En induktiv belastning är en del av en elektrisk krets som använder magnetisk energi för att producera arbete. De flesta elektriska apparater, motorer och andra enheter kan klassificeras som antingen induktiva eller reduktiva, och detta har vanligtvis att göra med hur de absorberar och bearbetar energi. Induktiva kretsar tenderar att vara stora och är vanligtvis beroende av en spole eller annat routingsystem för att lagra och kanalisera energi, och som en följd av detta finns de flesta i industriella och tunga apparater. Vanliga exempel är transformatorer, elmotorer och elektromekaniska reläer. Den här typen av verktyg lagrar i princip energi tills den behövs och när den väl är det, omvandlar de den med en serie magnetfält; tillsammans kallas denna process ”induktion”. Dessa typer av belastningar måste ofta utnyttjas och skyddas för att hålla energin flytande i endast en riktning, eftersom kraften från kraften kan orsaka skada på kretsen eller anslutna brytare annars.
Grundläggande om elektrisk belastning
Elektricitet mäts i individuella enheter beroende på effektbehov, men i de flesta fall kallas den totala mängden energi som strömmar genom ett kretssystem som en ”belastning” vid den punkt där apparaten absorberar eller faktiskt använder ström. Laster kan vara stora eller små och har olika styrka i olika applikationer.
I de flesta fall finns det två typer av belastning, och induktiva modeller kännetecknas vanligtvis av användningen av elektromagnetiska fält. Elektromagnetism i dessa inställningar kommer faktiskt att få energin att flytta från källan, som ett uttag eller en spänningsadapter, till hjärtat av kretsen där den kan användas för att driva vad det än är enheten gör.
Hur induktorer fungerar
När en spänningsskillnad appliceras över en induktors ledningar, omvandlar induktorn elektricitet till ett elektromagnetiskt fält. När spänningsskillnaden tas bort från ledningarna kommer induktorn att försöka bibehålla mängden elektrisk ström som flyter genom den. Det kommer att laddas ur när det elektromagnetiska fältet kollapsar, eller om en elektrisk bana skapas mellan de två induktorledningarna.
En elmotor är ett vanligt exempel. I dessa fall används belastningen för att omvandla el till fysiskt arbete. Det kräver i allmänhet mer kraft för att börja vrida rotorn från början än vad det kräver för att hålla en redan roterande rotor i rörelse, och när spänning appliceras på ledningarna på en elektrisk motor genererar motorn en förändring i magnetiskt flöde. Denna förändring inducerar en elektromotorisk kraft som motverkar den framåtvändande kraften som skulle starta motorns svängning; detta fenomen kallas en bakelektromotorisk kraft (EMF). Efter flera sekunder kommer en elmotor att ha övervunnit en del av impedansen som orsakas av en bakre EMF, och kommer att fungera som designat.
Effektivitet
Back EMF gör att en del av strömmen från strömkällan går till spillo. Av denna anledning kommer en induktiv belastning som en elmotor med växelström (AC) endast att använda cirka 70 % av den elektriska energin för att utföra verkligt arbete. Detta innebär att sådana belastningar kommer att kräva en strömförsörjning som kan ge tillräckligt med elektrisk kraft för att starta motorn. Denna strömförsörjning måste också ge tillräckligt med ström för att motorn ska kunna utföra fysiskt arbete efter behov.
Diodernas betydelse
Den induktiva processen är vanligtvis utsatt för vad som kallas ”blowbacks”, vilket innebär att energin inte kontrolleras och kan orsaka kretsöverbelastning om den inte är begränsad. Dessutom kan vissa induktiva belastningar, som elektromagneten i ett elektromekaniskt relä, mata tillbaka en strömstöt i kretsen när strömmen kopplas bort från belastningen, vilket kan skada kretsen. Av denna anledning har de flesta enheter och maskiner tillverkade i denna stil också skyddande ”dioder”, som i princip fungerar som strömbrytare och kräver att energi kan gå in – men förbjuder att den också flödar tillbaka ut.
När strömmen är avstängd avleder dioden strömstöten genom att tillhandahålla en envägs elektrisk bana över induktorn. Den kommer att avleda elektrisk kraft tills det elektromagnetiska fältet kollapsar eller tills strömstyrkan är otillräcklig för att aktivera dioden.