Dung kháng của tụ điện đối với dòng điện xoay chiều là bao nhiêu? Công thức điện dung

1 Các nguồn email thực sự và lý tưởng. năng lượng. chương trình tương đương. Bất kỳ nguồn nào năng lượng điện chuyển đổi các dạng năng lượng khác (cơ năng, ánh sáng, hóa học, v.v.) thành năng lượng điện. Dòng điện trong nguồn năng lượng điện có hướng từ tiêu cực sang tích cực do ngoại lực do dạng năng lượng mà nguồn biến đổi thành năng lượng điện. Nguồn thực của năng lượng điện trong phân tích mạch điện có thể được biểu diễn dưới dạng nguồn điện áp hoặc như một nguồn điện. Dưới đây là một ví dụ về pin thông thường.

Các cách trình bày một nguồn năng lượng điện thực khác nhau bằng các mạch điện tương đương (sơ đồ thiết kế). Trên hình. 15 nguồn thực được biểu diễn (thay thế) bằng mạch nguồn điện áp, và trong hình. 16, nguồn thực được biểu diễn (thay thế) bằng mạch nguồn hiện tại.

Giai đoạn = Stage(T) - (các) thời gian mà vật dao động hoàn toàn. Tính thường xuyên là số chu kỳ trong một giây. Đơn vị của tần số là Hertz (viết tắt là Hz), 1 Hz bằng một dao động trong một giây. Khoảng thời gian và tần suất có liên quan T = 1 / f. Thay đổi theo thời gian, giá trị hình sin (điện áp, dòng điện, EMF) sẽ ý nghĩa khác nhau. Giá trị của giá trị trong khoảnh khắc này thời gian được gọi là tức thời. Biên độ - giá trị cao nhất giá trị hình sin. Biên độ dòng điện, điện áp và EMF biểu thị chữ in hoa với chỉ số: I m, U m, E m và các giá trị tức thời của chúng - bằng chữ thường tôi, u, e. Giá trị tức thời của đại lượng hình sin, ví dụ dòng điện, được xác định theo công thức i = I m sin (ωt + ψ), trong đó ωt + ψ là góc pha xác định giá trị của đại lượng hình sin tại một thời điểm nhất định; ψ là pha ban đầu, tức là góc xác định giá trị của đại lượng tại thời điểm ban đầu. Các đại lượng hình sin có cùng tần số nhưng pha ban đầu khác nhau được gọi là độ lệch pha.

3 Trên hình. 2 là biểu đồ của các đại lượng hình sin (dòng điện, điện áp) dịch chuyển cùng pha. Khi pha ban đầu của hai đại lượng bằng ψ i = ψ u, thì hiệu số là ψ i - ψ u = 0 và do đó, không có sự dịch pha φ = 0 (Hình 3). Hiệu quả của tác dụng cơ và nhiệt của dòng điện xoay chiều được ước tính bằng giá trị dòng điện của nó. Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều bằng giá trị nào của dòng điện một chiều thì trong một thời gian bằng một chu kì dòng điện xoay chiều sẽ toả ra trong điện trở một nhiệt lượng như dòng điện xoay chiều. Giá trị hiện tại được biểu thị bằng chữ in hoa không có chỉ mục: I, U, E. Cơm. 2Đồ thị hình sin dòng điện và điện áp dịch chuyển cùng pha. Cơm. 3Đồ thị dòng điện và điện áp hình sin, trùng pha

Đối với các giá trị hình sin, các giá trị hiệu dụng và biên độ liên quan với nhau bởi các quan hệ:

I = IM / √2; U = U M / √2; E = E M √2. Giá trị hiệu dụng của dòng điện và điện áp được đo bằng ampe kế và vôn kế của dòng điện xoay chiều, giá trị trung bình của công suất được đo bằng oát kế.

