Wie beginnt ein negativer Strom in der Induktivität im Wechselstromkreis?

Wie erscheint, wie in diesem Bild gezeigt, ein negativer Strom am Anfang, wenn die Spannung zu steigen beginnt?

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Ich verstehe die aktuelle Lead-Lag-Mathematik dahinter. Ich kann einfach nicht herausfinden, was mit der Elektronik im Kabel los ist. Wie kann eine steigende Spannung einen Rückstrom verursachen?

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Danke an Andy aka für den Hinweis auf die richtige Lösung mit korrekten Referenzen. Mir wurde klar, dass die Antwort auf die Anomalie in der Gleichung des Induktors liegt.

Da für eine Induktivität v = L * di/dt

Daher Strom = Integral (v/L * dt)

Integral von Vsin(wt)/L = -Vcos(wt)/L

Und der knifflige Teil besteht darin, Integrale zwischen 2 Punkten A und B zu bilden

Also der Strom zu einem Zeitpunkt t = -Vcos(wt)/L - (-Vcos(0))/L = -Vcos(wt) + V/L

Der cos(0) ist die DC-Komponente, die die gesamte Stromwelle über die 0-Linie "anhebt", sodass der Strom nur in positiver Richtung fließt (unter der Annahme eines 0-Widerstandspfads). Dies wird hier erwähnt -

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

Überwachung

Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum das SMPS meines CPU-Gehäuses genau dann ein lautes Geräusch macht, wenn ich es einschalte. Der Ton hält etwa eine Minute an und verschwindet dann. Weil die Spannungsversorgung bei t = 0 mit 0 V beginnt und der Wechselstrom nur auf der positiven Seite des Diagramms oberhalb des 0-Pegels fließt, was einen höheren Gleichstromwert ergibt.

Anmerkungen

Ich habe versucht, ein paar weitere Online-Tutorials zu Schaltungen zu lesen, um die Grundlagen von RL- und RC-AC-Schaltungen zu verstehen.

  1. Jeder RL- und RC-Wechselstromkreis hat 2 Ströme. Einer ist der stationäre Strom I(ss) und ein anderer ist der transiente Strom I(tr).

  2. Die Phasor-Methode berechnet nur den stationären Strom davon. Was viele für das "echte" Verhalten der Schaltung halten, obwohl dies nicht der Fall ist.

  3. Dieser Link zeigt die Berechnung des transienten Stroms in einem RL-Wechselstromkreis - http://www.ee.nthu.edu.tw/~sdyang/Courses/Circuits/Ch09_Std.pdf

  4. Ich habe eine Partsim-Simulation der RL-Wechselstromschaltung erstellt, die das Ganze schön zeigt - https://www.partsim.com/simulator/#69215

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Eine einfache Art, sich einen Induktor vorzustellen, ist ein Element, das gegen Stromänderungen kämpft, genauso wie ein Kondensator ein Element ist, das gegen Spannungsänderungen kämpft.

Antworten (3)

Wenn Sie eine Sinusspannung an eine Induktivität anlegen, hat der Strom keine andere Wahl, als bei Null zu beginnen – er kann nicht plötzlich einen negativen Wert annehmen, wie dies bei den stationären Wellenformen impliziert wäre.

Tatsächlich hat es einen Namen - es heißt Einschaltstrom und kann insbesondere bei Motoren, Induktivitäten und Transformatoren eine Kernsättigung verursachen, da der Strom über die Spitze des normalen stationären Werts ansteigt: -

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Aus diesem Grund werden einige induktive Lasten an die Wechselstromversorgung angeschlossen, wenn die Spannungswellenform ihre maximale Spitze (negativ oder positiv) erreicht, da der Strom dann natürlich durch einen Nulldurchgangspunkt fließen würde.

Ohne Kernsättigung (oder andere Verluste) würde der Strom einen positiven durchschnittlichen DC-Wert aufweisen. Hier ist ein Bild, das zeigt, was ich meine: -

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Bild von hier aufgenommen .

Wenn eine Spannung an einem Nulldurchgang angelegt wird, bleibt der Strom für einige Zeit auf einem Gleichstromwert, und dieser Gleichstromversatz wird mit Verlusten aufgrund von R1 abklingen.

