หนึ่งในกฎหมายที่มีชื่อเสียงที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าคือ“ กฎของโอห์ม” กฎของโอห์มให้ความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ที่อธิบายถึง การนำไฟฟ้า ของวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าต่างๆ ตามกฎหมายนี้กระแสที่ไหลในตัวนำจะแปรผันโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวนำโดยมีความต้านทานเป็นค่าคงที่ตามสัดส่วน ที่นี่หน่วยของกระแสคือแอมแปร์หน่วยของแรงดันไฟฟ้าจะได้รับเป็นโวลต์และหน่วยของความต้านทานคือโอห์ม ในทางฟิสิกส์มักใช้กฎนี้เพื่ออ้างถึงลักษณะทั่วไปต่างๆของกฎหมายเช่นในรูปแบบเวกเตอร์ในแม่เหล็กไฟฟ้า ในทำนองเดียวกันเมื่อทำงานกับ AC ตัวเหนี่ยวนำ กฎของโอห์มถูกนำมาใช้ซึ่งความต้านทานเรียกว่า 'ปฏิกิริยาอุปนัย' แทนที่จะเป็น 'ความต้านทาน'
ปฏิกิริยาอุปนัยคืออะไร?
เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับตัวเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำผ่านวงจรตัวเหนี่ยวนำ อย่างไรก็ตามกระแสนี้ไม่ได้สร้างขึ้นในทันที แต่จะเติบโตในอัตราที่รวดเร็วซึ่งกำหนดโดยค่าที่เหนี่ยวนำด้วยตัวเองของตัวเหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำถูก จำกัด โดยองค์ประกอบตัวต้านทานที่มีอยู่ในขดลวดตัวเหนี่ยวนำ ที่นี่จำนวนความต้านทานขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำดังที่กล่าวไว้ในกฎของโอห์ม
รูปด้านล่างเป็นวงจรตัวเหนี่ยวนำที่ใช้ในการคำนวณค่ารีแอคแตนซ์อุปนัย
อุปนัย - ปฏิกิริยา
อย่างไรก็ตามเมื่อตัวเหนี่ยวนำเชื่อมต่อกับวงจร AC การไหลของกระแสจะทำงานแตกต่างกัน ที่นี่มีการใช้แหล่งจ่ายไซน์ ดังนั้นจึงเกิดความแตกต่างของเฟสระหว่างแรงดันไฟฟ้าและรูปคลื่นกระแสไฟฟ้า ตอนนี้เมื่อมีการใช้แหล่งจ่ายไฟ AC สำหรับขดลวดตัวเหนี่ยวนำนอกจากการเหนี่ยวนำของขดลวดแล้วกระแสไฟฟ้ายังต้องเผชิญกับการต่อต้านจากความถี่ของรูปคลื่น AC ความต้านทานที่ต้องเผชิญกับกระแสไฟฟ้าในตัวเหนี่ยวนำขณะเชื่อมต่อในวงจร AC มีชื่อว่า 'ความต้านทานอุปนัย'
ความแตกต่างระหว่างความเหนี่ยวนำและปฏิกิริยา
ตัวเหนี่ยวนำคือความสามารถของวัสดุในการเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในนั้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของการไหลของกระแสภายใน สัญลักษณ์ของการเหนี่ยวนำคือ“ L” ในขณะที่ ปฏิกิริยา เป็นคุณสมบัติของวัสดุไฟฟ้าที่ต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า หน่วยของรีแอกแตนซ์คือ“ โอห์ม” และแสดงด้วยสัญลักษณ์“ X” เพื่อแยกความแตกต่างจากความต้านทานปกติ
Reactance ทำงานคล้ายกับ ความต้านทานไฟฟ้า แต่แตกต่างจากความต้านทานปฏิกิริยาไม่กระจายพลังงานเป็นความร้อน แต่จะเก็บพลังงานไว้เป็นค่ารีแอคแตนซ์และส่งกลับไปยังวงจร ตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติมีความต้านทานเป็นศูนย์ในขณะที่ตัวต้านทานในอุดมคติมีรีแอคแตนซ์เป็นศูนย์
การหาสูตรการเกิดปฏิกิริยาอุปนัย
ปฏิกิริยาอุปนัยเป็นคำที่เกี่ยวข้องกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ต่อต้านการไหลของกระแสในวงจร AC ในวงจรอุปนัย AC เนื่องจากความแตกต่างของเฟสรูปคลื่นปัจจุบัน“ LAGS” รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ 90 องศาเช่นถ้ารูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ 0 องศารูปคลื่นปัจจุบันจะอยู่ที่ -90 องศา
