Индуктивный элемент

Индуктивный элемент схемы замещения характеризует наличие изменяющегося магнитного поля, созданного током, протекающим в цепи. В цепях переменного тока, всякое изменение тока в проводнике сопровождается изменением потокосцепления Y_L этого проводника, что вызывает появление ЭДС самоиндукции в этом элементе е_L. Это явление получило название самоиндукции. ЭДС самоиндукции определяется скоростью изменения собственного потокосцепления:

.

Величина собственного потокосцепления индуктивного элемента пропорциональна величине тока в нем , где L– собственная индуктивность элемента. Когда магнитное поле образуется в немагнитной среде, зависимость является линейной и индуктивность элемента . Для катушек индуктивности с магнитным сердечником индуктивность зависит от протекающего тока. Условные графические обозначения катушек индуктивности без сердечника и с ферромагнитным сердечником приведены на рисунке 3.4 а, б.

Направление ЭДС самоиндукции определяется знаком производной тока по времени. При увеличении тока, ЭДС самоиндукции направлена встречно по отношению к направлению протекания тока и вычитается из приложенного напряжения (препятствует увеличению тока). При уменьшении тока направление ЭДС самоиндукции совпадает с направлением тока, ЭДС самоиндукции складывается с приложенным напряжением (стремится поддержать ток постоянным).

При синусоидальном токе в индуктивном элементе , по закону электромагнитной индукции напряжение на индуктивном элементе равно:

,

где амплитуды напряжения и тока связаны соотношением , действующие значения тока и напряжения соответственно , а их начальные фазы - . Величина называется индуктивным сопротивлением, единица ее измерения – [Ом]. Комплексные значения синусоидального тока и напряжения индуктивного элемента:

и .

Закон Ома в комплексной форме для индуктивного элемента:

или

График мгновенных значений напряжения и тока на индуктивном элементе показан на рисунке 3.6, а. Соответствующая векторная диаграмма приведена на рисунке 3.6 б, из которой видно, что вектор тока отстает от вектора напряжения на угол p/2.

Рисунок 3.6 - График изменения мгновенных значений (а) и векторная диаграмма (б) тока и напряжения на индуктивном элементе