Как возникает отрицательный ток в катушке индуктивности в цепи переменного тока?

Как показано на этом изображении, как появляется отрицательный ток в начале, когда напряжение начинает увеличиваться?

введите описание изображения здесь

Я так понимаю нынешняя математика опережает отставание от нее. Я просто не могу понять, что происходит с электроникой внутри провода. Как увеличение напряжения может вызвать обратный ток?

Обновлять

Спасибо Andy aka за указание на правильное решение с правильными ссылками. Я понял, что ответ на аномалию кроется в уравнении индуктора.

Поскольку для индуктора v = L * di/dt

Следовательно, ток = интеграл (v/L * dt)

Интеграл от Vsin(wt)/L = -Vcos(wt)/L

И СЛОЖНАЯ часть состоит в том, чтобы взять интегралы между двумя точками A и B.

Таким образом, ток в момент времени t = -Vcos(wt)/L - (-Vcos(0))/L = -Vcos(wt) + V/L

Cos(0) — это составляющая постоянного тока, которая «поднимает» всю волну тока над 0-линии, поэтому ток продолжает течь только в положительном направлении (при условии, что путь сопротивления равен 0). Здесь упоминается -

http://licn.typepad.com/my_weblog/2012/03/to-zero-cross-or-not-to-zero-cross-john-dunn-consultant-ambertec-pe-pc.html

Наблюдение

Вероятно, поэтому SMPS моего процессорного шкафа издает громкий шум, когда я его включаю. Звук сохраняется около минуты, а затем исчезает. Поскольку подача напряжения начинается с 0 В при t = 0, а переменный ток течет только на положительной стороне графика выше уровня 0, что дает более высокое значение постоянного тока.

Примечания

Я попытался прочитать еще несколько онлайн-руководств по схемам, чтобы понять самые основы цепей переменного тока RL и RC.

  1. Каждая цепь переменного тока RL и RC имеет 2 тока. Один из них представляет собой установившийся ток I(ss), а другой – переходный ток I(tr).

  2. Метод фазора вычисляет только его установившийся ток. Что многие считают «настоящим» поведением схемы, хотя это не так.

  3. По этой ссылке показан расчет переходного тока в цепи переменного тока RL - http://www.ee.nthu.edu.tw/~sdyang/Courses/Circuits/Ch09_Std.pdf

  4. Я создал частичную симуляцию цепи переменного тока RL, которая хорошо показывает все это - https://www.partsim.com/simulator/#69215

введите описание изображения здесь

Проще говоря, катушка индуктивности — это элемент, который борется с изменениями тока, точно так же, как конденсатор — это элемент, который борется с изменениями напряжения.

Ответы (3)

Когда вы подаете синусоидальное напряжение на индуктор, ток не имеет другого выбора, кроме как начать с нуля — он не может внезапно принять отрицательное значение, как это подразумевается в установившихся формах сигналов.

На самом деле у него есть название — он называется пусковым током, и, в частности, в двигателях, катушках индуктивности и трансформаторах он может вызвать насыщение сердечника, потому что ток поднимается выше пика нормального установившегося значения:

введите описание изображения здесь

Вот почему некоторые индуктивные нагрузки подключаются к источнику переменного тока, когда форма сигнала напряжения достигает своего максимального пика (отрицательного или положительного), потому что именно тогда ток естественным образом протекает через точку пересечения нуля.

Без насыщения сердечника (или других потерь) ток оставался бы с положительным средним постоянным значением. Вот картинка, которая показывает, что я имею в виду: -

введите описание изображения здесь

Картинка взята отсюда .

Когда напряжение прикладывается при пересечении нуля, ток будет оставаться постоянным в течение некоторого времени, и это постоянное смещение будет уменьшаться с потерями из-за резистора R1.