4 Giá trị .Valid (hiệu quả)sức mạnhDòng điện xoay chiềuđược gọi là lượng dòng điện một chiều, hoạt động của nó sẽ tạo ra cùng một công (tác dụng nhiệt hoặc điện động) như dòng điện xoay chiều được coi trong một thời gian. Trong tài liệu hiện đại, định nghĩa toán học của đại lượng này thường được sử dụng hơn - giá trị bình phương căn bậc hai của cường độ dòng điện xoay chiều. Nói cách khác, giá trị hiệu dụng của dòng điện có thể được xác định theo công thức:

.

Cho dòng điện dao động điều hòa

5 Công thức điện kháng quy nạp:

trong đó L là độ tự cảm.

Công thức điện dung:

trong đó C là điện dung.

Chúng tôi đề xuất xem xét một mạch điện xoay chiều, trong đó có một điện trở hoạt động và vẽ nó vào vở. Sau khi kiểm tra hình, tôi cho bạn biết rằng trong mạch điện (Hình 1, a) dưới tác dụng của hiệu điện thế xoay chiều có dòng điện xoay chiều chạy qua, sự thay đổi của nó phụ thuộc vào sự thay đổi của hiệu điện thế. Nếu tăng hiệu điện thế thì cường độ dòng điện trong mạch tăng, còn khi hiệu điện thế bằng không thì không có dòng điện trong mạch. Sự thay đổi hướng của nó cũng sẽ trùng với sự thay đổi hướng của điện áp

(Hình 1, c).

Hình 1. Mạch điện xoay chiều có điện trở hoạt động: a - sơ đồ; b - giản đồ vectơ; c - biểu đồ sóng

Tôi mô tả bằng đồ thị trên bảng hình sin dòng điện và điện áp nằm trong pha, giải thích rằng mặc dù chu kỳ và tần số dao động, cũng như các giá trị tối đa và hiệu quả, tuy nhiên, khá khó để xây dựng một hình sin. Một cách đơn giản hơn để biểu diễn các giá trị dòng điện và điện áp là véc tơ. Đối với vectơ ứng suất này (theo tỷ lệ) nên được vẽ ở bên phải từ một điểm được chọn tùy ý. Giáo viên mời học sinh tự hoãn véc tơ dòng điện, nhắc lại rằng hiệu điện thế và cường độ dòng điện cùng pha. Sau khi xây dựng giản đồ vectơ (Hình 1, b), cần chỉ ra rằng góc giữa vectơ điện áp và dòng điện bằng 0, tức là? = 0. Cường độ dòng điện trong đoạn mạch như vậy sẽ được xác định theo định luật Ôm: Câu hỏi 2. Đoạn mạch xoay chiều có điện trở thuần Xét một đoạn mạch xoay chiều (Hình 2, a), gồm một điện trở thuần cảm. Điện trở như vậy là cuộn dây có số vòng dây nhỏ, trong đó điện trở hoạt động được coi là 0.

Cơm. 2. Đoạn mạch xoay chiều có cảm kháng

Xung quanh các vòng của cuộn dây, trong quá trình dòng điện chạy qua sẽ tạo ra từ trường xoay chiều, tạo ra cảm ứng tự quay trong các vòng dây. Theo quy luật Lenz, êlectron của cảm ứng luôn ngược chiều với nguyên nhân gây ra nó. Và vì hiện tượng tự cảm ứng này là do sự thay đổi của dòng điện xoay chiều, nên nó ngăn cản dòng điện đi qua. Điện trở gây ra bởi hiện tượng tự cảm ứng này được gọi là cảm ứng và được ký hiệu bằng chữ cái x L. Cảm kháng của cuộn dây phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của dòng điện trong cuộn dây và độ tự cảm L của nó: Trong đó X L là điện trở cảm ứng, Ohm; là tần số góc của dòng điện xoay chiều, rad / s; L là độ tự cảm của cuộn dây, G.

Tần số góc ==,

vì thế, .