Ich wollte hier gerade eine weitere Antwort hinzufügen, aber Sie haben sie fast vollständig, mit Ausnahme einer Änderung, die sie perfekt machen würde. „Ohne Kernsättigung (oder andere Verluste)“ ist nicht die Bedingung. Wenn Sie das durch "ohne Vorwiderstand in der Induktivität" ersetzen, wäre es richtig. Nebenschlussverluste haben diesen Effekt nicht und die Sättigung auch nicht (obwohl die Sättigung den Strom erhöht und den Effekt des Serienwiderstands verstärkt). Kernverluste, die der Serie R entsprechen, funktionieren, aber das kann auf dieser Diskussionsebene leicht weggelassen werden.
erstaunlich, endlich hat jemand die Lösung entmystifiziert !!
@Andyaka Kann die Gleichstromkomponente neutralisiert werden, indem ein Kondensator mit niedriger Impedanz in Reihe mit der Induktivität hinzugefügt wird?
Sie müssen einen Kondensator wählen, der groß genug ist, um Serienresonanzen zu vermeiden, und daher tritt das Problem immer noch für mehrere Zyklen auf. Warum nicht mit LTSpice oder ähnlichem simulieren.
@Andyaka Gibt es eine Möglichkeit, den transienten Gleichstrom direkt bei t = 0 vollständig zu unterdrücken, egal wie die Spannung beginnt?
Sie können einen Einschaltstrombegrenzer verwenden. Sie sind so konzipiert, dass sie die Last entweder nur bei einer Spannungsspitze aktivieren oder einfach einen Reihenwiderstand für einige zehn Millisekunden anlegen, bis das Problem behoben ist. Einige verwenden MOSFETs; Einige verwenden Thermistoren.

Was im Diagramm gezeigt wird, ist ungefähr eine Periode im stationären Zustand .
Es zeigt nicht die Bedingungen, wenn die Sinusquelle bei t=0 eingeschaltet wird ( Einschwingzustand ).

Dh man muss sich vorstellen, dass vorher noch viel mehr Zyklen passiert sind. Bei t = 0 ist die Spule also bereits erregt und Strom- und Spannungsphasen sind stabilisiert.

"Beginn des Wechselstromzyklus" bedeutet nicht, dass in diesem Moment Wechselstrom eingeschaltet ist. Es ist nur der Beginn des sich wiederholenden Zyklus .

Was würde in einer realen Schaltung passieren, wenn bei t=0 alles 0 wäre. Wie würde die Stromkurve im Vergleich zur Spannung aussehen?
Sie benötigen mehr Informationen: Insbesondere müssen Sie den Serienwiderstand der Schaltung kennen (der in diesem sehr einfachen Bild ignoriert wird und im stationären Zustand keine Rolle spielt, solange er klein ist).
ist das wirklich so kompliziert zu verstehen. Die Kondensatorschaltung mit Wechselstromquelle war viel intuitiver und einfacher zu visualisieren.
Eigentlich funktioniert Kondensator mit Spannungsquelle im Prinzip genauso wie Induktivität mit Stromquelle. Dieses Prinzip wird Dualität genannt .
Punkte für Absatz eins..!!

Ein Induktor ist ein Energiespeicher, aber er speichert Energie als magnetische Energie. Im Gegensatz zu einem Kondensator, der Energie als elektrische Energie (Elektronen) speichert.

Wenn Sie damit beginnen, über den Strom durch eine Induktivität nachzudenken, müssen Sie an die Änderungsrate des Stroms durch die Induktivität denken, die zu einer bestimmten Amplitude der Spannung an ihr führt, die der Änderungsrate entgegenwirkt. Es erzeugt also eine negative Spannung darüber. Wenn ich negativ sage, meine ich die entgegengesetzte Polarität einer Spannung, die beispielsweise über einem Widerstand erzeugt würde.

Dies ist im Wesentlichen das Gesetz von Lenz, das wichtig zu verstehen ist, um auch das Gesetz von Faraday zu verstehen.

Wenn Sie eine Spannung über einen Kondensator zwingen, ist es die Änderungsrate der Spannung, die zu einem Strom führt, der der Änderungsrate entgegenwirkt.

Auf einer grundlegenden physikalischen Ebene dreht sich alles um Impuls und die Tatsache, dass Sie sich mit Masse nicht durch ein Medium bewegen können, ohne dass etwas anderes gegen Sie wirkt. Natürliche Systeme mögen keine Veränderung.

Im Fall von Induktoren und Spulen ist dies wirklich großartig für uns, da wir damit Strom erzeugen und Strom umwandeln können.

e M F = − L D ich D T = − D Φ D T
Φ ist der magnetische Fluss

"Wenn Sie eine Spannung über eine Induktivität zwingen, ist dies die Änderungsrate der Spannung, die zu einem Strom führt, der der Änderungsrate entgegenwirkt" - ich denke, Sie sprechen von Kondensatoren, nicht von Induktivitäten. In einem Kondensator bestimmt die Änderungsrate der Spannung den Strom. In einer Spule bestimmt die Stromänderungsgeschwindigkeit die Spannung.
Wie beginnt ein negativer Strom in der Induktivität im Wechselstromkreis?
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