ในวงจรอุปนัยตัวเหนี่ยวนำจะถูกวางไว้บนแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองในตัวเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้นและลดลงตามความถี่ของแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นและลดลง แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสในขดลวดตัวเหนี่ยวนำ อัตราสูงสุดของการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นเมื่อรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าข้ามจากครึ่งรอบบวกไปเป็นครึ่งรอบเชิงลบหรือข้อรอง
ในวงจรอุปนัยกระแสไฟฟ้าจะลดแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นหากแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ 0 องศากระแสจะอยู่ที่ -90 องศาเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นเมื่อพิจารณารูปคลื่นไซน์รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้า Vลสามารถจัดเป็นรูปคลื่นไซน์และรูปคลื่นปัจจุบัน Iลเป็นคลื่นโคไซน์เชิงลบ
ดังนั้นกระแส ณ จุดสามารถกำหนดเป็น:
ผมล= ฉันสูงสุด. บาป (ωt - 900), φωเป็นหน่วยเรเดียนและ 't' ในหน่วยวินาที
อัตราส่วนของแรงดันและกระแสในวงจรอุปนัยให้ค่าของรีแอคแตนซ์อุปนัย Xล
ดังนั้น Xล= Vล/ ผมลโอห์ม = ωL = 2πfLโอห์ม
ในที่นี้ L คือตัวเหนี่ยวนำ f คือความถี่และ2πf = ω
จากที่มานี้จะเห็นได้ว่ารีแอคแตนซ์อุปนัยเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ 'f' และความเหนี่ยวนำ 'L' ของตัวเหนี่ยวนำ ด้วยการเพิ่มความถี่ของแรงดันไฟฟ้าหรือความเหนี่ยวนำของขดลวดปฏิกิริยาโดยรวมของวงจรจะเพิ่มขึ้น เมื่อความถี่เพิ่มขึ้นถึงไม่มีที่สิ้นสุดรีแอคแตนซ์อุปนัยจะเพิ่มขึ้นเป็นอินฟินิตี้ซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับวงจรเปิด สำหรับความถี่ที่ลดลงเป็นศูนย์ค่ารีแอคแตนซ์อุปนัยจะลดลงเป็นศูนย์เช่นกันซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับไฟฟ้าลัดวงจร
สัญลักษณ์
รีแอคแตนซ์อุปนัยคือความต้านทานที่ต้องเผชิญกับการไหลของกระแสในตัวเหนี่ยวนำเมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ หน่วยของมันคล้ายกับหน่วยต้านทาน สัญลักษณ์ของรีแอคแตนซ์อุปนัยคือ“ Xล“. เนื่องจากกระแสไฟฟ้าล่าช้า 90 องศาเทียบกับตัวเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าโดยการมีค่าสำหรับปริมาณอย่างใดอย่างหนึ่งจึงสามารถคำนวณได้อย่างง่ายดาย หากทราบแรงดันไฟฟ้าแล้วโดยการเปลี่ยนรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าเป็นลบ 90 องศาจะสามารถรับรูปคลื่นปัจจุบันได้
ตัวอย่าง
ลองดูตัวอย่างในการคำนวณค่ารีแอคแตนซ์อุปนัย
ตัวเหนี่ยวนำที่มีตัวเหนี่ยวนำ 200mH และความต้านทานเป็นศูนย์เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดัน 150v ความถี่ของแหล่งจ่ายแรงดันคือ 60Hz คำนวณค่ารีแอคแตนซ์อุปนัยและกระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ
ปฏิกิริยาอุปนัย
Xล= 2πfL
= 2π× 50 × 0.20
= 76.08 โอห์ม
ปัจจุบัน
ผมล= Vล/ Xล
= 150 / 76.08
= 1.97 ก
ในวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์คำว่า 'reactance' มักใช้กับวงจรตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ การเพิ่มขึ้นของค่ารีแอคแตนซ์ในวงจรเหล่านี้ทำให้กระแสไฟฟ้าลดลง รีแอคแตนซ์แบบอุปนัยทำให้แรงดันและกระแสไฟฟ้าออกนอกเฟส ในระบบไฟฟ้ากำลังจะ จำกัด กำลังไฟฟ้าของสายส่งไฟฟ้ากระแสสลับ แม้ว่ากระแสจะยังคงไหลอยู่ในสถานการณ์เช่นนี้ แต่สายส่งจะร้อนขึ้นและจะไม่มีการถ่ายโอนพลังงานที่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องตรวจสอบปฏิกิริยาอุปนัยของวงจร ความแตกต่างของเฟสระหว่างรูปคลื่นแรงดันและกระแสสำหรับวงจรตัวเหนี่ยวนำคืออะไร?
