điện áp 750 kV cho phép tách pha thành 4-6 dây dẫn, giúp giảm điện trở khoảng 33%.

Điện kháng tuyến tính có giá trị phụ thuộc vào bán kính của dây và hoàn toàn không phụ thuộc vào tiết diện. Nếu bán kính của dây dẫn tăng thì giá trị của điện kháng tuyến tính sẽ giảm tương ứng. Dây dẫn nằm gần đó có ảnh hưởng đáng kể.

Điện kháng cảm ứng trong mạch điện xoay chiều

Một trong những đặc điểm chính của mạch điện là điện trở, có thể hoạt động hoặc phản ứng. Đại diện điển hình của điện trở tích cực được coi là người tiêu dùng thông thường - đèn, đèn sợi đốt, điện trở, cuộn dây sưởi ấm và các thành phần khác có điện.

Phản ứng phản kháng bao gồm phản ứng cảm ứng và điện dung, nằm trong các bộ biến đổi điện trung gian - cuộn dây và tụ điện cảm ứng. Các tham số này phải được tính đến khi thực hiện các phép tính khác nhau. Ví dụ: để xác định tổng điện trở của một đoạn mạch, . Phép cộng được thực hiện về mặt hình học, nghĩa là theo cách vectơ, bằng cách xây dựng một tam giác vuông. Trong đó, cả hai chân đều là điện trở, và cạnh huyền là toàn bộ. Chiều dài của mỗi chân tương ứng với giá trị hiệu dụng của lực cản này hoặc lực cản khác.

Ví dụ, chúng ta có thể xem xét bản chất của phản ứng cảm ứng trong mạch điện xoay chiều đơn giản nhất. Nó bao gồm một nguồn điện có EMF (E), một điện trở là thành phần hoạt động (R) và một cuộn dây có điện cảm (L). Sự xuất hiện điện trở cảm ứng xảy ra dưới tác dụng của suất điện động tự cảm (Emf) trong các vòng dây của cuộn dây. Điện kháng cảm ứng tăng theo độ tự cảm của mạch và giá trị dòng điện chạy qua mạch.

Do đó, định luật Ohm đối với mạch điện xoay chiều như vậy sẽ có công thức: E + Esi = I x R. Tiếp theo, sử dụng công thức tương tự, bạn có thể xác định giá trị tự cảm: Esi = -L x Ipr, trong đó Ipr là đạo hàm của dòng điện theo thời gian. Dấu trừ có nghĩa là hướng ngược lại của Esi so với giá trị hiện tại thay đổi. Vì những thay đổi như vậy xảy ra liên tục trong mạch điện xoay chiều nên Esi có sự phản kháng hoặc kháng cự đáng kể. Với dòng điện không đổi, sự phụ thuộc này không có và mọi nỗ lực kết nối cuộn dây với mạch điện như vậy sẽ dẫn đến đoản mạch thông thường.

Để khắc phục EMF tự cảm, sự chênh lệch điện thế như vậy phải được tạo ra ở các đầu cuộn dây bằng nguồn điện sao cho nó ít nhất có thể bù tối thiểu cho điện trở Eci (Ucat = -Esi). Vì sự gia tăng dòng điện xoay chiều trong mạch dẫn đến sự gia tăng từ trường, nên một trường xoáy được tạo ra, gây ra sự gia tăng dòng điện ngược trong cuộn cảm. Kết quả là xảy ra sự lệch pha giữa dòng điện và điện áp.

Cuộn dây phản ứng cảm ứng

Một cuộn cảm được phân loại là một thành phần thụ động được sử dụng trong các mạch điện tử. Nó có khả năng lưu trữ điện bằng cách biến nó thành từ trường. Đây là chức năng chính của nó. Một cuộn cảm về đặc điểm và tính chất của nó giống như một tụ điện lưu trữ năng lượng dưới dạng điện trường.

Độ tự cảm, được đo bằng Henry, là sự xuất hiện của từ trường xung quanh một dây dẫn mang dòng điện. Đổi lại, nó liên quan đến lực điện động, chống lại điện áp và dòng điện xoay chiều đặt vào trong cuộn dây. Tính chất này là điện kháng cảm ứng, nghịch pha với điện kháng điện dung của tụ điện. Độ tự cảm của cuộn dây có thể tăng lên bằng cách tăng số vòng dây.

Để tìm hiểu điện kháng cảm ứng của cuộn dây là gì, cần nhớ rằng trước hết nó chống lại dòng điện xoay chiều. Thực tế cho thấy, bản thân mỗi cuộn dây cảm ứng đều có một điện trở nhất định.