Я как раз собирался добавить сюда еще один ответ, но он у вас почти полностью, за исключением одного изменения, которое сделало бы его идеальным. «Без насыщения сердечника (или других потерь)» — это не условие. Если вы замените это на «без последовательного сопротивления в катушке индуктивности», то это будет правильно. Шунтирующие потери не имеют такого эффекта, как и насыщение (хотя насыщение увеличивает ток, усиливая эффект последовательного сопротивления). Потери в сердечнике, эквивалентные серии R, действительно работают, но это можно легко опустить на этом уровне обсуждения.
удивительно, наконец-то кто-то демистифицирует решение !!
@Andyaka Можно ли нейтрализовать постоянную составляющую, добавив конденсатор с низким импедансом последовательно с катушкой индуктивности?
Вы должны выбрать конденсатор достаточно большой емкости, чтобы избежать последовательного резонанса, и, следовательно, вы все равно столкнетесь с проблемой в течение нескольких циклов. Почему бы не смоделировать с помощью LTSpice или подобного.
@Andyaka Есть ли способ полностью подавить переходный постоянный ток прямо при t = 0, независимо от того, как начинается напряжение?
Можно использовать ограничитель пускового тока. Они предназначены либо для включения нагрузки только при пике напряжения, либо для последовательного включения сопротивления на несколько десятков миллисекунд, пока проблема не исчезнет. Некоторые используют МОП-транзисторы; некоторые используют термисторы.

То, что показано на диаграмме, соответствует одному периоду в устойчивом состоянии .
Он не показывает условия, когда синусоидальный источник включается при t=0 ( переходное состояние ).

Т.е. вы должны представить себе, что до этого произошло гораздо больше циклов. Таким образом, при t=0 катушка уже находится под напряжением, а фазы тока и напряжения стабилизируются.

«Начало цикла переменного тока» не означает, что в этот момент включается переменный ток. Это только начало повторяющегося цикла .

что произошло бы в реальной схеме, если бы все было 0 в t=0. как будет выглядеть график тока по сравнению с напряжением?
Вам нужно больше информации: особенно вам нужно знать последовательное сопротивление цепи (которое игнорируется в этом очень простом изображении и не имеет значения в установившемся режиме, пока оно мало).
неужели так сложно понять. схема конденсатора с источником переменного тока была намного более интуитивной и простой для визуализации.
На самом деле конденсатор с источником напряжения работает в принципе так же, как индуктор с источником тока. Этот принцип называется двойственностью .
Баллы за абзац один..!!

Катушка индуктивности является накопителем энергии, но она хранит энергию в виде магнитной энергии. В отличие от конденсатора, который хранит энергию в виде электрической энергии (электронов).

Если вы начнете с размышлений о токе через индуктор, вам нужно будет подумать о скорости изменения тока через индуктор, что приводит к определенной амплитуде напряжения на нем, которая противодействует скорости изменения. Таким образом, он генерирует отрицательное напряжение на нем. Когда я говорю отрицательный, я имею в виду противоположную полярность напряжения, которое будет генерироваться, скажем, на резисторе.

По сути, это закон Ленца, который важно понять, чтобы также понять закон Фарадея.

Если вы нагнетаете напряжение на конденсатор, скорость изменения напряжения приводит к возникновению тока, который будет противодействовать скорости изменения.

На базовом физическом уровне все дело в импульсе и том факте, что если у вас есть масса, вы не можете двигаться через среду без того, чтобы что-то еще не действовало против вас. Естественные системы не любят изменений.

В случае с катушками индуктивности и катушками это очень удобно, поскольку позволяет нам генерировать энергию и преобразовывать энергию.

е м ф "=" − л д я д т "=" − д Φ д т
Φ магнитный поток

«Если вы нагнетаете напряжение на индуктор, скорость изменения напряжения вызывает ток, который будет противодействовать скорости изменения» - мне кажется, вы говорите о конденсаторах, а не о индукторах. В конденсаторе скорость изменения напряжения определяет ток. В катушке индуктивности скорость изменения тока определяет напряжение.
Как возникает отрицательный ток в катушке индуктивности в цепи переменного тока?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v