Cuando se aplican valores iguales de voltajes CC y CA al mismo circuito con un inductor en serie con la carga, fluirá más corriente en el circuito CC que en el circuito CA.
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Esto se debe a que a medida que la corriente se acerca a su valor máximo, sólo el voltaje inducido resiste el flujo de corriente en el circuito de CC y, una vez que la corriente alcanza su valor de estado estable, no hay más efecto inductivo.
Para los circuitos de CA, la corriente cambia continuamente, por lo que los efectos inductivos siempre están presentes. Para comprender este concepto, considere los siguientes circuitos de CC y CA.
Tabla de contenido
circuito de inducción de CC
En el diagrama anterior, cuando el interruptor opera del nodo A al nodo B e inmediatamente del nodo B al nodo A, un cambio en la corriente fluye a través del circuito.
Este cambio de corriente induce una fem en el inductor que es proporcional a la tasa de cambio de corriente, y esta fem se opone al voltaje aplicado (lo que provoca la generación de corriente). Esto se llama autoinducción.
Cuando la corriente alcanza su valor de estado estable, ya no hay autoinducción dentro del inductor y ya no hay resistencia al flujo de corriente.
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circuito de inducción de CA
Sabemos que cuando se aplica una corriente alterna a un circuito, la corriente cambia continuamente a la frecuencia de suministro y la fuerza contraelectromotriz cambia en consecuencia.
Esta fuerza contraelectromotriz se opone a la tensión de alimentación, restringiendo así el flujo de corriente. Por lo tanto, la resistencia real al flujo de corriente producida por un inductor en un circuito de CA se llama reactancia inductiva.
Reactancia inductiva del inductor.
En los circuitos inductivos, la reactancia inductiva se puede definir observando la autoinductancia y sus efectos en el circuito. Un campo magnético induce un voltaje en un inductor, pero este voltaje es siempre de polaridad opuesta al voltaje que lo produce, el voltaje aplicado.
Este voltaje inverso limita la corriente que fluye a través del inductor y se llama reactancia (X). Esta reactancia es causada por la inductancia, por lo que la reactancia inductiva (Xl). Medido en ohmios.
La cantidad de reactancia inductiva introducida por un inductor es proporcional a la inductancia y la frecuencia del voltaje aplicado. Esta reactancia se calcula mediante la siguiente fórmula:
Xl = 2πfL
ubicación xl= reactancia inductiva (ohmios)
π = 3,14
f = frecuencia en hercios (Hz)
L = inductancia en Henrys (H)
Según la ley de Ohm, la reactancia inductiva es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la corriente.se puede expresar como
Yo = V/Xl
De la ecuación anterior, queda claro que cuando el voltaje aumenta o la reactancia inductiva disminuye, la corriente aumenta. De manera similar, a medida que aumenta la reactancia inductiva y disminuye el voltaje, la corriente disminuye.
Un inductor real debe fabricarse con un devanado que contenga cierta resistencia, por lo que no se puede obtener una bobina de inducción pura.
Por tanto, existen dos factores que impiden el flujo de corriente en el inductor. Una es la resistencia asociada con la bobina (considerada como una resistencia separada R en serie con el inductor), y la otra es la reactancia inductiva introducida por la característica de inductancia.
Por lo tanto, la característica limitante de corriente total de un inductor en un circuito de CA es una combinación de resistencia y reactancia, llamada impedancia Z.
Este valor de impedancia se calcula mediante la ley de Ohm y viene dado por:
Z = V/I
donde Z = resistencia total del inductor a la corriente en ohmios
V = voltaje aplicado
I = corriente que fluye a través del circuito
triángulo de impedancia
Otra forma de determinar la impedancia es utilizar trigonometría de impedancia cuando se conocen los valores de reactancia y resistencia inductiva. El siguiente diagrama muestra un triángulo de impedancia que consta de un vector de resistencia y un vector de reactancia.
En el diagrama anterior, el vector de resistencia está a lo largo de la línea horizontal (porque la resistencia no proporciona cambio de fase) y el vector de reactancia inductiva está a lo largo de la línea vertical (porque la inductancia pura proporciona 90).0 cambio de fase).
Conectar los extremos de estos dos vectores nos da la impedancia Z. Por tanto, la resistencia total a la corriente o impedancia se puede calcular como:
Z = √[(R)2+(XL)2 ]
dónde
Z = impedancia (ohmios)
R = resistencia en ohmios
Xl = reactancia inductiva (ohmios)
Además, de la figura anterior,
tan∅=Xl/R
pecado∅=Xl/R
cos∅= R/Z
Efecto de la frecuencia o inductancia sobre la reactancia inductiva.
Como se explicó anteriormente, la reactancia inductiva se calcula mediante la siguiente fórmula:
Xl= 2πfL
En la fórmula dada, el valor de la reactancia inductiva es proporcional a la inductancia y la frecuencia.
La reactancia inductiva aumenta al aumentar la inductancia o la frecuencia. Por tanto, la reactancia inductiva varía linealmente con la inductancia y la frecuencia.
Por lo tanto, la resistencia al flujo de corriente aumenta a medida que aumenta la inductancia o la frecuencia. Considere la trama a continuación para comprender claramente esta relación.
Considere el diagrama anterior, que representa la reactancia inductiva versus la frecuencia en una inductancia fija. A frecuencia cero, la reactancia inductiva es cero y, a medida que aumenta la frecuencia, la reactancia inductiva aumenta apropiadamente.
Considere el diagrama anterior, que representa la reactancia inductiva y la inductancia a una frecuencia fija. Se puede observar que a medida que aumenta la inductancia del inductor, también aumenta la reactancia inductiva.
Ejemplo de reactancia inductiva
Considere un inductor con una frecuencia de operación (f) de 1 MHz y un inductor de (L) 100uH. Entonces la inductancia inducida se calcula como:
Xl=2πfL=2π×1MHz×100μH
Xl= 628Ω
Circuito RL y reactancia inductiva.
El siguiente diagrama muestra la relación entre el voltaje aplicado y la corriente que fluye a través de un circuito inductivo. En un circuito inductivo puro, la corriente está retrasada con respecto al voltaje de suministro en 900 grados. También se puede decir que la tensión de alimentación se adelanta a la corriente en 900 grados.0 En un circuito inductivo.
Conectar un inductor en serie con la resistencia RL crea un circuito en serie como se muestra a continuación. Dado que está hecho de alambre, también se puede considerar como una inductancia que consta de cierta resistencia (considerada una resistencia en serie).
Por lo tanto, la corriente y el voltaje no se mantendrán exactamente en 90.0 Hay un cambio de fase, pero es menor que en el caso puramente inductivo, como se muestra a continuación.
La siguiente figura muestra un diagrama vectorial de un circuito en serie RL que consta de un vector de caída de voltaje a través de una resistencia y un inductor. AE representa la línea de referencia actual. AB representa la caída de voltaje a través de una resistencia que está en fase con la línea actual.
AD representa la caída de voltaje inducida que hace avanzar la corriente 90 grados.0. La combinación de estos vectores produce el voltaje total en todo el circuito.
Aplicando el teorema de Pitágoras al triángulo de tensión, obtenemos:
Vtotal= √(Vl2+VR2)
tan∅=Vl/VR
sabemos queR=I×R y Vl=I×Xl
Estas ecuaciones nos permiten reescribir V.total como
Vtotal= √((I×R)2+(I×Xl)2 )
Yo = V/√((R)2+(Xl)2) = V/Z (Amperios)