Een van de beroemde wetten met betrekking tot elektriciteit is de 'wet van Ohm'. De wet van Ohms geeft een empirische relatie die de geleidbaarheid van verschillende elektrisch geleidende materialen. Volgens deze wet is de stroom die in een geleider vloeit recht evenredig met de spanning over de geleider, met weerstand als een evenredigheidsconstante. Hier zijn de stroomeenheden Ampère, de eenheden van de spanning worden weergegeven in volt en de eenheden van weerstand zijn ohm. In de natuurkunde wordt deze wet meestal ook gebruikt om naar verschillende generalisaties van de wet te verwijzen, zoals in vectorvorm in elektromagnetica. Evenzo bij het werken met AC smoorspoelen , wordt de ohm-wet gebruikt, waarbij weerstand wordt aangeduid als 'inductieve reactantie' in plaats van 'weerstand'.
Wat is inductieve reactantie?
Wanneer spanning wordt aangelegd op een inductor, wordt een stroom geïnduceerd over het inductorcircuit. Deze stroom wordt echter niet onmiddellijk gegenereerd, maar groeit snel, bepaald door de zelf-geïnduceerde waarden van de inductor. De geïnduceerde stroom wordt beperkt door de weerstandselementen die aanwezig zijn in de inductorspoelwikkelingen. Hier hangt de hoeveelheid weerstand af van de verhouding tussen de aangelegde spanning en de geïnduceerde stroom, zoals vermeld in de wet van Ohm.
De onderstaande afbeelding is een inductorcircuit dat wordt gebruikt om de inductieve reactantie te berekenen.
Inductieve reactie
Wanneer de inductor echter op het wisselstroomcircuit is aangesloten, gedraagt de stroom zich anders. Hier wordt de sinusvormige voeding gebruikt. Daarom treedt een faseverschil op tussen spannings- en stroomgolfvorm. Nu, wanneer AC-voeding wordt gebruikt voor de inductorspoel, moet de stroom naast de inductantie van de spoel ook worden geconfronteerd met oppositie van de frequentie van de AC-golfvorm. Deze weerstand waarmee de stroom in de inductor wordt geconfronteerd terwijl deze in een wisselstroomcircuit is aangesloten, wordt 'inductieve weerstand' genoemd.
Verschil tussen inductie en reactantie
Inductantie is het vermogen van een materiaal om er een spanning in op te wekken wanneer er een verandering in de stroom die erin vloeit. Het symbool voor inductie is 'L'. Terwijl, reactantie is het eigendom van elektrische materialen die de verandering in stroom tegengaan. De reactantie-eenheden zijn 'Ohm's' en worden aangeduid met het symbool 'X' om het te onderscheiden van normale weerstand.
Reactantie werkt op dezelfde manier als elektrische weerstand maar in tegenstelling tot weerstand, dissipeert reactantie vermogen niet als warmte. Het slaat de energie eerder op als een reactantiewaarde en stuurt deze terug naar het circuit. Een ideale inductor heeft geen weerstand, terwijl een ideale weerstand geen reactantie heeft.
Afleiding van inductieve reactantieformule
Inductieve reactantie is de term die verband houdt met wisselstroomcircuits. Het is tegen de stroom van stroom in wisselstroomcircuits. In een AC inductieve schakeling vanwege faseverschil, 'LAGS' de stroomgolfvorm de toegepaste spanningsgolfvorm met 90 graden. Dat wil zeggen dat als de spanningsgolfvorm 0 graden is, de stroomgolfvorm -90 graden is.
In een inductief circuit wordt de inductor over de wisselspanningsvoeding geplaatst. De zelfgeïnduceerde emf in de inductor neemt toe en af met de toename en afname van de frequentie van de voedingsspanning. Zelfgeïnduceerde emf is recht evenredig met de snelheid van stroomverandering in de inductorspoel. De grootste verandering treedt op wanneer de golfvorm van de voedingsspanning overgaat van de positieve halve cyclus naar een negatieve halve cyclus of vice versa.
In een inductief circuit blijft de stroom achter op de spanning. Dus als de spanning 0 graden is, is de stroom -90 graden met betrekking tot de spanning. Daarom, wanneer sinusoïdale golfvormen worden beschouwd, spanningsgolfvorm VL.kan worden geclassificeerd als een sinusgolf en stroomgolfvorm IL.als een negatieve cosinusgolf.
Stroom op een punt kan dus worden gedefinieerd als:
ikL.= Ikmax. hoogtezonde (ωt - 900), φω is in radialen en ‘t’ in seconden
De verhouding tussen spanning en stroom in het inductieve circuit geeft de waarde van inductieve reactantie XL.
Dus XL.= VL./ IkL.ohm = ωL = 2πfL ohm
Hier is L de inductantie, f is de frequentie en 2πf = ω
Uit deze afleiding kan worden afgeleid dat de inductieve reactantie recht evenredig is met de frequentie ‘f’ en de inductantie ‘L’ van de inductor. Met een toename van de frequentie van de spanning of de inductantie van de spoel, neemt de algehele reactantie van het circuit toe. Naarmate de frequentie toeneemt tot oneindig, neemt de inductieve reactantie ook toe tot oneindig, vergelijkbaar met een open circuit. Voor een dip in frequentie naar nul, neemt de inductieve reactantie ook af tot nul, vergelijkbaar met een kortsluiting.
Symbool
Inductieve reactantie is de weerstand waarmee de stroom in de inductor wordt geconfronteerd wanneer AC-spanning wordt geleverd. De eenheden zijn vergelijkbaar met eenheden van weerstand. Het symbool van inductieve reactantie is “XL.Omdat de stroom 90 graden achterblijft ten opzichte van de spanningsinductor, kan de andere gemakkelijk worden berekend door de waarde voor een van de grootten te hebben. Als de spanning bekend is, kan door de negatieve 90-graden verschuiving van de spanningsgolfvorm de stroomgolfvorm worden afgeleid.
Voorbeeld
Laten we eens kijken naar een voorbeeld om de inductieve reactantie te berekenen.
Een inductor met inductantie 200mH en nulweerstand is aangesloten over een 150V-voedingsspanning. De frequentie van de voedingsspanning is 60Hz. Bereken de inductieve reactantie en de stroom die door de inductor vloeit
Inductieve reactantie
XL.= 2πfL
= 2π × 50 × 0,20
= 76,08 ohm
Actueel
ikL.= VL./ XL.
= 150 / 76,08
= 1,97 A
In elektrische en elektronische circuits wordt de term ‘reactantie’ regelmatig gebruikt voor inductor- en condensatorcircuits. Een toename van de reactantiewaarde in deze circuits leidt tot een afname van de stroom eroverheen. Inductieve reactantie zorgt ervoor dat spanning en stroom uit fase gaan. In elektrische energiesystemen beperkt dit de vermogenscapaciteit van AC-transmissielijnen. Hoewel in dergelijke situaties nog steeds stroom vloeit, zullen transmissielijnen worden verwarmd en zal er geen effectieve krachtoverdracht zijn. Het is dus belangrijk om de inductieve reactantie van de circuits te bewaken. Wat is het faseverschil tussen spannings- en stroomgolfvormen voor het inductorcircuit?
