Induktivna obremenitev je del električnega vezja, ki za proizvodnjo dela uporablja magnetno energijo. Večino električnih naprav, motorjev in drugih naprav lahko razvrstimo kot induktivne ali reduktivne, kar je običajno povezano s tem, kako absorbirajo in obdelujejo energijo. Induktivna vezja so ponavadi velika in so običajno odvisna od tuljave ali drugega usmerjevalnega sistema za shranjevanje in usmerjanje energije, zato jih večino najdemo v industrijskih in težkih napravah. Pogosti primeri vključujejo transformatorje, elektromotorje in elektromehanske releje. Tovrstna orodja v bistvu shranjujejo energijo, dokler je ne potrebujejo, in jo, ko je enkrat, pretvorijo z vrsto magnetnih polj; skupaj je ta proces znan kot “indukcijo”. Tovrstne obremenitve je pogosto treba izkoristiti in zaščititi, da energija teče samo v eni smeri, saj lahko sila moči drugače poškoduje vezje ali priključene odklopnike.
Osnove električne obremenitve
Električna energija se meri v posameznih enotah, odvisno od izhodnih potreb, vendar se v večini primerov skupna količina energije, ki teče skozi sistem vezja, imenuje »obremenitev« na točki, kjer naprava absorbira ali dejansko uporablja moč. Obremenitve so lahko velike ali majhne in imajo različno moč pri različnih aplikacijah.
V večini primerov obstajata dve vrsti obremenitve, za induktivne modele pa je običajno značilna uporaba elektromagnetnih polj. Elektromagnetizem v teh nastavitvah bo dejansko povzročil, da se energija premakne iz vira, kot je vtičnica ali napetostni adapter, v srce vezja, kjer se lahko uporablja za napajanje, kar naprava počne.
Kako delujejo induktorji
Ko se napetostna razlika nanese na vodnike induktorja, induktor pretvori električno energijo v elektromagnetno polje. Ko se napetostna razlika odstrani iz vodnikov, bo induktor poskušal vzdrževati količino električnega toka, ki teče skozenj. Izprazni se, ko se elektromagnetno polje zruši ali če se med obema induktorskima kabloma ustvari električna pot.
Pogost primer je električni motor. V teh primerih se obremenitev uporablja za pretvorbo električne energije v fizično delo. Na splošno zahteva več moči, da začne vrteti rotor na začetku, kot je potrebno za vzdrževanje že vrtečega se rotorja v gibanju, in ko se napetost nanese na vodnike na elektromotorju, motor ustvari spremembo magnetnega pretoka. Ta sprememba povzroči elektromotorno silo, ki nasprotuje sili obračanja naprej, ki bi sprožila vrtenje motorja; ta pojav se imenuje povratna elektromotorna sila (EMF). Po nekaj sekundah bo električni motor premagal del impedance, ki jo povzroča povratni EMF, in bo deloval, kot je bilo zasnovano.
Učinkovitost
Povratni EMF povzroči, da se del energije iz vira energije izgubi. Iz tega razloga bo induktivna obremenitev, kot je električni motor z izmeničnim tokom (AC), porabila le približno 70 % električne energije za opravljanje dejanskega dela. To pomeni, da bodo takšne obremenitve zahtevale napajanje, ki lahko zagotovi dovolj električne energije za zagon motorja. Ta napajalnik mora zagotavljati tudi dovolj moči, da motor po potrebi izvaja fizično delo.
Pomen diod
Induktivni proces je običajno nagnjen k tako imenovanim “povratnim udarcem”, kar pomeni, da energija ni preverjena in lahko povzroči preobremenitve vezja, če ni omejena. Poleg tega lahko nekatere induktivne obremenitve, kot je elektromagnet v elektromehanskem releju, vrnejo napetostni udar nazaj v vezje, ko je napajanje odklopljeno od bremena, kar lahko poškoduje vezje. Zaradi tega ima večina naprav in strojev, izdelanih v tem slogu, tudi zaščitne “diode”, ki v bistvu delujejo kot odklopniki in zahtevajo, da energija vstopi – vendar ji prepovedujejo odtekanje nazaj.
Ko je napajanje izklopljeno, dioda razprši udarno moč tako, da zagotovi enosmerno električno pot čez induktor. Razpršila bo električno moč, dokler se elektromagnetno polje ne zruši ali dokler udarni tok ne bo zadostoval za aktiviranje diode.