Индуктивности

June 26, 2010 by admin Комментировать »

Таким же свойством реактивного сопротивления в цепи переменного тока обладают индуктивности — хотя они по всему противоположны конденсато­рам. Мы не будем здесь рассматривать индуктивности подробно по простой причине — в обычной схемотехнике (кроме радиочастотной, а в настоящее время уже и там) индуктивностей в основном стараются избегать, и исполь­зуют лишь в трансформаторах и еще разве что в фильтрах для защиты от по­мех. Но вкратце все же рассмотрим их свойства.

Простейшая индуктивность — катушка из провода, а если ее намотать на ос­нову из ферромагнитного материала, то ее индуктивные свойства значитель­но улучшатся. Индуктивности очень сложно делать автоматизированным способом, кроме самых простых (не говоря уж об их включении в состав микросхем), и это одна из причин того, почему их стараются не использовать в массовой аппаратуре.

Измеряют индуктивность в генри (Гн), по имени выдающегося американско­го физика Джозефа Генри (1797—1878). Стандартные индуктивности со зна­чениями порядка микро- и миллигенри выпускаются промышленно, и внеш­не похожи на резисторы, точно так же маркируются цветным кодом, но обычно они покрашены в светло-зелено-голубой цвет.

Если конденсатор для постоянного тока представляет собой разрыв цепи, то индуктивность, наоборот, — нулевое сопротивление. С ростом частоты пе­ременного тока реактивное сопротивление индуктивности растет (у конден­сатора, напомним, падает). Реактивное сопротивление индуктивности вели­чиной L (Гн) можно вычислить по формуле: Ri = 2nf L.

Так как мы уже знаем, что любой перепад напряжения есть импульс высокой частоты, то попытка разорвать (или наоборот, соединить) цепь, содержащую индуктивность, приводит к неожиданным последствиям. Из курса физики известно, что после разрыва цепи за счет самоиндукции ток продолжает не­которое время течь в витках катушки, а так как сопротивление цепи стано­вится бесконечно велико и течь ему некуда, то на индуктивности возникает большой (тем больший, чем больше величина индуктивности и чем меньше ее активное сопротивление, то есть чем она ближе к идеалу) выброс напря­жения, в полном соответствии с законом Ома. Этот эффект, например, при­водит к выбросам напряжения на фронтах прямоугольных импульсов в схе­мах с использованием быстродействующих компонентов. Мы еще вспомним об этом явлении, когда будем говорить о реле в главе 7.

Ток в цепи, содержащей индуктивность, отстает от напряжения на 902" (для конденсатора ток, наоборот, опережает напряжение), но результат оказыва­ется аналогичным: чистая индуктивность, включенная последовательно с на­грузкой, не потребляет энергии в цепи переменного тока, хотя ток в цепи бу­дет зависеть от величины индуктивности. Только эффект этот проявляется обратно случаю с конденсатором: ток в цепи с индуктивностью падает с уве­личением частоты (у конденсатора, как мы видели, он увеличивается), а для постоянного тока индуктивность представляет собой нулевое сопротивление. Для того чтобы получить эффект, близкий к расчетному, активное сопротив­ление индуктивности (то есть ее сопротивление постоянному току) должно быть как можно ближе к нулю, что на практике достичь довольно сложно.

Это другая причина того, что индуктивности очень не любят — их характе­ристики гораздо дальше от идеала, чем для резисторов и конденсаторов. Но надо помнить, что любой проводник всегда наделен этими тремя свойства­ми — то есть в небольшой степени является и резистором, и конденсатором и индуктивностью. Эти мелочи могут иногда сыграть довольно неожиданную роль в разных схемах.

В силу указанных причин при наличии реактивной нафузки в цепи переменного тока полезная мощность (в нагрузке) может отличаться от величины произведе­ния потребляемого тока на напряжение — она всегда меньше. Поэтому в элек­тротехнике различают реактивную мощность, выраженную в вольт-амперах, и активную мощность в ваттах, а отношение их называют коэффициентом мощно­сти. Другое его общепринятое название — «косинус фи», потому что коэффици­ент мощности есть не что иное, как С08(ф), где ф есть угол фазового сдвига то­ка относительно напряжения. При постоянном токе, а также в случае чисто активной нафузки этот угол равен нулю, потому коэффициент мощности равен 1. В другом предельном случае — когда нафузка чисто реактивная — коэффици­ент мощности равен 0. В реальных цепях с электродвигателями или, скажем, мощными вторичными импульсными источниками питания (офис с большим ко­личеством компьютеров) в качестве потребителей, коэффициент мощности мо­жет лежать в пределах 0,6—0,95. Следует подчеркнуть, что коэффициент мощ­ности— это не КПД, как можно себе вообразить. Разница между вольт-амперами и ваттами никуда не теряется в физическом смысле, она всего лишь приводит к таким неприятным последствиям, как увеличение потерь в проводах, о котором мы упоминали (потери пропорциональны именно вольт-амперам), а также к возникновению разбаланса между фазами трехфазной промышленной сети, в результате чего через нулевой, обычно более тонкий, чем все остальные, провод начинают протекать значительные токи.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты