indutor AC

Considere um circuito contendo um indutor e suponha que a resistência do circuito, incluindo o fio da bobina, seja tão pequena que possa ser desprezada. Nesse caso, conectar a bobina a uma fonte de corrente contínua resultaria em um curto-circuito, no qual, como se sabe, a corrente no circuito seria muito grande.

A situação é diferente quando a bobina está conectada a uma fonte CA. Neste caso, não ocorre curto-circuito. Isso mostra. O que um indutor resiste à corrente alternada que passa por ele.

Qual é a essência dessa resistência e como ela é condicionada?

Para responder a esta pergunta, lembre-se fenômeno de auto-indução… Qualquer mudança na corrente na bobina faz com que uma EMF de auto-indução apareça nela, o que impede uma mudança na corrente. O valor de EMF de auto-indução é diretamente proporcional a o valor da indutância da bobina e a taxa de variação da corrente nele. Mas desde corrente alternada muda continuamente A radiação eletromagnética para auto-indução que aparece continuamente na bobina cria resistência à corrente alternada.

Para entender os processos que ocorrem em circuitos de corrente alternada com o indutor, veja o gráfico.A Figura 1 mostra linhas curvas que caracterizam, respectivamente, a marca no circuito, a tensão na bobina e a fem de auto-indução nela ocorrendo. Vamos nos certificar de que as construções feitas na figura estão corretas.

Circuito AC com um indutor

A partir do momento t = 0, ou seja, desde o momento inicial de observação da corrente, ela começa a aumentar rapidamente, mas conforme se aproxima de seu valor máximo, a taxa de aumento da corrente diminui. No momento em que a corrente atingiu seu valor máximo, a taxa de sua variação momentaneamente tornou-se igual a zero, ou seja, a variação da corrente parou. Então a corrente inicialmente começou devagar e depois diminuiu rapidamente e, após o segundo quarto do período, caiu para zero. A taxa de variação da corrente durante este trimestre do período, aumentando desde o marcador, atinge o valor mais alto quando a corrente se torna igual a zero.

Figura 2. A natureza das mudanças na corrente ao longo do tempo, dependendo da magnitude da corrente

Pelas construções da Figura 2, pode-se observar que quando a curva de corrente passa pelo eixo do tempo, a corrente aumenta em um curto período de tempo T mais do que no mesmo período de tempo em que a curva de corrente atinge seu pico.

Portanto, a taxa de variação da corrente diminui à medida que a corrente aumenta e aumenta à medida que a corrente diminui, independentemente da direção da corrente no circuito.

É óbvio que a fem da auto-indutância na bobina deve ser maior quando a taxa de variação da corrente é maior e diminuir para zero quando a variação cessa. De fato, no gráfico, a curva EMF de auto-indução eL no primeiro trimestre do período, partindo do valor máximo, caiu para zero (ver Fig. 1).

Durante o próximo trimestre do período, a corrente do valor máximo diminui para zero, mas a taxa de sua mudança aumenta gradualmente e é maior no momento em que a corrente é igual a zero. Consequentemente, o EMF da auto-indução durante este trimestre do período, aparecendo novamente na bobina, aumenta gradativamente e acaba sendo um máximo até que a corrente se torne igual a zero.

No entanto, a direção da fem de auto-indução mudou na direção oposta, pois o aumento da corrente no primeiro trimestre do período foi substituído no segundo trimestre por sua diminuição.

Circuito com indutância

Continuando ainda mais a construção da curva de EMF de auto-indução, estamos convencidos de que durante o período de mudança de corrente na bobina e EMF de auto-indução nela completará um período completo de sua mudança. Sua direção é determinada lei de Lenz: com o aumento da corrente, a fem da autoindução será direcionada contra a corrente (primeiro e terceiro trimestre do período), e com a diminuição da corrente, ao contrário, coincide com ela na direção ( segundo e quarto trimestre do período).

Portanto, o EMF de auto-indução causado pela própria corrente alternada impede que ela aumente e, ao contrário, a mantém ao descer.

Passemos agora ao gráfico da tensão da bobina (ver Fig. 1). Neste gráfico, a onda senoidal da tensão terminal da bobina é mostrada igual e oposta à onda senoidal da fem de auto-indutância. Portanto, a tensão nos terminais da bobina em qualquer instante de tempo é igual e oposta à EMF da auto-indução que surge nela. Essa tensão é criada por um alternador e vai extinguir a ação no circuito de auto-indução EMF.

Portanto, em um indutor conectado a um circuito CA, a resistência é criada quando a corrente flui. Mas como essa resistência eventualmente induz a indutância da bobina, ela é chamada de resistência indutiva.

A resistência indutiva é indicada por XL e é medida, como uma resistência, em ohms.