Điện dung trong mạch điện xoay chiều. Trước khi bắt đầu giải thích, cần nhắc lại rằng có một số trường hợp khi trong mạch điện, ngoài điện trở hoạt động và điện trở cảm ứng, còn có điện trở điện dung. Một thiết bị được thiết kế để tích lũy phí điệnđược gọi là tụ điện. Tụ điện đơn giản nhất là hai dây được ngăn cách bởi một lớp cách điện. Do đó, các dây dẫn, cáp, cuộn dây động cơ, v.v ... đều có điện trở điện dung. Giải thích tiếp theo là hiển thị tụ điện nhiều loại khác nhau và điện dung với mối liên hệ của chúng với mạch điện. Tôi đề nghị xem xét trường hợp khi một điện trở chiếm ưu thế trong mạch điện, và các điện trở hoạt động và cảm ứng có thể bị bỏ qua vì giá trị nhỏ của chúng (Hình 6, a). Nếu mắc tụ điện với mạch điện một chiều thì không có dòng điện chạy qua mạch vì giữa các bản tụ điện có chất điện môi. Nếu điện dung được nối với mạch điện xoay chiều, thì một dòng điện / sẽ chạy qua mạch, gây ra bởi sự sạc lại của tụ điện. Quá trình sạc lại xảy ra do điện áp xoay chiều thay đổi hướng của nó, và do đó, nếu chúng ta kết nối một ampe kế trong mạch này, nó sẽ hiển thị dòng điện nạp và phóng điện của tụ điện. Không có dòng điện chạy qua tụ điện. Cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch có điện dung phụ thuộc vào điện dung của tụ điện Xc và được xác định theo định luật Ôm.

trong đó U là hiệu điện thế của nguồn emf, V; Xs - điện trở điện dung, Ohm; / - cường độ dòng điện, A.

Cơm. 3. Đoạn mạch xoay chiều có điện dung

Đến lượt nó, điện dung được xác định theo công thức

với C là điện dung của tụ điện, F. Tôi đề nghị học sinh xây dựng giản đồ vectơ cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong đoạn mạch có điện dung. Tôi nhắc bạn rằng khi nghiên cứu các quá trình trong mạch điện có điện trở, người ta thấy rằng dòng điện dẫn điện áp một góc φ = 90 °. Sự chuyển pha này của dòng điện và điện áp nên được thể hiện trên biểu đồ sóng. Tôi vẽ đồ thị hình sin điện áp trên bảng (hình 3, b) và hướng dẫn học sinh vẽ độc lập hình sin dòng điện trên hình vẽ, dẫn điện áp một góc 90o.

Điện dung được hiểu là tính chất đặc biệt của phản Dòng điện xoay chiều quan sát thấy trong mạch có điện dung. Đồng thời, điện dung điện trở tụ điện không chỉ phụ thuộc vào các phần tử có trong mạch, mà còn phụ thuộc vào các thông số của dòng điện chạy trong nó (xem hình bên dưới).

Png? X15027 "alt =" (! LANG: Điện dung so với tần số" width="600" height="592">!}

Điện dung so với tần số

Chúng tôi cũng lưu ý rằng tụ điện thuộc loại phần tử phản kháng, mà trên đó không có tổn thất năng lượng trong mạch điện xoay chiều.

Công thức điện dung

Để xác định điện dung trong một mạch cụ thể, bạn sẽ cần xác định các thông số sau:

• Tần số của dòng điện xoay chiều chạy trong mạch;
• Giá trị danh định của điện dung của tụ điện;
• Sự hiện diện trong chuỗi các phần tử vô tuyến khác.

Sau khi tính đến tất cả các yếu tố được liệt kê ở trên, có thể xác định điện dung của tụ điện bằng công thức sau:

Công thức này chỉ ra sự phụ thuộc tỷ lệ nghịch của cảm kháng vào giá trị của điện dung và tần số của điện áp nguồn.

Do tính chất thay đổi này, tụ điện có thể hoạt động trong các mạch phụ thuộc vào tần số sau:

• Thiết bị tích phân và vi phân;
• Chuỗi cộng hưởng của nhiều lớp khác nhau;
• Các phần tử lọc đặc biệt.

Thêm vào đó là khả năng sử dụng tụ điện làm phần tử điều tiết trong mạch dòng điện xoay chiều được tải trên các đơn vị (công suất) mạnh mẽ.

Biểu diễn vector của một chiếc xe tăng

Để hiểu rõ hơn về \ u200b \ u200 điện dung là gì, bạn có thể sử dụng biểu diễn vectơ của các quá trình xảy ra trong tụ điện.

Jpg? .Jpg 600w>

Biểu diễn vectơ

Sau khi nghiên cứu sơ đồ, bạn có thể thấy rằng dòng điện trong mạch tụ điện thay đổi pha với điện áp một góc 90 độ. Từ bản chất tương tác của các đại lượng điện chính, kết luận rằng tụ điện chống lại sự thay đổi hiệu điện thế trên nó.

Điện dung càng lớn, nó sạc đầy điện áp càng chậm (và điện dung càng thấp phần tử đã cho). Kết luận này hoàn toàn trùng khớp với công thức đã đưa ra trước đó.

Thông tin thêm. Khi kiểm tra độ tự cảm có trong mạch dòng điện xoay chiều, người ta nhận thấy dạng ngược lại, khi dòng điện trễ pha thì điện áp thay đổi cùng pha.

Lưu ý rằng trong cả hai trường hợp, sự khác biệt quan sát được trong các tham số pha chỉ ra bản chất phản ứng của điện trở của các phần tử này.

Điện dung

Các đơn vị

Tụ điện, với tư cách là chủ nhân của điện dung, giống về hiệu suất của nó ắc quy ô tô. Tuy nhiên, không giống như pin, điện dung trên nó không tồn tại lâu, điều này được giải thích là do rò rỉ trong chất điện môi và phóng điện cục bộ qua môi trường.

Trong trường hợp này, điện dung (giống như của pin) xác định đặc tính lưu trữ của tụ điện hoặc khả năng giữ năng lượng giữa các bản cực của nó.

Ghi chú! Trong hệ SI, chỉ số này được đo bằng Farads, là một đơn vị đo lường rất lớn.

Trong thực tế, các đơn vị điện dung nhỏ hơn thường được sử dụng nhiều nhất, cụ thể là:

• Picofarads tương ứng với 10-12 Farads (F);
• Nanofarads bằng 10-9F;
• Microfarads (µF), là 10-6 của Farads.

Tất cả các đơn vị tính đa dạng này được chỉ định là "pF", "nF" và "mF", tương ứng.

Ví dụ về tính toán điện dung

Đôi khi các tụ điện được lắp đặt trong các mạch giảm điện áp để có được giá trị điện áp thấp hơn (thay vì máy biến áp hạ bậc).

Nhưng nếu bạn cẩn thận xử lý một bộ chuyển đổi như vậy, bạn hoàn toàn có thể tự lắp ráp nó. Khi tính toán công suất yêu cầu, các cân nhắc sau thường được tính đến:

• Tụ điện mắc nối tiếp với tải được đặc trưng bởi trở kháng, tương tự của điện trở đối với điện dung;
• Chỉ số này tương ứng với một nhánh riêng biệt trong bộ chia điện áp, yếu tố thứ hai của nó là điện trở tải;
• Tỷ lệ điện trở của cả hai nhánh được chọn sao cho điện áp yêu cầu vẫn còn trên tải (ví dụ: 12 Vôn) và toàn bộ phần còn lại của 220 Vôn sẽ được tiêu tán trên chính tụ điện.

