交流電也可以通過線圈,但是線圈的電感對交流電有阻礙作用,這個阻礙叫做
感抗。交流電越難以通過線圈,說明電感量越大,電感的
阻礙作用就越大;交流電的頻率高,也難以通過線圈,電感的阻礙作用也大。實驗證明,感抗和電感成正比,和頻率也成正比。如果感抗用XL表示,電感用L表示,頻率用f表示,那么
XL= 2πfL
感抗的單位是歐。知道了交流電的頻率f(Hz)和線圈的電感L(H),就可以用上式把感抗計算出來。
簡單來說,當(dāng)線圈中有電流通過時,就會在線圈中形成感應(yīng)電磁場,而感應(yīng)電磁場又會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流來抵制通過線圈中的電流。因此,我們把這種電流與線圈之間的相互作用稱其為電的感抗,也就是電路中的電感。電感的單位是“亨利(H)”我們可利用電流與線圈的這種特殊性質(zhì)來制成不同大小數(shù)值的電感器件,以組成不同功能的電路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
XL = ω
L = 2π
fL ,
XL 就是感抗,單位為
歐姆 ,ω 是交流發(fā)電機運轉(zhuǎn)的
角速度,單位為
弧度/秒,
f 是頻率,單位為
赫茲 ,L 是線圈電感,單位為
亨利。
①當(dāng)交流電通過
電感線圈的電路時,電路中產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的改變,形成了感抗。自感系數(shù)越大則自感電動勢也越大,感抗也就越大。如果交流電頻率大則電流的變化率也大,那么自感電動勢也必然大,所以感抗也隨交流電的頻率增大而增大。交流電中的感抗和交流電的頻率、電感線圈的自感系數(shù)成正比。在實際應(yīng)用中,電感是起著“阻交、通直”的作用,因而在交流電路中常應(yīng)用感抗的特性來旁通低頻及直流電,阻止高頻交流電。
?、谠诩冸姼须娐分校姼芯€圈兩端的交流電壓(u)和自感電動勢(εL)之間的關(guān)系是u=-εL,而εL =-Ldi/dt,所以u=Ldi/dt。
正弦交流電作周期性變化,線圈內(nèi)自感電動勢也在不斷變化。當(dāng)正弦交流電的電流為零時,電流變化率最大,所以電壓最大。當(dāng)電流為最大值時,電流變化率最小,所以電壓為零。由此得出電感兩端的電壓位相超前電流位相π/2 (如圖)。
在純電感電路中,電流和電壓的頻率是相同的。電感元件的
阻抗就是感抗(XL=ωL=2πfL),它和ω、L都成正比。當(dāng)ω=O時則XL =O,所以電感起“通直流、阻交流”或者“通低頻,阻高頻”的作用。
?、墼诩冸姼须娐分?,感抗不消耗電能,因為在任何一個電流由零增加到最大值的1/4周期的過程中,電路中的電流在線圈附近將產(chǎn)生磁場,電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲藏在磁場里,但在下一個1/4周期內(nèi),電流由大變小,則磁場隨著逐漸減弱,儲藏的磁場能又重新轉(zhuǎn)化為電能返回給電源,因而感抗不消耗電能(電阻發(fā)熱忽略不計)。
編輯本段變壓器的感抗計算公式推導(dǎo)
纏繞小電壓變壓器,感抗的計算公式推倒如下:
2πfL=R初級負載 (1)
其中R初級負載包括變壓器初級線圈的阻抗和感抗。因為我只要纏繞10匝左右,所以阻抗可以看做近似為0;所以R初級負載主要是由感抗引起的。知道R初級負載和f(頻率已知為500KHz)的大小,那么:
L= R初級負載/(2πf) (2)
那么怎么得到R初級負載的值呢?這個值是由靜態(tài)電流和初級電壓推導(dǎo)出來的:
R初級負載= V初級/ I靜態(tài) (3)
初級電壓是已知的,而靜態(tài)電流(次級開路時的初級線圈中存在的電流)的經(jīng)驗值是:
I靜態(tài)=5%*I初級滿負載 (4)
I初級滿負載* V初級= I次級滿負載* V次級 (5)
因為初、次級電壓比為已知量,那么只要知道I次級滿負載的值就可以知道I初級滿負載的值。我要做的變壓器初、次級電壓比是1:1.2,I次級滿負載是200毫安。那么I初級滿負載=240毫安,把這個值帶入(4)式,可以求出I靜態(tài)大約是10毫安。V初級是已知量,在這里我的變壓器初級電壓是V初級=5V。把V初級=5V,I靜態(tài)=10毫安代入(3)式,得出R初級負載=500歐姆。把R初級負載=500歐姆,代入(2)式,可以求出:
L=500/(2πf)=500/(2π*500000)=159(微亨)