Induktivno opterećenje je dio električnog kruga koji koristi magnetsku energiju za proizvodnju rada. Većina električnih uređaja, motora i drugih uređaja mogu se klasificirati kao induktivni ili reduktivni, a to obično ima veze s načinom na koji apsorbiraju i obrađuju energiju. Induktivni krugovi imaju tendenciju da budu veliki i obično ovise o zavojnici ili drugom sustavu usmjeravanja za pohranu i kanalizaciju energije, a kao posljedica toga većina se nalazi u industrijskim i teškim uređajima. Uobičajeni primjeri uključuju transformatore, električne motore i elektromehaničke releje. Ove vrste alata u osnovi pohranjuju energiju dok je ne zatreba i, nakon što je, pretvaraju je nizom magnetskih polja; zajedno ovaj proces je poznat kao “indukcijom”. Ove vrste opterećenja često moraju biti upregnute i zaštićene kako bi energija mogla teći samo u jednom smjeru, budući da sila struje može uzrokovati oštećenje strujnog kruga ili spojenih prekidača u suprotnom.
Osnove električnog opterećenja
Električna energija se mjeri u pojedinačnim jedinicama ovisno o izlaznim potrebama, ali u većini slučajeva ukupna količina energije koja teče kroz sustav strujnih krugova naziva se “opterećenjem” na mjestu gdje uređaj apsorbira ili zapravo koristi energiju. Opterećenja mogu biti velika ili mala, te imaju različite snage u različitim primjenama.
U većini slučajeva postoje dvije vrste opterećenja, a induktivni modeli obično su karakterizirani upotrebom elektromagnetskih polja. Elektromagnetizam u ovim postavkama zapravo će uzrokovati da se energija kreće iz izvora, poput utičnice ili naponskog adaptera, u srce strujnog kruga gdje se može koristiti za napajanje što god uređaj radi.
Kako rade induktori
Kada se na izvode induktora primjenjuje razlika napona, induktor pretvara električnu energiju u elektromagnetno polje. Kada se razlika napona ukloni iz vodova, induktor će pokušati održati količinu električne struje koja teče kroz njega. Ispraznit će se kada se elektromagnetsko polje sruši ili ako se stvori električni put između dva izvoda induktora.
Električni motor je čest primjer. U tim slučajevima opterećenje se koristi za pretvaranje električne energije u fizički rad. Općenito je potrebno više snage za početak okretanja rotora u početku nego što je potrebno za održavanje rotora koji se već okreće u pokretu, a kada se napon primijeni na vodove na elektromotoru, motor stvara promjenu magnetskog toka. Ova promjena inducira elektromotornu silu koja se suprotstavlja sili okretanja naprijed koja bi pokrenula okretanje motora; ta se pojava naziva povratna elektromotorna sila (EMF). Nakon nekoliko sekundi, električni motor će prevladati dio impedancije uzrokovane povratnim EMF-om i funkcionirat će kako je predviđeno.
Učinkovitost
Povratni EMF uzrokuje gubitak dijela energije iz izvora energije. Iz tog razloga, induktivno opterećenje kao što je električni motor izmjenične struje (AC) će koristiti samo oko 70% električne energije za obavljanje stvarnog rada. To znači da će takva opterećenja zahtijevati napajanje koje može osigurati dovoljno električne energije za pokretanje motora. Ovo napajanje također mora osigurati dovoljno snage da motor može obavljati fizički rad prema potrebi.
Važnost dioda
Induktivni proces obično je sklon onome što je poznato kao “povratni udar”, što znači da se energija ne provjerava i može uzrokovati preopterećenja kruga ako nije ograničena. Osim toga, neka induktivna opterećenja, poput elektromagneta u elektromehaničkom releju, mogu vratiti strujni udar u krug kada se napajanje isključi iz opterećenja, što može oštetiti krug. Iz tog razloga većina uređaja i strojeva napravljenih u ovom stilu također ima zaštitne “diode”, koje u osnovi djeluju kao prekidači i zahtijevaju da energija može ulaziti – ali onemogućuju njezino vraćanje.
Kada je napajanje isključeno, dioda raspršuje udar snage osiguravajući jednosmjerni električni put preko induktora. Rasipat će električnu snagu sve dok se elektromagnetsko polje ne sruši ili dok struja udarnog udara ne bude dovoljna za aktiviranje diode.