Thông tin thêm.Để cải thiện các đặc tính quá độ của mạch phân chia, đôi khi một điện trở khác của điện trở, được gọi là điện trở phóng điện, được nối song song với tụ điện.

Png? X15027 "alt =" (! LANG: Sơ đồ tính điện dung" width="596" height="208">!}

Sơ đồ tính toán điện dung

Trong trường hợp của chúng tôi, dữ liệu sau được chọn:

• Uin = 220 Vôn;
• Uout = 12 Vôn;
• Iload \ u003d 0,1Ampere (dòng điện trong tải được chọn theo hộ chiếu của nó).

Dựa trên chúng, bạn có thể xác định giá trị của điện trở tải:

Rn \ u003d 220 / 0,1 \ u003d 2200 Ohm hoặc 2,2 Kom.

Để tính toán giá trị của điện dung mà 208 Volt còn lại sẽ "rơi", các chỉ số sau được sử dụng:

• Hệ thống = 208 Vôn;
• Iс = 0,1Amp;
• Fnet = 50 Hz.

Sau đó, bạn có thể tính toán điện trở ohmic của tụ điện, đủ để nó có 208 vôn:

Xc = Uc / Ic = 208 / 0,1 = 2080.

Điện dung của tụ điện thu được từ sự phụ thuộc đã xét trước đó:

Dựa trên điều này, chúng tôi nhận được:

Mạng C \ u003d 1 / Xc2 π F \ u003d 1 / 2080x6, 28x50 \ u003d 0,0000015311 Farads hoặc 1,5 microfarads.

Điện trở R lần được chọn là khoảng 10 kΩ trở lên.

Thuộc tính xe tăng

Tại kết nối song song một số tụ điện, điện dung của chúng được thêm vào nhau. Trong trường hợp này, tổng điện dung (theo các công thức đã thảo luận ở trên) giảm. Nếu tất cả các phần tử của tụ điện được mắc nối tiếp thì tổng điện dung của chúng được tính là nghịch đảo của mỗi thành phần.

Ngược lại, điện dung của các phần tử mắc nối tiếp trong trường hợp này tăng lên. Kết luận, chúng ta lưu ý rằng sự thay đổi điện dung và trở kháng như vậy được giải thích bởi các đặc tính của tụ điện có thể tích tụ điện tích trên các bản của nó.

Video

Dòng điện trong vật dẫn liên tục có từ trường và điện trường. Các yếu tố đặc trưng cho sự biến đổi Năng lượng điện từ thành nhiệt, được gọi là điện trở hoạt động (ký hiệu là R). Các đại diện tiêu biểu của điện trở hoạt động là điện trở, đèn sợi đốt, lò điện, v.v.

cảm kháng. Công thức của điện kháng cảm ứng.

Các yếu tố liên quan đến việc chỉ có từ trườngđược gọi là điện cảm. Cuộn dây, cuộn dây và có độ tự cảm. Công thức điện kháng quy nạp:

trong đó L là độ tự cảm.

Điện dung. Công thức điện dung.

Các phần tử liên quan đến sự có mặt của điện trường được gọi là điện dung. Tụ điện có điện dung xếp hàng dài truyền tải điện, v.v. Công thức điện dung:

trong đó C là điện dung.

tổng lực cản. Các công thức tổng trở.

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

Tương tự, tính tổng trở Z cho đoạn mạch có điện trở R hoạt động và điện dung C:

Người tiêu dùng có R hoạt động, L cảm ứng và điện dung C có tổng trở:

Nếu một tụ điện được bao gồm trong mạch DC (lý tưởng - không có tổn thất), thì trong một thời gian ngắn sau khi bật, mạch sẽ chảy hiện tại đang sạc. Sau khi tụ điện được tích điện đến hiệu điện thế tương ứng với hiệu điện thế nguồn thì dòng điện ngắn hạn trong mạch sẽ dừng lại. Do đó, đối với dòng điện một chiều, tụ điện thể hiện mạch hở hoặc điện trở lớn vô hạn.