A resistência indutiva do circuito é tanto maior, quanto maior frequência da fonte atualalimentação do circuito e maior indutância do circuito. Portanto, a resistência indutiva de um circuito é diretamente proporcional à frequência da corrente e à indutância do circuito; é determinado pela fórmula XL = ωL, onde ω — frequência circular determinada pelo produto 2πe… — indutância do circuito em n.

lei de ohm para um circuito CA contendo uma resistência indutiva soa Assim: a quantidade de corrente é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência indutiva de NSi, ou seja, I = U / XL, onde I e U são os valores efetivos de corrente e tensão, e xL é a resistência indutiva do circuito.

Considerando os gráficos da mudança de corrente na bobina. EMF de auto-indução e tensão em seus terminais, prestamos atenção ao fato de que a mudança neles vValores não coincidem no tempo. Em outras palavras, as sinusóides EMF de corrente, tensão e auto-indução acabaram sendo deslocadas no tempo uma em relação à outra para o circuito em consideração. Na tecnologia CA, esse fenômeno é comumente chamado de mudança de fase.

Se duas grandezas variáveis ​​mudam de acordo com a mesma lei (no nosso caso senoidais) com os mesmos períodos, atingem simultaneamente seu valor máximo nas direções direta e inversa e também diminuem simultaneamente para zero, então essas grandezas variáveis ​​têm as mesmas fases ou, como se costuma dizer, jogo em fase.

Como exemplo, a Figura 3 mostra as curvas de corrente e tensão com correspondência de fase. Sempre observamos tal correspondência de fase em um circuito CA que consiste apenas em resistência ativa.

No caso em que o circuito contém resistência indutiva, fases de corrente e tensão, como visto na Fig. 1 não coincidem, ou seja, há um deslocamento de fase entre essas variáveis. A curva de corrente, neste caso, parece estar atrasada em relação à curva de tensão em um quarto do período.

Portanto, quando um indutor é incluído em um circuito CA, ocorre uma mudança de fase entre a corrente e a tensão no circuito, e a corrente está atrasada em relação à tensão em fase em um quarto do período... Isso significa que a corrente máxima ocorre um quarto do período após atingir a tensão máxima.

O EMF da auto-indução está em antifase com a tensão da bobina, ficando atrás da corrente em um quarto do período. Neste caso, o período de mudança da corrente, a tensão, bem como o EMF do a auto-indução não muda e permanece igual ao período de mudança da tensão do gerador que alimenta o circuito. A natureza senoidal da mudança nesses valores também é preservada.

Figura 3. Correspondência de fase de corrente e tensão em um circuito de resistência ativa

Vamos agora entender a diferença entre uma carga de alternador com resistência ativa e uma carga com sua resistência indutiva.

Quando um circuito CA contém apenas uma resistência ativa, a energia da fonte de corrente é absorvida na resistência ativa, aquecendo o fio.

Quando o circuito não contém resistência ativa (normalmente a consideramos zero), mas consiste apenas na resistência indutiva da bobina, a energia da fonte de corrente é gasta não no aquecimento dos fios, mas apenas na criação de um EMF de auto-indução , ou seja, torna-se a energia do campo magnético ... A corrente alternada, porém, muda constantemente tanto em magnitude quanto em direção e, portanto, campo magnético a bobina está mudando continuamente no tempo com a mudança atual. Durante o primeiro trimestre do período, quando a corrente está aumentando, o circuito recebe energia da fonte de corrente e a armazena no campo magnético da bobina. Mas assim que a corrente, tendo atingido seu máximo, começa a diminuir, ela é mantida à custa da energia armazenada no campo magnético da bobina pela fem de auto-indução.

Portanto, a fonte de corrente, tendo dado parte de sua energia ao circuito no primeiro quarto do período, a recebe de volta da bobina no segundo quarto, que atua como uma espécie de fonte de corrente. Em outras palavras, um circuito CA contendo apenas resistência indutiva não consome energia: neste caso, há uma flutuação de energia entre a fonte e o circuito. A resistência ativa, ao contrário, absorve toda a energia transferida para ela da fonte de corrente.

Um indutor, ao contrário de uma resistência ôhmica, é considerado inativo em relação a uma fonte CA, ou seja, reativo... Portanto, a resistência indutiva da bobina também é chamada de reatância.

Curva de aumento de corrente ao fechar um circuito contendo uma indutância - transitórios em circuitos elétricos.

Anteriormente neste tópico: Eletricidade para manequins / Fundamentos da engenharia elétrica

O que os outros estão lendo?

# 1 Postado por: Alexander (4 de março de 2010 17:45)

   
a corrente está em fase com a fem do gerador? E seu valor diminui?

#2 escreveu: administrador (7 de março de 2010 16h35)

   
Em um circuito CA que consiste apenas em resistência ativa, as fases de corrente e tensão coincidem.
       

# 3 escreveu: Alexander (10 de março de 2010 09:37)

   
Por que a tensão é igual e oposta à FEM da autoindução, afinal, no momento em que a FEM da autoindução é máxima, a FEM do gerador é igual a zero e não pode gerar essa tensão? De onde vem (a tensão)?

* Em um circuito com apenas um indutor que não possui resistência ativa, a corrente que flui pelo circuito está em fase com a fem do gerador (a fem que depende da posição do quadro (em um gerador comum), não da tensão do gerador)?