Dòng điện xoay chiều hình sin đi qua cuộn dây dẫn đến sự xuất hiện của điện áp hình sin xoay chiều hoặc EMF. Kết quả là xuất hiện điện kháng cảm ứng, được xác định theo công thức: XL = ωL = 2πFL, trong đó ω là tần số góc, F là tần số tính bằng hertz, L là độ tự cảm tính bằng henry.

Điện trở tác dụng R là một đại lượng vật lý bằng tỷ số công suất trên bình phương dòng điện, thu được từ biểu thức công suất. Ở tần số thấp, nó thực tế không phụ thuộc vào tần số và trùng với điện trở của dây dẫn. http://www.sip2-kabel.ru/ litkult dây ppsrvm 1 đặc điểm.

Cho cuộn dây mắc vào mạch điện xoay chiều. Sau đó, khi dòng điện thay đổi theo định luật, một suất điện động tự cảm xuất hiện trong cuộn dây. Bởi vì Vì điện trở của cuộn dây bằng 0 nên EMF bằng âm điện áp ở hai đầu cuộn dây được tạo ra bởi một máy phát bên ngoài (??? Máy phát nào khác???). Do đó, sự thay đổi dòng điện gây ra sự thay đổi điện áp, nhưng với sự dịch pha . Sản phẩm là biên độ dao động điện áp, tức là . Tỉ số giữa biên độ dao động của điện áp chạy qua cuộn dây và biên độ dao động của dòng điện gọi là điện kháng cảm. .

Cho trong mạch có một tụ điện. Khi được bật, nó sẽ sạc trong một phần tư thời gian, sau đó phóng điện với cùng một lượng, sau đó tương tự, nhưng có sự thay đổi về cực. Khi điện áp trên tụ thay đổi theo định luật điều hòa điện tích trên các bản của nó bằng . Dòng điện trong mạch xuất hiện khi điện tích thay đổi: , tương tự như trường hợp cuộn dây, biên độ dao động của dòng điện bằng . Giá trị bằng tỉ số giữa biên độ và cường độ dòng điện gọi là điện kháng .

Đơn vị của phản ứng cảm ứng là Ohm

Điện kháng cảm ứng được ký hiệu là X L.

Chữ X- có nghĩa là phản ứng và L có nghĩa là phản ứng này mang tính quy nạp.

f - tần số Hz, L - độ tự cảm của cuộn dây H, X L - điện kháng Ohm

Mối quan hệ giữa pha U và I trên X L

Ngoài điện kháng cảm ứng, cuộn dây thực còn có điện trở chủ động. Những điện trở này nên được coi là mắc nối tiếp.

Ở điện trở hoạt động của cuộn dây, điện áp do máy phát đặt vào và dòng điện đến từ máy phát cùng pha.

Click vào hình để phóng to

Điện áp do máy phát đặt vào cuộn dây luôn dẫn dòng điện một góc nhỏ hơn 90 0.

Độ lớn của góc φ phụ thuộc vào giá trị điện trở tác dụng và cảm ứng của cuộn dây.

Về điện trở cuộn dây kết quả

Không thể tìm thấy điện trở thu được của cuộn dây bằng cách tính tổng các giá trị điện trở tác dụng và phản kháng của nó.

Điện trở cuộn dây Z là

Dòng điện trong dây dẫn liên tục gắn liền với từ trường và điện trường. Các yếu tố đặc trưng cho sự chuyển đổi năng lượng điện từ thành nhiệt được gọi là điện trở hoạt động (ký hiệu là R). Đại diện điển hình của điện trở hoạt động là điện trở, đèn sợi đốt, lò nướng điện, v.v.

Phản ứng cảm ứng. Công thức phản ứng cảm ứng.

Các phần tử chỉ liên quan đến sự hiện diện của từ trường được gọi là độ tự cảm. Cuộn dây, cuộn dây, v.v. đều có độ tự cảm. Công thức phản ứng cảm ứng:

trong đó L là độ tự cảm.

Điện dung. Công thức điện dung.

Các yếu tố liên quan đến sự hiện diện của điện trường được gọi là điện dung. Tụ điện, đường dây điện dài,… đều có điện dung. Công thức điện dung:

trong đó C là công suất.

Tổng sức đề kháng. Tổng công thức kháng chiến.

Người tiêu dùng thực sự của năng lượng điện cũng có thể có một giá trị điện trở phức tạp. Khi có điện trở R tác dụng và điện trở L cảm ứng, giá trị của điện trở tổng Z được tính theo công thức:

Tương tự, tổng điện trở Z được tính cho mạch có R tác dụng và điện trở C: