正弦電源的交流電感
然而,在包含交流電感的交流電路中,流過電感器的電流的行為與穩(wěn)態(tài)直流電壓的行為非常不同。現(xiàn)在,在交流電路中,流過線圈繞組的電流的阻力不僅取決于線圈的電感,還取決于所施加的電壓波形從正值到負值變化的頻率。
交流電路中流經(jīng)線圈的電流的實際阻力由線圈的交流電阻決定,該交流電阻由復(fù)數(shù)表示。但為了區(qū)分直流電阻值和交流電阻值(也稱為阻抗),使用術(shù)語電抗。
與電阻一樣,電抗以歐姆為單位測量,但用符號“X”來區(qū)分它與純電阻“R”值,并且由于所討論的組件是電感器,因此電感器的電抗稱為感抗,( X L )并以歐姆為單位測量。其值可由公式求得。
感抗
感抗
在哪里:
X L = 感抗,單位為歐姆 (Ω)
π (pi) = 數(shù)字常數(shù) 3.142
f = 頻率(以赫茲為單位),(Hz)
L = 電感,單位為亨利,(H)
我們還可以以弧度定義感抗,其中 Omega, ω等于2πific。
交流電感值
因此,每當將正弦電壓施加到電感線圈時,反電動勢就會阻止流過線圈的電流的上升和下降,并且在電阻或損耗為零的純電感線圈中,該阻抗(可以是復(fù)數(shù))等于其感抗。電抗也由矢量表示,因為它既有大小又有方向(角度)??紤]下面的電路。
正弦電源的交流電感
交流電感
上面這個簡單的電路由L亨利 ( H )的純電感組成 ,連接在由表達式V(t) = V max sin ωt給出的正弦電壓上。當開關(guān)閉合時,該正弦電壓將導(dǎo)致電流流動并從零上升到值。電流的上升或變化將在線圈內(nèi)感應(yīng)出磁場,該磁場反過來會反對或限制電流的這種變化。
但在電流達到直流電路中的值之前,電壓會改變極性,導(dǎo)致電流改變方向。另一個方向的變化再次被線圈中的自感反電動勢延遲,并且在僅包含純電感的電路中,電流被延遲 90 °。
所施加的電壓比電流達到其正值早四分之一個周期 ( 1/4f ) 達到其正值,換句話說,施加到純電感電路的電壓“”電流四分之一個周期。循環(huán)或 90 o如下所示。
交流電感的正弦波形
交流電感波形
這種效應(yīng)也可以用相量圖來表示,在純電感電路中,電壓“”電流 90 °。但通過使用電壓作為參考,我們也可以說電流“滯后”了電壓四分之一周期或 90 ° ,如下面的矢量圖所示。
交流電感相量圖
因此,對于純粹的無損耗電感器,V L “” IL L 90 o,或者我們可以說I L “滯后” V L 90 o。
有許多不同的方法來記住流經(jīng)純電感電路的電壓和電流之間的相位關(guān)系,但一種非常簡單且易于記住的方法是使用助記詞“ELI”(發(fā)音為女孩名字中的Ellie )。
ELI代表交流電感中的電動勢優(yōu)先,L在電流I之前。換句話說,電感器中的電流之前的電壓E、L、I等于“ELI”,并且無論電壓從哪個相角開始,該表達式對于純電感器電路始終成立。