Una de las leyes más famosas relacionadas con la electricidad es la 'Ley de Ohm'. La ley de Ohm da una relación empírica que describe la conductividad de diversos materiales conductores de electricidad. De acuerdo con esta ley, la corriente que fluye en un conductor es directamente proporcional al voltaje a través del conductor, con la resistencia como constante de proporcionalidad. Aquí, las unidades de corriente son amperios, las unidades de voltaje se dan en voltios y las unidades de resistencia son ohmios. En física, esta ley también se usa generalmente para referirse a varias generalizaciones de la ley, como en la forma vectorial en electromagnetismo. Del mismo modo, cuando se trabaja con AC inductores , se utiliza la ley de ohmios, donde la resistencia se denomina 'reactancia inductiva' en lugar de 'resistencia'.
¿Qué es la reactancia inductiva?
Cuando se aplica voltaje a un inductor, se induce una corriente a través del circuito del inductor. Sin embargo, esta corriente no se genera instantáneamente, sino que crece a una velocidad rápida determinada por los valores autoinducidos del inductor. La corriente inducida está limitada por los elementos resistivos presentes en los devanados de la bobina del inductor. Aquí, la cantidad de resistencia depende de la relación entre el voltaje aplicado y la corriente inducida, como se menciona en la Ley de Ohm.
La siguiente figura es un circuito inductor que se utiliza para calcular la reactancia inductiva.
Reactancia inductiva
Sin embargo, cuando el inductor está conectado al circuito de CA, el flujo de corriente se comporta de manera diferente. Aquí, se utiliza el suministro sinusoidal. Por tanto, se produce una diferencia de fase entre el voltaje y la forma de onda de la corriente. Ahora, cuando se usa suministro de CA para la bobina del inductor, además de la inductancia de la bobina, la corriente también tiene que enfrentarse a la oposición de la frecuencia de la forma de onda de CA. Esta resistencia enfrentada por la corriente en el inductor mientras está conectado en un circuito de CA se denomina 'Resistencia inductiva'.
Diferencia entre inductancia y reactancia
La inductancia es la capacidad de un material para inducir un voltaje en él cuando hay un cambio en el flujo de corriente dentro de él. El símbolo de la inductancia es 'L'. Mientras que, resistencia reactiva Es la propiedad de los materiales eléctricos que se opone al cambio de corriente. Las unidades de reactancia son 'Ohm' y se indica con el símbolo 'X' para distinguirla de la resistencia normal.
La reactancia funciona de manera similar a resistencia eléctrica pero a diferencia de la resistencia, la reactancia no disipa el poder en forma de calor. Más bien almacena la energía como un valor de reactancia y la devuelve al circuito. Un inductor ideal tiene resistencia cero, mientras que una resistencia ideal tiene reactancia cero.
Derivación de fórmulas de reactancia inductiva
La reactancia inductiva es el término relacionado con los circuitos de CA. Se opone al flujo de corriente en circuitos de CA. En un circuito inductivo de CA debido a la diferencia de fase, la forma de onda de corriente 'LAGS' la forma de onda de voltaje aplicada en 90 grados. Es decir, si la forma de onda de voltaje está en 0 grados, la forma de onda de corriente estará en -90 grados.
En un circuito inductivo, el inductor se coloca a través del suministro de voltaje de CA. La fem autoinducida en el inductor aumenta y disminuye con el aumento y la disminución de la frecuencia de la tensión de alimentación. La fem autoinducida es directamente proporcional a la tasa de cambio de corriente en la bobina del inductor. La tasa de cambio más alta ocurre cuando la forma de onda del voltaje de suministro cruza del semiciclo positivo a un semiciclo negativo o viceversa.
En un circuito inductivo, la corriente se retrasa respecto al voltaje. Entonces, si el voltaje está en 0 grados, entonces la corriente estará en -90 grados con respecto al voltaje. Por lo tanto, cuando se consideran las formas de onda sinusoidales, la forma de onda de voltaje VLse puede clasificar como onda sinusoidal y forma de onda de corriente ILcomo una onda coseno negativa.
Por tanto, la corriente en un punto se puede definir como:
IL= Yomax. sin(ωt – 900), φω está en radianes y 't' en segundos
La relación de voltaje y corriente en el circuito inductivo da el valor de la reactancia inductiva XL
Por tanto, XL= VL/ ILohmios = ωL = 2πfL ohmios
Aquí, L es la inductancia, f es la frecuencia y 2πf = ω
A partir de esta derivación, se puede ver que la reactancia inductiva es directamente proporcional a la frecuencia 'f' y la inductancia 'L' del inductor. Con un aumento en la frecuencia de voltaje o la inductancia de la bobina, aumenta la reactancia general del circuito. A medida que la frecuencia aumenta hasta el infinito, la reactancia inductiva también aumenta hasta el infinito actuando de forma similar a un circuito abierto. Para una caída en la frecuencia a cero, la reactancia inductiva también disminuye a cero, actuando de manera similar a un cortocircuito.
Símbolo
La reactancia inductiva es la resistencia que enfrenta el flujo de corriente en el inductor cuando se suministra voltaje de CA. Sus unidades son similares a las unidades de resistencia. El símbolo de la reactancia inductiva es 'XL“. Como la corriente se retrasa 90 grados con respecto al inductor de voltaje, al tener el valor para cualquiera de las cantidades, la otra se puede calcular fácilmente. Si se conoce el voltaje, entonces mediante el desplazamiento negativo de 90 grados de la forma de onda del voltaje se puede derivar la forma de onda de la corriente.
Ejemplo
Veamos un ejemplo para calcular la reactancia inductiva.
Un inductor con inductancia de 200 mH y resistencia cero está conectado a través de una fuente de voltaje de 150 V. La frecuencia de suministro de voltaje es de 60 Hz. Calcule la reactancia inductiva y la corriente que fluye a través del inductor.
Reactancia inductiva
XL= 2πfL
= 2π × 50 × 0,20
= 76,08 ohmios
Actual
IL= VL/ XL
= 150/76.08
= 1.97 A
En los circuitos eléctricos y electrónicos, el término 'reactancia' se utiliza habitualmente con los circuitos inductores y condensadores. Un aumento en el valor de reactancia en estos circuitos conduce a una disminución de la corriente a través de ellos. La reactancia inductiva hace que el voltaje y la corriente se desfasen. En los sistemas de energía eléctrica, esto limitará la capacidad de energía de las líneas de transmisión de CA. Aunque la corriente todavía fluye en tales situaciones, las líneas de transmisión se calentarán y no habrá una transferencia de energía efectiva. Entonces, es importante monitorear la reactancia inductiva de los circuitos. ¿Cuál es la diferencia de fase entre las formas de onda de voltaje y corriente para el circuito inductor?