Nếu mắc tụ điện vào mạch điện xoay chiều thì nó sẽ được tích điện xen kẽ theo một chiều, rồi theo chiều khác.

Trong trường hợp này, một dòng điện xoay chiều sẽ chạy trong mạch. Chúng ta hãy xem xét hiện tượng này chi tiết hơn.

Khi bật, điện áp trên tụ điện bằng không. Nếu bạn bật tụ điện điện xoay chiều mạng, sau đó trong quý đầu tiên của chu kỳ, khi điện áp nguồn sẽ tăng lên (Hình 1), tụ điện sẽ được sạc.

Hình 1. Đồ thị và giản đồ véc tơ của một đoạn mạch xoay chiều chứa điện dung

Khi các điện tích tích tụ trên các bản tụ điện, hiệu điện thế của tụ điện tăng lên. Khi điện áp nguồn đạt cực đại vào cuối chu kì I thì điện tích của tụ điện dừng lại và cường độ dòng điện trong mạch bằng không.

Cường độ dòng điện trong mạch tụ điện có thể được xác định theo công thức:

ở đâu q là điện lượng chạy qua đoạn mạch.

Từ tĩnh điện, người ta biết:

q = C × u C = C × u ,

ở đâu C- điện dung của tụ điện; u- điện áp mạng; u C là hiệu điện thế trên các bản tụ điện.

Cuối cùng, hiện tại, chúng tôi có:

Từ biểu hiện cuối cùng có thể thấy rằng khi tối đa (các vị trí một, trong, d), tôi cũng tối đa. Khi nào (điều khoản b, G trong hình 1), sau đó tôi cũng bằng không.

Trong quý thứ hai của chu kỳ, điện áp nguồn sẽ giảm và tụ điện sẽ bắt đầu phóng điện. Dòng điện trong mạch đổi chiều. Trong nửa khoảng thời gian tiếp theo, điện áp nguồn đổi chiều và tụ điện được nạp lại rồi phóng điện trở lại. Hình 1 cho thấy dòng điện trong mạch có điện dung thay đổi được trước 90 ° so với điện áp trên các bản tụ điện.

So sánh sơ đồ vectorđoạn mạch có độ tự cảm và điện dung, ta thấy độ tự cảm và điện dung ảnh hưởng ngược pha với dòng điện.

Vì chúng ta đã lưu ý ở trên rằng tốc độ thay đổi dòng điện tỷ lệ với tần số góc ω, từ công thức

chúng ta cũng thu được tương tự rằng tốc độ thay đổi điện áp cũng tỷ lệ với tần số góc ω và đối với giá trị dòng điện hiệu dụng, chúng ta có

Tôi= 2 × π × f × C × U .

biểu thị , ở đâu x C triệu tập điện dung, hoặc điện dung kháng. Như vậy chúng ta đã có công thức tính điện dung khi bật điện dung trong mạch điện xoay chiều. Từ đây, dựa vào biểu thức của định luật Ôm, ta có thể mắc cường độ dòng điện đối với đoạn mạch xoay chiều có điện dung là:

Hiệu điện thế trên các bản tụ điện

U C = Tôi C × x C .

Phần điện áp nguồn có trên tụ điện được gọi là điện dung giảm, hoặc thành phần phản kháng của điện áp, và được ký hiệu là U C.

Điện dung x C, cũng như điện kháng quy nạp x L, phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều.

Nhưng nếu điện kháng cảm ứng tăng khi tần số tăng, thì điện kháng điện dung, ngược lại, sẽ giảm.

ví dụ 1 Xác định điện dung của tụ điện 5 uF tại các tần số khác nhauđiện áp. Chúng tôi sẽ tính toán điện dung ở tần số 50 và 40 Hz:

ở tần số 50 Hz:

ở tần số 400 Hz:

Chúng tôi áp dụng công thức cho công suất trung bình hoặc công suất hoạt động cho mạch được đề cập:

P = U × Tôi× cos φ .

Vì dòng điện dẫn điện áp bằng 90 ° trong mạch điện dung,

φ = 90 °; cos φ = 0 .

Cho nên điện năng hoạt động cũng bằng không, nghĩa là trong đoạn mạch như vậy, cũng như trong đoạn mạch có cuộn cảm, không có công suất tiêu thụ.

Hình 2 cho thấy đường cong công suất tức thời trong đoạn mạch có điện dung. Qua hình vẽ có thể thấy rằng trong 1/4 chu kì, một đoạn mạch có điện dung lấy năng lượng từ mạng điện trường của tụ điện.

Hình 2. Đường cong của công suất tức thời trong đoạn mạch có điện dung

Năng lượng tích trữ của tụ điện tại thời điểm điện áp trên nó đi qua cực đại có thể được xác định theo công thức:

Trong một phần tư tiếp theo của chu kỳ, tụ điện được phóng điện vào mạng, tạo cho nó năng lượng đã được tích trữ trước đó.

Trong nửa sau của chu kì, hiện tượng dao động năng lượng lặp lại. Như vậy, trong đoạn mạch có điện dung, giữa mạng và tụ điện chỉ có sự trao đổi năng lượng mà không có tổn hao.

Trong mạch điện xoay chiều, dưới tác dụng của hiệu điện thế biến thiên liên tục thì cường độ dòng điện này thay đổi. Đổi lại, những thay đổi này gây ra sự tạo ra từ trường, từ trường này 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 của dòng điện. Do đó, dòng điện xảy ra dưới sự đối lập liên tục, được gọi là điện kháng cảm ứng.

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

Điện kháng cảm ứng phụ thuộc vào điều gì?

Dưới tác dụng của dòng điện xoay chiều đi qua vật dẫn, xung quanh vật dẫn này hình thành từ trường xoay chiều. Hành động của trường này dẫn đến di chuột trong trình khám phá sức điện động chiều ngược lại, còn được gọi là EMF của hiện tượng tự cảm ứng. Đối lập hoặc Kháng EMF dòng điện xoay chiều gọi là cảm kháng phản kháng.

Giá trị này phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Trước hết, nó bị ảnh hưởng bởi giá trị của dòng điện không chỉ trong dây dẫn của nó, mà còn trong các dây dẫn lân cận. Nghĩa là, sự gia tăng điện trở và thông lượng rò rỉ xảy ra khi khoảng cách giữa các dây pha tăng lên. Đồng thời, giảm ảnh hưởng của các dây lân cận.

Có một thứ gọi là điện trở cảm ứng tuyến tính, được tính theo công thức: X0 \ u003d ω x (4,61g x (Dav / Rpr) + 0,5μ) x 10-4 \ u003d X0 '+ X0' ', trong đó ω là tần số góc, μ - độ từ thẩm, Dav - khoảng cách trung bình hình học giữa các pha của đường dây tải điện và Rpr - bán kính của dây.

Các giá trị X0 'và X0' 'là hai thành phần của điện trở cảm ứng tuyến tính. Đầu tiên trong số chúng X0 'là điện trở cảm ứng ngoài, chỉ phụ thuộc vào từ trường ngoài và kích thước của đường truyền. Một giá trị khác - X0 '' là sức đề kháng nội bộ, phụ thuộc vào từ trường bên trong và độ từ thẩm μ.

Trên đường dây điện điện cao thế 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 dẫn, điều này có thể làm giảm điện kháng cảm ứng khoảng 19%. Người ta dùng ba dây dẫn ở hiệu điện thế 500 kV - cảm kháng có thể giảm đi 28%. Điện áp 750 kV cho phép phân pha thành 4-6 dây dẫn, giúp giảm điện trở khoảng 33%.

