Üks kuulsamaid elektriga seotud seadusi on “Ohmi seadus”. Ohmi seadus annab empiirilise seose, mis kirjeldab juhtivus erinevatest elektrit juhtivatest materjalidest. Selle seaduse kohaselt on juhis voolav vool otseselt proportsionaalne juhi kogu pingega, kusjuures takistus on proportsionaalsuse konstant. Siin on voolu ühikud Ampere, pinge ühikud on antud voltides ja takistuse ühikud on Ohmid. Füüsikas kasutatakse seda seadust tavaliselt ka seaduse erinevatele üldistustele viitamiseks, näiteks elektromagnetilises vektorvormis. Samamoodi AC-ga töötades induktiivpoolid , kasutatakse oomi seadust, kus takistust nimetatakse vastupanu asemel induktiivseks reaktsiooniks.
Mis on induktiivne reaktsioon?
Kui induktiivpoolile rakendatakse pinget, indutseeritakse induktori vooluahelas vool. Kuid see vool ei teki koheselt, vaid kasvab kiirusel, mis on määratud induktori enda tekitatud väärtustega. Indutseeritud voolu piiravad induktiivpooli mähistes esinevad takistuselemendid. Siin sõltub takistuse suurus rakendatud pinge ja indutseeritud voolu suhtest, nagu on mainitud Ohmi seaduses.
Alloleval joonisel on induktiivahel, mida kasutatakse induktiivse reaktantsi arvutamiseks.
Induktiivne reaktsioon
Kui induktiivpool on ühendatud vahelduvvooluahelaga, käitub voolu vool erinevalt. Siin kasutatakse siinusvarustust. Seega tekib faasi erinevus pinge ja voolu lainekuju vahel. Nüüd, kui induktiivpooli jaoks kasutatakse vahelduvvoolu toiteallikat, peab lisaks mähise induktiivsusele ka vool olema silmitsi vahelduvvoolu lainekuju sagedusega. Seda takistust, millega induktoris olev vool silmitsi seisab, kui see on ühendatud vahelduvvooluahelasse, nimetatakse 'induktiivtakistuseks'.
Induktiivsuse ja reaktsiooni erinevus
Induktiivsus on materjali võime tekitada selles pinget, kui selle sees on vooluvoolu muutus. Induktiivsuse sümbol on “L”. Arvestades, et reaktants on elektrimaterjalide omadus, mis on vastu voolu muutumisele. Reaktantsusühikud on “Ohm” ja seda tähistatakse sümboliga “X”, et eristada seda normaalsest takistusest.
Reaktsioon toimib sarnaselt elektritakistus kuid erinevalt takistusest ei hajuta reaktants võimsust soojusena. Pigem salvestab see energia reaktantsväärtusena ja tagastab selle vooluringi. Ideaalsel induktoril on nulltakistus, samal ajal kui ideaalse takisti reaktants on null.
Induktiivse reaktsiooni valemi tuletamine
Induktiivne reaktants on vahelduvvooluahelatega seotud termin. See on vastu voolu voolule vahelduvvooluahelates. Vahelduvvoolu induktiivahelas faaside erinevuse tõttu rakendab voolu lainekuju rakendatud pinge lainekuju 90 kraadi võrra, st kui pinge lainekuju on 0 kraadi, siis praegune lainekuju on -90 kraadi.
Induktiivses ahelas asetatakse induktor üle vahelduvvoolu toiteallika. Ise indutseeritud emf induktiivpoolis suureneb ja väheneb koos toitepinge sageduse suurenemise ja vähenemisega. Ise indutseeritud emf on otseselt proportsionaalne voolu muutuse kiirusega induktorpoolis. Suurim muutuste kiirus toimub siis, kui toitepinge lainekuju ületab positiivse pooltsükli negatiivsesse pooltsüklisse või vastupidi.
Induktiivses ahelas jääb vool pingest maha. Niisiis, kui pinge on 0 kraadi, on vool pinge suhtes -90 kraadi. Seega, kui arvestada sinusoidaalseid lainekujusid, on pinge lainekuju VLsaab klassifitseerida siinuslaineks ja voolu I vormiksLnegatiivse koosinuslainena.
Seega saab voolu ühes punktis määratleda järgmiselt:
MinaL= Minamax. patt (ωt - 900), φω on radiaanides ja ‘t’ sekundites
Induktiivse vooluahela pinge ja voolu suhe annab induktiivse reaktantsi X väärtuseL
Seega XL= VL/ ILoomi = ωL = 2πfL oomi
Siin on L induktiivsus, f on sagedus ja 2πf = ω
Selle tuletise põhjal on näha, et induktiivne reaktants on otseselt proportsionaalne induktiivpooli sageduse ‘f’ ja induktiivsusega ‘L’. Mähise pinge või induktiivsuse kasvu korral suureneb vooluahela üldine reaktants. Kui sagedus kasvab lõpmatuseni, suureneb induktiivne reaktants ka lõpmatuseni, toimides sarnaselt avatud ahelaga. Nullini langemise korral väheneb ka induktiivne reaktants nullini, toimides sarnaselt lühisega.
Sümbol
Induktiivne reaktants on takistus, millega voolu vool induktoris kokku puutub, kui vahelduvpinge on varustatud. Selle ühikud on sarnased vastupanu ühikutega. Induktiivse reaktantsi sümbol on „XL“. Kuna voolutugevus pinge induktiivpooli suhtes jääb 90 kraadi kaugusele, saab kummagi suuruse väärtuse abil hõlpsasti arvutada teise. Kui pinge on teada, saab pinge lainekuju negatiivse 90-kraadise nihke abil tuletada praeguse lainekuju.
Näide
Vaatame näidet induktiivse reaktantsi arvutamiseks.
Induktiivsus 200mH induktiivsusega ja nulltakistusega on ühendatud üle 150v pingeallika. Pinge toitesagedus on 60Hz. Arvutage induktiivreaktants ja induktorit läbiv vool
Induktiivne reaktsioon
XL= 2πfL
= 2π × 50 × 0,20
= 76,08 oomi
Praegune
MinaL= VL/ XL
= 150 / 76,08
= 1,97 A
Elektri- ja elektroonikaahelates kasutatakse terminit „reaktants” regulaarselt induktori- ja kondensaatorahelates. Reaktantsuse väärtuse suurenemine nendes ahelates viib nende voolu vähenemiseni. Induktiivne reaktants põhjustab pinge ja voolu faasivälise väljumise. Elektrisüsteemides piirab see vahelduvvoolu ülekandeliinide võimsust. Kuigi sellistes olukordades voolab endiselt vool, kuid ülekandeliinid kuumenevad ja tõhusat jõuülekannet ei toimu. Niisiis on oluline jälgida ahelate induktiivset reaktanssi. Mis on faaside vahe induktori vooluahela pinge ja voolu vahel?
