Qué es una reactancia inductiva: definición, unidad y fórmula

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 varios materiales eléctricamente conductores. De acuerdo con esta ley, la corriente que fluye en un conductor es directamente proporcional al voltaje a través del conductor, siendo la resistencia la 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 forma de vector en electromagnetismo. De manera similar, cuando se trabaja con inductores de CA, se usa la Ley de Ohms, donde la resistencia se denomina "reactancia inductiva" en lugar de "resistencia".

¿Qué es la reactancia inductiva?

Cuando se aplica un 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 un ritmo rápido determinado por los valores autoinducidos del inductor. La corriente inducida está limitada por los elementos resistivos presentes en los devanados de la bobina de inductancia. 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 utilizado para calcular la 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 la fuente de alimentación sinusoidal. Por lo tanto, se produce una diferencia de fase entre la tensión y la forma de onda de la corriente. Ahora, cuando se utiliza alimentación de CA para el 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 que encuentra la corriente en el inductor cuando se conecta al 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 a través de él. El símbolo de la inductancia es "L". Entonces que, resistencia reactiva es la propiedad de los materiales eléctricos que se opone a la variación de la corriente. Las unidades de reactancia son "Ohm" y se indican con el símbolo "X" para distinguirlas de la resistencia normal.

La reactancia funciona de manera similar a la resistencia eléctrica, pero a diferencia de la resistencia, la reactancia no disipa energía en forma de calor. En cambio, almacena energía como un valor de reactancia y la envía de regreso al circuito. Un inductor ideal tiene resistencia cero, mientras que una resistencia ideal tiene reactancia cero.

Derivación de la fórmula de la reactancia inductiva

La reactancia inductiva es el término relacionado con los circuitos de corriente alterna. Se opone al flujo de corriente en los circuitos de CA. En un circuito inductivo de CA debido a la diferencia de fase, la forma de onda de corriente "RETROCEDE" 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 frente al 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 cambia de medio ciclo positivo a medio ciclo negativo o viceversa.

En un circuito inductivo, la corriente se retrasa con respecto al voltaje. Entonces, si el voltaje es de 0 grados, la corriente será de -90 grados del voltaje. Por lo tanto, cuando se consideran formas de onda sinusoidales, la forma de onda de voltaje V_L se puede clasificar como onda sinusoidal y forma de onda de corriente I_L como una onda coseno negativa.

Así, la corriente en un punto se puede definir como:

yo _L = yo_máximo. sen(ωt – 90 ⁰), 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 X_L

Así, X_L =V_L / YO_L ohmios = ωL = 2πfL ohmios

Aquí L es la inductancia, f es la frecuencia y 2πf = ω

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 del 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 como un circuito abierto. Para una caída de frecuencia a cero, la reactancia inductiva también cae a cero, actuando como un cortocircuito.

Símbolo

La reactancia inductiva es la resistencia que encuentra el flujo de corriente a través del inductor cuando se suministra voltaje de CA. Sus unidades son similares a las unidades de resistencia. El símbolo de la reactancia inductiva es "X_L“. Como la corriente tiene un retraso de 90 grados con respecto a la inductancia del voltaje, al tener el valor de una 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 una fuente de voltaje de 150 V. La frecuencia de suministro de voltaje es de 60 Hz. Calcule la reactancia inductiva y la corriente a través del inductor

Reactancia inductiva

X_L = 2πfL

= 2π × 50 × 0,20

= 76,08 ohmios

Correr

yo_L =V_L /X_L

= 150/76,08

= 1.97A

En circuitos eléctricos y electrónicos, el término "reactancia" se usa regularmente con circuitos de inductores y capacitores. Un aumento en el valor de la reactancia en estos circuitos conduce a una disminución en la corriente a través de ellos. La reactancia inductiva provoca un cambio de fase de voltaje y corriente. En los sistemas de energía eléctrica, esto limitará la capacidad de potencia de las líneas de transmisión de CA. Aunque la corriente sigue fluyendo en tales situaciones, las líneas de transmisión se calentarán y no habrá una transferencia de energía eficiente. Por lo tanto, 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 del inductor?