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

Cảm kháng trong mạch điện xoay chiều

Một trong những đặc điểm chính của mạch điện là điện trở, có thể hoạt động hoặc phản kháng. Đại diện tiêu biểu kháng chiến tích cựcđược xem xét người tiêu dùng bình thường- đèn, sợi đốt, điện trở, cuộn dây đốt nóng và các phần tử khác trong đó điện

Phản kháng bao gồm các điện trở cảm ứng và điện dung nằm trong các bộ chuyển đổi công suất trung gian - cuộn dây cảm ứng và tụ điện. Các cài đặt này trong không thất bạiđược tính đến khi thực hiện các phép tính khác nhau. Ví dụ, để xác định tổng sức đề khángđoạn dây chuyền ,. Việc bổ sung được thực hiện về mặt hình học, nghĩa là cách vector, bằng cách dựng một tam giác vuông. Trong đó, cả hai chân vừa là kháng lực, vừa là cạnh huyền đầy. Chiều dài của mỗi chân tương ứng với giá trị hiệu dụng của một lực cản cụ thể.

Lấy ví dụ, xét bản chất của cảm kháng trong đoạn mạch xoay chiều đơn giản nhất. Nó bao gồm một nguồn điện có EMF (E), một điện trở là thành phần tích cực (R) và một cuộn dây có độ tự cảm (L). Xuất hiện hiện tượng cảm kháng dưới tác dụng của cảm ứng tự cảm EMF (Es) trong các cuộn dây. Suất điện động cảm ứng tăng phù hợp với độ tự cảm của đoạn mạch tăng và giá trị của cường độ dòng điện chạy qua đoạn mạch.

Do đó, định luật Ôm đối với mạch điện xoay chiều như vậy sẽ có dạng: E ​​+ Esi \ u003d I x R. Hơn nữa, sử dụng công thức tương tự, bạn có thể xác định giá trị của cảm ứng tự lực: Esi \ u003d -L ​​x Ipr, trong đó Ipr là đạo hàm của dòng điện theo thời gian. Dấu trừ có nghĩa là chiều ngược lại của Esi đối với giá trị thay đổi của dòng điện. Vì những thay đổi như vậy xảy ra liên tục trong mạch dòng điện xoay chiều, nên có sự phản đối hoặc kháng cự đáng kể từ Yesi. Tại DC sự phụ thuộc này bị thiếu và tất cả các nỗ lực kết nối một cuộn dây vào một mạch điện như vậy sẽ dẫn đến đoản mạch bình thường.

Để vượt qua EMF của hiện tượng tự cảm ứng, nguồn điện phải tạo ra sự chênh lệch tiềm năng như vậy tại các đầu cuối cuộn dây để nó có thể bù ít nhất một cách tối thiểu cho điện trở của Esi (Ucat \ u003d -Esi). Vì cường độ dòng điện xoay chiều trong mạch tăng dẫn đến từ trường tăng, sinh ra trường xoáy làm dòng điện ngược chiều trong cuộn cảm tăng. Kết quả là, một sự lệch pha xảy ra giữa dòng điện và điện áp.

Cuộn dây điện kháng cảm ứng

Cuộn cảm thuộc loại linh kiện thụ động được sử dụng trong mạch điện. Nó có thể lưu trữ điện bằng cách biến nó thành từ trường. Đây là chức năng chính của nó. Một cuộn cảm về các 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 vật dẫn mang dòng điện. Đổi lại, nó được liên kết với sức điện động, chống lại điện áp xoay chiều và dòng điện trong cuộn dây. Tài sản này và có điện trở cảm ứng ngược dòng với điện kháng điện dung của tụ điện. Có thể tăng độ tự cảm của cuộn dây khi tăng số vòng dây.

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

Dòng điện hình sin xoay chiều chạy qua cuộn dây dẫn đến điện áp hình sin xoay chiều, hay emf. Kết quả là xảy ra phản ứng 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.