Индуктивность как элемент электрической цени. Основные соотношения. Особенности стационарного и установившегося синусоидального режимов в индуктивности

Индуктивность (рис. 1.3) — элемент, запасающий электрическую энергию в магнитном ноле. Запасенная энергия при соответствующих условиях может быть полностью возвращена источнику. Идеальная индуктивность — только накопитель энергии, свойствами необратимого потребления энергии не обладает.

Индуктивность — элемент, запасающий энергию в магнитном поле

Рис. 1.3. Индуктивность — элемент, запасающий энергию в магнитном поле

При выбранных на рис. 1.3 положительных направлениях напряжение п ток в индуктивности связаны соотношением

т.е. разность потенциалов на индуктивном элементе пропорциональна быстроте изменения тока во времени. Величина индуктивности L выступает как коэффициент пропорциональности между uL и di/dt. Если L = const, т.е. не зависит от протекающего тока, индуктивность называется линейной. Разность потенциалов на индуктивности возникает только в случае из-

di

менения тока во времени (когда — ^ 0). Поэтому в стационарном режиме под действием постоянных источников, когда i(t) = const, индуктивность проявляет себя как проводник нулевого сопротивления, называемый короткозамкнутой перемычкой — к.з. (рис. 1.4).

В стационарном режиме (г = const) индуктивность проявляет себя как короткозамкнутая перемычка

Рис. 1.4. В стационарном режиме (г = const) индуктивность проявляет себя как короткозамкнутая перемычка

Если в индуктивности протекает синусоидальный ток г(?) = /msin со/, напряжение на индуктивности равно

Вывод. Напряжение на индуктивности — гармоническая функция той же частоты, что и ток. Но фаза синусоидального напряжения на индуктивности превышает фазу тока на 90°. Кривая напряжения проходит через ноль на четверть периода раньше (рис. 1.5, а).

Амплитуды напряжения и тока в индуктивности связаны соотношением

его можно трактовать как закон Ома, причем роль сопротивления выполняет величина XL = ыЬ, называемая индуктивным сопротивлением. Индук-

Синусоидальный режим в индуктивности

Рис. 1.5. Синусоидальный режим в индуктивности:

а — в синусоидальном режиме напряжение на индуктивности опережает по фазе ток на 90°; б — индуктивное сопротивление X, = соL пропорционально частоте со

тивное сопротивление зависит от частоты (рис. 1.5, б), а именно: при со —? 0 Xj —> 0, а при со “* °° XL —* °°. Поэтому в инженерной практике при качественном анализе схем на низких частотах (со —? 0) индуктивности закорачивают, а на высоких частотах (со —? °°) — обрывают.

Реальная катушка обладает, наряду с индуктивными свойствами, резистивными потерями. Поэтому простейшая схема замещения реальной катушки содержит два идеальных элемента: индуктивность и резистор. Возможны как последовательная, так и параллельная схемы замещения катушки. На рис. 1.6 изображен последовательный вариант, включающий индуктивность Ьэ и резистор R3.

Простейшая схема замещения реальной катушки индуктивности

Рис. 1.6. Простейшая схема замещения реальной катушки индуктивности

При синусоидальном режиме для характеристики соотношения между индуктивным соЬэ и резистивным R3 сопротивлениями катушки вводится понятие добротности

Согласно определению Q{ безразмерная величина, которая зависит от частоты. Для применяемых в инженерной практике высокодобротных катушек на частотах порядка 10 • К)6 Гц (десятки мегагерц) добротность достигает нескольких сотен.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >