Eine induktive Last ist ein Teil eines Stromkreises, der magnetische Energie verwendet, um Arbeit zu erzeugen. Die meisten elektrischen Geräte, Motoren und anderen Geräte können entweder als induktiv oder reduktiv klassifiziert werden, und dies hat normalerweise damit zu tun, wie sie Energie aufnehmen und verarbeiten. Induktive Schaltungen neigen dazu, groß zu sein und hängen in der Regel von einer Spule oder einem anderen Leitungssystem ab, um Energie zu speichern und zu leiten. Als Folge davon finden sich die meisten in Industrie- und Hochleistungsgeräten. Gängige Beispiele sind Transformatoren, Elektromotoren und elektromechanische Relais. Diese Art von Werkzeugen speichern im Grunde Energie, bis sie benötigt wird, und wandeln sie dann mit einer Reihe von Magnetfeldern um; zusammen wird dieser Prozess als „induzieren“ bezeichnet. Diese Art von Lasten müssen oft vorgespannt und geschützt werden, um den Energiefluss nur in eine Richtung zu halten, da die Kraft der Leistung sonst Schäden am Stromkreis oder angeschlossenen Leistungsschaltern verursachen kann.
Grundlagen der elektrischen Last
Strom wird je nach Leistungsbedarf in einzelnen Einheiten gemessen, aber in den meisten Fällen wird die Gesamtenergiemenge, die durch ein Schaltungssystem fließt, an dem Punkt, an dem das Gerät Strom aufnimmt oder tatsächlich verbraucht, als „Last“ bezeichnet. Die Lasten können groß oder klein sein und haben in verschiedenen Anwendungen unterschiedliche Stärken.
In den meisten Fällen gibt es zwei Arten von Belastungen, wobei induktive Modelle meist durch die Verwendung elektromagnetischer Felder gekennzeichnet sind. Elektromagnetismus in diesen Einstellungen führt tatsächlich dazu, dass die Energie von der Quelle, wie einer Steckdose oder einem Spannungsadapter, in das Herz der Schaltung gelangt, wo sie verwendet werden kann, um alles zu versorgen, was das Gerät tut.
Wie Induktivitäten funktionieren
Wenn an den Leitungen einer Induktivität eine Spannungsdifferenz angelegt wird, wandelt die Induktivität Elektrizität in ein elektromagnetisches Feld um. Wenn die Spannungsdifferenz von den Leitungen entfernt wird, versucht der Induktor, die Menge des durch ihn fließenden elektrischen Stroms aufrechtzuerhalten. Es entlädt sich, wenn das elektromagnetische Feld zusammenbricht oder wenn ein elektrischer Pfad zwischen den beiden Induktorleitungen entsteht.
Ein gängiges Beispiel ist ein Elektromotor. In diesen Fällen wird die Last verwendet, um Strom in körperliche Arbeit umzuwandeln. Es erfordert im Allgemeinen mehr Leistung, um den Rotor anfänglich zu drehen, als einen bereits drehenden Rotor in Bewegung zu halten, und wenn Spannung an die Leitungen eines Elektromotors angelegt wird, erzeugt der Motor eine Änderung des magnetischen Flusses. Diese Änderung induziert eine elektromotorische Kraft, die der Vorwärtsdrehkraft entgegenwirkt, die den Motor in Gang setzen würde; dieses Phänomen wird als elektromotorische Gegenkraft (EMF) bezeichnet. Nach einigen Sekunden hat ein Elektromotor einen Teil der durch eine Gegen-EMK verursachten Impedanz überwunden und funktioniert wie vorgesehen.
Efficiency
Gegen-EMK führt dazu, dass ein Teil der Leistung von der Stromquelle verschwendet wird. Aus diesem Grund verbraucht eine induktive Last wie ein Wechselstrom-(AC)-Elektromotor nur etwa 70 % der elektrischen Energie für die eigentliche Arbeit. Dies bedeutet, dass solche Lasten eine Stromversorgung benötigen, die ausreichend elektrische Leistung zum Starten des Motors bereitstellen kann. Dieses Netzteil muss auch genügend Leistung liefern, damit der Motor bei Bedarf körperliche Arbeit verrichten kann.
Bedeutung von Dioden
Der induktive Prozess ist meist anfällig für sogenannte „Blowbacks“, das heißt, die Energie wird nicht kontrolliert und kann, wenn sie nicht begrenzt wird, zu Überlastungen des Stromkreises führen. Darüber hinaus können einige induktive Lasten, wie der Elektromagnet in einem elektromechanischen Relais, einen Stromstoß in den Stromkreis zurückspeisen, wenn der Strom von der Last getrennt wird, wodurch der Stromkreis beschädigt werden kann. Aus diesem Grund verfügen die meisten Geräte und Maschinen dieser Art auch über Schutzdioden, die im Grunde als Leistungsschalter fungieren und dafür sorgen, dass Energie einfließen kann – aber auch nicht wieder abfließen kann.
Wenn der Strom abgeschaltet wird, leitet die Diode den Stromstoß ab, indem sie einen elektrischen Einwegpfad über den Induktor bereitstellt. Es leitet elektrische Energie ab, bis das elektromagnetische Feld zusammenbricht oder bis der Stromstoß nicht ausreicht, um die Diode zu aktivieren.