Induktiivinen kuorma on osa sähköpiiriä, joka käyttää magneettista energiaa työn tuottamiseen. Useimmat sähkölaitteet, moottorit ja muut laitteet voidaan luokitella joko induktiivisiksi tai pelkistäviksi, ja tämä liittyy yleensä siihen, miten ne absorboivat ja käsittelevät energiaa. Induktiiviset piirit ovat yleensä suuria ja riippuvat yleensä kelasta tai muusta reititysjärjestelmästä energian varastoimiseksi ja kanavoimiseksi, minkä seurauksena suurin osa löytyy teollisista ja raskaisista laitteista. Yleisiä esimerkkejä ovat muuntajat, sähkömoottorit ja sähkömekaaniset releet. Tällaiset työkalut varastoivat pohjimmiltaan energiaa, kunnes sitä tarvitaan, ja kun se on, ne muuttavat sen magneettikenttien sarjana; yhdessä tätä prosessia kutsutaan “induktioksi”. Tällaiset kuormat on usein valjastettava ja suojattava, jotta energia virtaa vain yhteen suuntaan, koska tehon voima voi vahingoittaa virtapiirejä tai kytkettyjä katkaisijoita.
Sähkökuorman perusteet
Sähköä mitataan yksittäisissä yksiköissä tuotantotarpeiden mukaan, mutta useimmissa tapauksissa piirijärjestelmän läpi kulkevan energian kokonaismäärää kutsutaan “kuormaksi” kohdassa, jossa laite absorboi tai tosiasiallisesti käyttää sähköä. Kuormat voivat olla suuria tai pieniä ja niillä voi olla eri vahvuuksia eri sovelluksissa.
Useimmissa tapauksissa kuormitusta on kahta tyyppiä, ja induktiivisille malleille on yleensä ominaista sähkömagneettisten kenttien käyttö. Sähkömagneettisuus näissä asetuksissa aiheuttaa itse asiassa energian siirtymisen lähteestä, kuten pistorasiasta tai jännitesovittimesta, piirin sydämeen, jossa sitä voidaan käyttää virtalähteenä mihin tahansa laitteeseen.
Kuinka induktorit toimivat
Kun jännite -eroa käytetään induktorin johtimien yli, induktori muuttaa sähkön sähkömagneettiseksi kenttään. Kun jännite -ero poistetaan johtimista, kela yrittää ylläpitää sen läpi virtaavan sähkövirran määrää. Se purkautuu, kun sähkömagneettinen kenttä romahtaa tai jos kahden induktorijohdon väliin luodaan sähköinen reitti.
Sähkömoottori on yleinen esimerkki. Näissä tapauksissa kuormitusta käytetään muuntamaan sähkö fyysiseksi työksi. Roottorin kääntämisen aloittaminen vaatii yleensä enemmän tehoa kuin jo pyörivän roottorin pitäminen liikkeessä, ja kun sähkömoottorin johtimiin syötetään jännitettä, moottori aiheuttaa muutoksen magneettivuoan. Tämä muutos aiheuttaa sähkömoottorivoiman, joka vastustaa eteenpäin suuntautuvaa voimaa, joka käynnistäisi moottorin pyörimisen; tätä ilmiötä kutsutaan takaisin sähkömoottorivoimaksi (EMF). Muutaman sekunnin kuluttua sähkömoottori on voittanut osan EMF: n aiheuttamasta impedanssista ja toimii suunnitellusti.
Tehokkuus
Takaisin EMF aiheuttaa osan virtalähteen tehosta hukkaan. Tästä syystä induktiivinen kuorma, kuten vaihtovirta (sähkö) -moottori, käyttää vain noin 70% sähköenergiasta varsinaisen työn tekemiseen. Tämä tarkoittaa, että tällaiset kuormat edellyttävät virtalähdettä, joka voi antaa tarpeeksi sähköä moottorin käynnistämiseksi. Tämän virtalähteen on myös annettava riittävästi tehoa moottorille fyysisen työn suorittamiseksi tarpeen mukaan.
Diodien merkitys
Induktiivinen prosessi on yleensä altis niin kutsutuille “iskuille”, mikä tarkoittaa, että energiaa ei tarkisteta ja se voi aiheuttaa piirin ylikuormitusta, jos sitä ei ole rajoitettu. Lisäksi jotkin induktiiviset kuormat, kuten sähkömekaanisen releen sähkömagneetti, voivat syöttää virtapiikin takaisin piiriin, kun virta katkaistaan kuormasta, mikä voi vahingoittaa piiriä. Tästä syystä useimmissa tällä tyylillä valmistetuissa laitteissa ja koneissa on myös suojadiodit, jotka toimivat periaatteessa katkaisijoina ja edellyttävät, että energia pääsee sisään – mutta estävät sen virtaamisen takaisin.
Kun virta kytketään pois päältä, diodi hajottaa virran nousun tarjoamalla yksisuuntaisen sähköpolun induktorin poikki. Se hajottaa sähkötehon, kunnes sähkömagneettinen kenttä romahtaa tai kunnes ylijännitevirta ei riitä diodin aktivoimiseen.