Inductance CA

Considérez un circuit contenant une inductance et supposez que la résistance du circuit, y compris le fil de la bobine, est si petite qu'elle peut être négligée. Dans ce cas, connecter la bobine à une source de courant continu entraînerait un court-circuit, dans lequel, comme on le sait, le courant dans le circuit serait très important.

La situation est différente lorsque la bobine est connectée à une source de courant alternatif. Dans ce cas, aucun court-circuit ne se produit. Ceci montre. Qu'est-ce qu'une inductance résiste au courant alternatif qui la traverse.

Quelle est l'essence de cette résistance et comment est-elle conditionnée ?

Pour répondre à cette question, rappelez-vous phénomène d'auto-induction… Tout changement de courant dans la bobine provoque l'apparition d'une FEM d'auto-induction, ce qui empêche un changement de courant. La valeur de l'EMF d'auto-induction est directement proportionnelle à la valeur d'inductance de la bobine et le taux de changement du courant en elle. Mais depuis courant alternatif change continuellement Le rayonnement électromagnétique d'auto-induction qui apparaît en permanence dans la bobine crée une résistance au courant alternatif.

Pour comprendre les processus qui se déroulent dans circuits à courant alternatif avec l'inducteur, voir le graphique.La figure 1 montre des lignes courbes qui caractérisent, respectivement, la marque dans le circuit, la tension dans la bobine et la force électromotrice de l'auto-induction qui s'y produit. Assurons-nous que les constructions faites dans la figure sont correctes.

Circuit alternatif avec une inductance

A partir de l'instant t = 0, c'est-à-dire à partir du moment initial d'observation du courant, il commence à augmenter rapidement, mais à mesure qu'il se rapproche de sa valeur maximale, le taux d'augmentation du courant diminue. Au moment où le courant a atteint sa valeur maximale, la vitesse de sa variation est momentanément devenue égale à zéro, c'est-à-dire que la variation de courant s'est arrêtée. Ensuite, le courant a d'abord commencé lentement, puis a rapidement diminué, et après le deuxième quart de la période, il est tombé à zéro. Le taux de variation du courant au cours de ce quart de la période, croissant à partir de la balle, atteint la valeur la plus élevée lorsque le courant devient égal à zéro.

Figure 2. La nature des variations du courant dans le temps, en fonction de l'amplitude du courant

D'après les constructions de la figure 2, on peut voir que lorsque la courbe de courant passe par l'axe du temps, le courant augmente dans une courte période de temps T plus que dans la même période de temps lorsque la courbe de courant atteint son maximum.

Par conséquent, le taux de variation du courant diminue à mesure que le courant augmente et augmente à mesure que le courant diminue, quelle que soit la direction du courant dans le circuit.

Il est évident que la force électromotrice de l'auto-inductance dans la bobine doit être la plus élevée lorsque le taux de variation du courant est le plus élevé et diminuer jusqu'à zéro lorsque sa variation cesse. En fait, sur le graphique, la courbe EMF d'auto-induction eL au premier quart de la période, à partir de la valeur maximale, est tombée à zéro (voir Fig. 1).

Au cours du quart suivant de la période, le courant à partir de la valeur maximale diminue jusqu'à zéro, mais la vitesse de sa variation augmente progressivement et est maximale au moment où le courant est égal à zéro. En conséquence, la FEM de l'auto-induction pendant ce quart de période, réapparaissant dans la bobine, augmente progressivement et s'avère maximale jusqu'à ce que le courant devienne égal à zéro.

Cependant, la direction de la fem d'auto-induction a changé dans la direction opposée, car l'augmentation du courant au premier trimestre de la période a été remplacée au deuxième trimestre par sa diminution.

Circuit avec inductance

Poursuivant plus loin la construction de la courbe EMF d'auto-induction, nous sommes convaincus que pendant la période de changement de courant dans la bobine et EMF d'auto-induction dans celle-ci achèvera une période complète de son changement. Sa direction est déterminée loi de Lenz: avec une augmentation du courant, la force électromotrice de l'auto-induction sera dirigée contre le courant (le premier et le troisième quart de la période), et avec une diminution du courant, au contraire, elle coïncide avec elle en direction ( les deuxième et quatrième trimestres de la période).

Par conséquent, la FEM d'auto-induction provoquée par le courant alternatif lui-même l'empêche d'augmenter et, au contraire, la maintient en descendant.

Passons maintenant au graphique de la tension de la bobine (voir Fig. 1). Dans ce graphique, l'onde sinusoïdale de la tension aux bornes de la bobine est représentée égale et opposée à l'onde sinusoïdale de l'auto-inductance emf. Par conséquent, la tension aux bornes de la bobine à tout instant est égale et opposée à la FEM d'auto-induction qui s'y produit. Cette tension est créée par un alternateur et va éteindre l'action dans le circuit d'auto-induction EMF.

Par conséquent, dans une inductance connectée à un circuit alternatif, une résistance est créée lorsque le courant circule. Mais comme une telle résistance finit par induire une inductance de la bobine, on parle alors de résistance inductive.

La résistance inductive est désignée par XL et est mesurée, en tant que résistance, en ohms.

La résistance inductive du circuit est d'autant plus grande que fréquence de la source de courantalimentation du circuit et plus grande inductance du circuit. Par conséquent, la résistance inductive d'un circuit est directement proportionnelle à la fréquence du courant et à l'inductance du circuit ; est déterminé par la formule XL = ωL, où ω — fréquence circulaire déterminée par le produit 2πe… — inductance du circuit en n.

