誘導性リアクタンスとは：定義、単位、式

電気に関連する有名な法則の1つは、「オームの法則」です。オームの法則は、 導電率 さまざまな導電性材料の。この法則によれば、導体を流れる電流は導体の両端の電圧に正比例し、抵抗は比例定数です。ここで、電流の単位はアンペア、電圧の単位はボルト、抵抗の単位はオームです。物理学では、この法則は通常、電磁気学のベクトル形式など、法則のさまざまな一般化を指すためにも使用されます。同様に、ACを使用する場合 インダクタ 、オームの法則が使用され、抵抗は「抵抗」ではなく「誘導性リアクタンス」と呼ばれます。

誘導性リアクタンスとは何ですか？

インダクタに電圧が印加されると、インダクタ回路に電流が誘導されます。ただし、この電流は瞬時には生成されませんが、インダクタの自己誘導値によって決定される急速な速度で増加します。誘導電流は、インダクタコイル巻線に存在する抵抗要素によって制限されます。ここで、抵抗の量は、オームの法則で述べられているように、誘導電流に対する印加電圧の比率に依存します。

下の図は、誘導性リアクタンスの計算に使用されるインダクタ回路です。

誘導性リアクタンス

ただし、インダクタがAC回路に接続されている場合、電流の流れは異なります。ここでは、正弦波供給が使用されます。したがって、電圧波形と電流波形の間に位相差が発生します。ここで、誘導コイルにAC電源を使用する場合、コイルのインダクタンスに加えて、電流もAC波形の周波数とは反対に直面する必要があります。 AC回路に接続されているときにインダクタの電流が直面するこの抵抗は、「誘導抵抗」と呼ばれます。

インダクタンスとリアクタンスの違い

インダクタンスは、材料内の電流に変化があったときに、材料に電圧を誘導する能力です。インダクタンスの記号は「L」です。一方、 リアクタンス 電流の変化に対抗する電気材料の特性です。リアクタンスの単位は「オーム」であり、通常の抵抗と区別するために記号「X」で示されています。

リアクタンスは同様に機能します 電気抵抗 しかし、抵抗とは異なり、リアクタンスは電力を熱として放散しません。むしろ、エネルギーをリアクタンス値として保存し、回路に戻します。理想的なインダクタの抵抗はゼロですが、理想的な抵抗のリアクタンスはゼロです。

誘導性リアクタンス式の導出

誘導性リアクタンスは、AC回路に関連する用語です。 AC回路の電流の流れに対抗します。位相差によるAC誘導回路では、電流波形は印加電圧波形を90度「LAGS」します。つまり、電圧波形が0度の場合、電流波形は-90度になります。

誘導回路では、インダクタはAC電圧供給の両端に配置されます。インダクタの自己誘導起電力は、電源電圧の周波数の増減に伴って増減します。自己誘導起電力は、誘導コイルの電流の変化率に正比例します。最も高い変化率は、供給電圧波形が正の半サイクルから負の半サイクルに、またはその逆に交差するときに発生します。

誘導回路では、電流は電圧より遅れます。したがって、電圧が0度の場合、電流は電圧に対して-90度になります。したがって、正弦波形を考慮すると、電圧波形V_L正弦波と電流波形として分類できますI_L負の余弦波として。

したがって、あるポイントでの電流は次のように定義できます。

私_L=私_最大。 sin（ωt-90⁰）、φωはラジアン、「t」は秒です

誘導回路の電圧と電流の比率は、誘導性リアクタンスXの値を示します。_L

したがって、X_L= V_L/ 私_Lオーム=ωL=2πfLオーム

ここで、Lはインダクタンス、fは周波数、2πf=ωです。

この導出から、誘導性リアクタンスはインダクタの周波数「f」とインダクタンス「L」に正比例することがわかります。コイルの電圧またはインダクタンスの周波数が増加すると、回路の全体的なリアクタンスが増加します。周波数が無限大に増加すると、誘導性リアクタンスも無限大に増加し、開回路と同様に機能します。周波数がゼロに低下すると、誘導性リアクタンスもゼロに減少し、短絡と同様に機能します。

シンボル

誘導性リアクタンスは、AC電圧が供給されたときにインダクタに流れる電流が直面する抵抗です。その単位は抵抗の単位に似ています。誘導性リアクタンスの記号は「X_L「。電流は電圧インダクタに対して90度遅れているので、どちらかの量の値を持つことで、もう一方の量を簡単に計算できます。電圧がわかっている場合は、電圧波形の負の90度シフトによって、電流波形を導出できます。

例

誘導性リアクタンスを計算する例を見てみましょう。

インダクタンス200mH、抵抗ゼロのインダクタが150vの電圧源に接続されています。電圧供給の周波数は60Hzです。誘導性リアクタンスとインダクタを流れる電流を計算します

誘導性リアクタンス

バツ_L=2πfL

=2π×50×0.20

= 76.08オーム

電流

私_L= V_L/ バツ_L

= 150 / 76.08

= 1.97 A

電気および電子回路では、「リアクタンス」という用語はインダクタおよびコンデンサ回路で定期的に使用されます。これらの回路のリアクタンス値が増加すると、回路間の電流が減少します。誘導性リアクタンスにより、電圧と電流の位相がずれます。電力システムでは、これによりAC送電線の電力容量が制限されます。このような状況でも電流は流れますが、送電線が熱くなり、効果的な電力伝達ができなくなります。したがって、回路の誘導性リアクタンスを監視することが重要です。インダクタ回路の電圧波形と電流波形の位相差はどのくらいですか？