Eden od znanih zakonov, povezanih z električno energijo, je 'Ohmov zakon'. Ohmov zakon daje empirično razmerje, ki opisuje prevodnost različnih električno prevodnih materialov. Po tem zakonu je tok, ki teče v vodniku, neposredno sorazmeren napetosti na vodniku, pri čemer je upor konstanta sorazmernosti. Tu so enote toka Ampere, enote napetosti so podane v voltih, enote upora pa so ohmi. V fiziki se ta zakon običajno uporablja tudi za sklicevanje na različne posploševanja zakona, na primer v obliki Vector v elektromagnetiki. Podobno pri delu z AC induktorji , uporablja se ohmski zakon, kjer se odpornost namesto kot 'odpornost' imenuje 'induktivna reaktanca'.
Kaj je induktivna reaktanca?
Ko se na induktor pripne napetost, se skozi induktivni krog inducira tok. Vendar ta tok ne nastane takoj, ampak raste hitro s hitrostjo, ki jo določajo samoinducirane vrednosti induktorja. Inducirani tok je omejen z uporovnimi elementi v navitjih induktorske tuljave. Tu je količina upora odvisna od razmerja med napetostjo in induciranim tokom, kot je omenjeno v Ohmovem zakonu.
Spodnja slika je vezje induktorja, ki se uporablja za izračun induktivne reaktancije.
Induktivna reaktanca
Ko pa je induktor priključen na izmenični tokokrog, se tok toka obnaša drugače. Tu se uporablja sinusna oskrba. Zato pride do fazne razlike med napetostjo in tokovno valovno obliko. Zdaj, ko se za induktorsko tuljavo uporablja napajalni tok, se mora poleg induktivnosti tuljave tudi tok soočiti z nasprotovanjem frekvence valovne oblike AC. Ta upor, s katerim se sooča tok v induktorju, medtem ko je povezan v izmenični tokokrog, se imenuje 'induktivni upor'.
Razlika med induktivnostjo in reaktanco
Induktivnost je sposobnost materiala, da v njem inducira napetost, kadar se v njem spremeni tok toka. Simbol za induktivnost je 'L'. Ker reaktanca je lastnost električnih materialov, ki nasprotuje spremembi toka. Enote reaktanca so 'Ohmove' in je označena s simbolom 'X', da se razlikuje od običajnega upora.
Reaktanca deluje podobno kot električni upor vendar v nasprotju z uporom reaktanca ne odvaja moči kot toplote. Namesto tega energijo shrani kot vrednost reaktanca in jo vrne v vezje. Idealni induktor ima ničelni upor, medtem ko ima idealen upor nič reaktanca.
Izpeljava formule induktivne reaktancije
Induktivna reaktanca je izraz, povezan z izmeničnimi tokokrogi. Nasprotuje toku toka v izmeničnih tokokrogih. V induktivnem vezju izmeničnega toka zaradi fazne razlike trenutna valovna oblika 'LAGI' uporabljeno napetostno valovno obliko za 90 stopinj. T.j., če je napetostna valovna oblika 0 stopinj, bo trenutna valovna oblika -90 stopinj.
V induktivnem vezju je induktor nameščen čez napajalno napetost. Samoinducirana emf v induktorju se povečuje in zmanjšuje s povečanjem in zmanjšanjem frekvence napajalne napetosti. Samoinducirana emf je neposredno sorazmerna s hitrostjo spremembe toka v tuljavi induktorja. Najvišja stopnja spremembe se zgodi, ko valovna oblika napajalne napetosti preide iz pozitivnega pol cikla v negativni pol cikel ali obratno.
V induktivnem vezju tok zaostaja za napetostjo. Torej, če je napetost 0 stopinj, bo tok pri -90 stopinj glede na napetost. Pri obravnavanju sinusnih valovnih oblik torej napetostna valovna oblika VLlahko označimo kot sinusni in trenutni val ILkot negativni kosinusni val.
Tako lahko tok na točki definiramo kot:
jazL= Jazmaks. greh (ωt - 900), φω je v radianih in 't' v sekundah
Razmerje napetosti in toka v induktivnem vezju daje vrednost induktivne reaktancije XL
Tako XL= VL/ JAZLohmi = ωL = 2πfL ohmi
Tu je L induktivnost, f frekvenca in 2πf = ω
Iz te izpeljave je razvidno, da je induktivna reaktanca sorazmerna s frekvenco 'f' in induktivnostjo 'L' induktorja. S povečanjem frekvence napetosti ali induktivnosti tuljave se poveča celotna reaktanca vezja. Ko se frekvenca povečuje do neskončnosti, se induktivna reaktanca poveča tudi do neskončnosti, ki deluje podobno kot odprti krog. Pri padcu frekvence na nič se tudi induktivna reaktanca zmanjša na nič in deluje podobno kot kratek stik.
Simbol
Induktivna reaktanca je upor, s katerim se sooča tok toka v tulju, ko se napaja izmenična napetost. Njegove enote so podobne enotam upora. Simbol induktivne reaktancije je »XL“. Ker tok zaostaja za 90 stopinj glede na napetost induktorja, lahko vrednost enega od obeh količin enostavno izračunamo. Če je napetost znana, lahko z negativnim 90-stopinjskim premikom napetostne valovne oblike dobimo trenutno valovno obliko.
Primer
Oglejmo si primer za izračun induktivne reaktancije.
Induktor z induktivnostjo 200mH in ničelnim uporom je priključen na napetost 150v. Frekvenca napajanja je 60Hz. Izračunajte induktivno reaktanco in tok, ki teče skozi induktor
Induktivna reaktanca
XL= 2πfL
= 2π × 50 × 0,20
= 76,08 ohmov
Trenutni
jazL= VL/ XL
= 150 / 76,08
= 1,97 A
V električnih in elektronskih vezjih se izraz 'reaktanca' redno uporablja pri vezjih induktorjev in kondenzatorjev. Povečanje vrednosti reaktanca v teh vezjih vodi do zmanjšanja toka v njih. Induktivna reaktanca povzroči, da napetost in tok izgineta. V elektroenergetskih sistemih bo to omejilo energetsko zmogljivost izmeničnih daljnovodov. Čeprav tok še vedno teče v takih situacijah, se bodo daljnovodi ogreli in učinkovitega prenosa moči ne bo. Pomembno je torej spremljati induktivno reaktanco vezij. Kakšna je fazna razlika med valovnimi oblikami napetosti in toka za induktivno vezje?