Loi d'Ohm pour un circuit alternatif contenant une résistance inductive sonne Ainsi: la quantité de courant est directement proportionnelle à la tension et inversement proportionnelle à la résistance inductive de NSi, c'est-à-dire I = U / XL, où I et U sont les valeurs effectives de courant et de tension, et xL est la résistance inductive du circuit.

Considérant les graphiques du changement de courant dans la bobine. EMF d'auto-induction et de tension à ses bornes, nous avons fait attention au fait que leur changement de vValeurs ne coïncide pas dans le temps. En d'autres termes, les sinusoïdes de courant, de tension et d'auto-induction EMF se sont avérées décalées dans le temps les unes par rapport aux autres pour le circuit considéré. En technologie AC, ce phénomène est communément appelé déphasage.

Si deux grandeurs variables changent selon la même loi (dans notre cas sinusoïdale) avec les mêmes périodes, atteignent simultanément leur valeur maximale dans les sens direct et inverse, et diminuent également simultanément jusqu'à zéro, alors ces grandeurs variables ont les mêmes phases ou, comme on dit, match en phase.

A titre d'exemple, la figure 3 montre des courbes de courant et de tension adaptées en phase. Nous observons toujours un tel accord de phase dans un circuit alternatif constitué uniquement d'une résistance active.

Dans le cas où le circuit contient une résistance inductive, des phases de courant et de tension, comme le montre la Fig. 1 ne correspondent pas, c'est-à-dire qu'il y a un déphasage entre ces variables. La courbe de courant dans ce cas semble être en retard sur la courbe de tension d'un quart de la période.

Par conséquent, lorsqu'une inductance est incluse dans un circuit alternatif, un déphasage entre le courant et la tension se produit dans le circuit, et le courant est en retard sur la tension en phase d'un quart de la période... Cela signifie que le courant maximum se produit un quart de la période après avoir atteint la tension maximale.

La FEM de l'auto-induction est en opposition de phase avec la tension de la bobine, en retard sur le courant d'un quart de la période.Dans ce cas, la période de changement du courant, la tension, ainsi que la FEM de la l'auto-induction ne change pas et reste égale à la période de variation de la tension du générateur alimentant le circuit. La nature sinusoïdale de l'évolution de ces valeurs est également préservée.

Figure 3. Adaptation de phase du courant et de la tension dans un circuit à résistance active

Comprenons maintenant la différence entre une charge d'alternateur avec une résistance active et une charge avec sa résistance inductive.

Lorsqu'un circuit alternatif ne contient qu'une seule résistance active, alors l'énergie de la source de courant est absorbée dans la résistance active, chauffer le fil.

Lorsque le circuit ne contient pas de résistance active (nous le considérons généralement comme nul), mais se compose uniquement de la résistance inductive de la bobine, l'énergie de la source de courant n'est pas dépensée pour chauffer les fils, mais uniquement pour créer une FEM d'auto-induction , c'est-à-dire qu'il devient l'énergie du champ magnétique ... Le courant alternatif, cependant, change constamment à la fois en amplitude et en direction, et donc, champ magnétique la bobine change continuellement dans le temps avec le changement de courant. Pendant le premier quart de la période, lorsque le courant augmente, le circuit reçoit de l'énergie de la source de courant et la stocke dans le champ magnétique de la bobine. Mais dès que le courant, ayant atteint son maximum, commence à décroître, il se maintient au détriment de l'énergie emmagasinée dans le champ magnétique de la bobine par la fem d'auto-induction.

Par conséquent, la source de courant, ayant donné une partie de son énergie au circuit dans le premier quart de la période, la récupère de la bobine dans le deuxième quart, qui agit comme une sorte de source de courant. En d'autres termes, un circuit alternatif ne contenant qu'une résistance inductive ne consomme pas d'énergie : dans ce cas, il y a une fluctuation d'énergie entre la source et le circuit. La résistance active, au contraire, absorbe toute l'énergie qui lui est transférée par la source de courant.

Une inductance, contrairement à une résistance ohmique, est dite inactive par rapport à une source alternative, c'est-à-dire réactif... Par conséquent, la résistance inductive de la bobine est également appelée réactance.

Courbe de montée du courant lors de la fermeture d'un circuit contenant une inductance — transitoires dans les circuits électriques.

Plus tôt sur ce fil : L'électricité pour les nuls / Fondamentaux de l'électrotechnique

Que lisent les autres ?

# 1 Posté par : Alexander (4 mars 2010 17h45)

   
le courant est-il en phase avec la fem du générateur ? Et sa valeur diminue ?

#2 a écrit : administrateur (7 mars 2010 16h35)

   
Dans un circuit alternatif constitué uniquement d'une résistance active, les phases de courant et de tension correspondent.
       

# 3 a écrit : Alexandre (10 mars 2010 09:37)

   
Pourquoi la tension est-elle égale et opposée à la FEM de l'auto-induction, après tout, au moment où la FEM de la self-induction est maximale, la FEM du générateur est égale à zéro et ne peut pas créer cette tension ? D'où vient (la tension) ?

* Dans un circuit avec une seule inductance qui n'a pas de résistance active, le courant circulant dans le circuit est-il en phase avec la force électromotrice du générateur (la force électromotrice qui dépend de la position du cadre (dans un générateur normal), et non de la tension du générateur) ?