Spole ved AC

Fra Holstebro HTX Wiki
Skift til: navigering, søgning
Electronic component inductors.jpg

En spole vil prøve at forhindre enhver ændring i dens strøm. Sendes strøm igennem den vil den prøve at forhindre strømmen i at opstå, og modsat vil den forsøge at fastholde strømmen hvis den fjernes.

Denne evne kaldes for selvinduktion (L), som måles i Henry (H).

Vi vil se på en spole forbundet til en vekselspændingskilde: Skruer vi ned for frekvensen vil strømmen stige og omvendt. Det er fordi under hyppige strømændringer vil spolen inducere en modsat spænding over sig, og altså forhindre strømmen i at ændre sig. Energien til dette får den ved at nedbryde sit magnetfelt.

Spolen yder en stigende modstand, ved stigende frekvens.

Reaktans

Spolen optræder som en vekselstrømsmodstand også kaldet en reaktans (XL), som måles i ohm. Reaktansen er ligefrem proportional med frekvensen. Fordobles frekvensen, fordobles reaktansen.

En spole med større selvinduktion vil også få reaktansen til at stige:

XL = 2*π*f*L

Reaktansen for en ideel spole kan beregnes efter Ohms lov:

XL = uL/iL

Faseforskydning

Spole Faseforskydning.png

En spole har ligesom en kondensator også en faseforskydning imellem strøm og spænding. I Spolen kommer spændingen 90° før strømmen, hvor det er omvendt i en kondensator. De 90° svarer til 1/4 af periodetiden.

Spændingen kommer 90° (1/4 periode) før strømmen.

Magnetfeltet er i fase med strømmen. Eftersom det er strømændringen, der får spolen til at inducere sin spolespænding ue, vil spændingen være størst når strømændringen er størst. Det er den lige ved nulskæringen, da kurven er stejlest netop der.

Eksempel på udregning

For en spole på 0,1 H findes XL ved 100 Hz til:

XL = 2*π*f*L = 2*π*100Hz*0,1H = 62,8 Ω

Ved 1000 Hz vil XL blive 10 gange større. En spole på 1 H vil ligeledes have en 10 gange større modstand ved denne frekvens.

På en spole måles spænding og strøm til 3 V og 1,5 mA, ved frekvensen 1 kHz.

XL = u/i = 3V/1,5mA = 2 kΩ

Så findes selvinduktion:

XL = 2*π*f*L <=> L = XL/(2*π*f) = 2kΩ/(2*π*1kHz) = 0,32 H

Spolens godhed

En spole er ofte viklet af kobbertråd, og vil derfor have en ohmsk modstand der afhænger af trådens tykkelse og længde. Kernen kan også yde andre tab. Samlet kaldes alle disse tab for spolens tabsmodstand r. På grund af denne tabsmodstand er fasedrejningen ikke længere 90gr (ikke en ideel spole). Spolens godhed Q, angiver forholdet imellem induktiv reaktans og tabsmodstanden.

Q = XL/r

Selvinduktion

En spoles selvinduktionen bestemmes af fire egenskaber:

  • Spolens vindingers diameter
  • Antallet af vindinger
  • Spolens bredde
  • Materialet der tjener som evt. "kerne" i spolen.