Abipusis induktyvumas yra pagrindinis transformatorių, variklių, generatorių ir bet kurio kito elektromagnetinę sąveiką turinčio įrenginio veikimo principas. Jis apima srovę, tekiančią vienoje ritėje, kuri sukelia įtampą gretimoje ritėje, kai ritės yra magnetiškai sujungtos bendru magnetiniu srautu. Tuo pačiu abipusis induktyvumas gali būti ir kenksmingas dėl nutekėjimo įtampos arba tarpinių ekrano poreikio siekiant apsaugoti kitas grandines.
Kur slypi pagrindiniai principai
Saviindukcija pasireiškia tada, kai laidžiojoje grandinėje kinta srovė; magnetinis laukas grandinės viduje keičiasi, dėl ko atsiranda savaiminė elektromotorinė įtampa (EMF). Abipusis induktyvumas atsiranda, kai EMF sukeliamas įtampa gretimoje ritėje, kai ritės yra magnetiškai sujungtos. Tuo pačiu metu magnetinis srautas, kurį sukelia srovė pirmojoje ritėje, įtakoja antrąją ritę, dėl ko susidaro tarpusavio induktyvumas M. Saviindukvumas L ir abipusis induktyvumas M yra susiję, tačiau turi skirtingas prasmės interpretacijas: L - tai grandinės ar elemento gebėjimas kaupti magnetinį energiją ir pasipriešinti srovės pokyčiams, o M - tarpusavio magnetinį ryšį tarp dviejų ritinių.
Induktyvumas yra matas, įrodantis grandinės gebėjimą laikyti magnetinį energijos užuomazę: W = L·I^2/2. Jo SI vienetas - henris (H). Induktyvumas paprastai didėja, kai vijų skaičius N didėja, ritės skerspjūvis didėja arba naudojama šerdis su didesniu magnetiniu pralaidumu. Praktiškai skaičiavimai priklauso nuo ritės konstrukcijos: cilindrinės ritės, toroidinės šerdies ritės, spausdintos ritės ir kt. Tuo tarpu šerdis ir jos magnetinė skvarba daug priklauso nuo medžiagos: μ потребina širdies skvarbą.
Tarpmūšio induktyvumas: M12, M21, M
Tarpusavio induktyvumas apima dvi ritės: L1 ir L2. Jei srovė teka vienoje ritėje, ji kuria magnetinį lauką, kuris „veikia“ kitą ritę ir sukelia įtampą toje ritėje. Abipusis induktyvumas yra lygi M12 = M21 = M, ir jis priklauso nuo ritinių tarpusavio padėties bei atstumo S. Jei ritės yra arti viena kitos, susidaro didelis M; jei atstumas didėja arba kampai skiriasi, M mažėja. Tuo pačiu, kai įtaka tarp ritinių išnyksta dėl ekravimo, M tampa artimas nuliui.
Formulės, susijusios su tarpusavio induktyvumu
- Tarpsavio indukcija magnetiniu srautu: M12 priklauso nuo magnetinio lauko tarp ritinių ir srovės pokyčių pirmojoje ritėje. Formulė įtvirtina, kad EMF antrinėje ritėje atsiranda dėl ΔI1·Δt, o M12 matuojama, kai srovės pokytis įtakoja antrą ritę.
- EMF tarp ritinių (Faradėjaus įstatymo kontekste): EMF12 = M12·(ΔI1/Δt). Imant vieną ritę kaip aktyvią, kitos ritės EMF priklauso nuo šios srovės kitimo greičio ir abipusio indktyvumo.
- Abipusis induktyvumas magnetiniu lauku: M12 = Φ12/(I1) ir Φ12 - magnetinis srautas tarp ritinių, kuris priklauso nuo abipusio induktyvumo ir srovės intensyvumo.
Žinant kontekstą, tarpusavio indukcijos konstanta priklauso nuo geometrijos: movos geometrija, atstumas, orientacija, šerdis, vijų skaičius N, ritės plotas S ir ritės ilgis l. Pailiustruokime, kad L = μ·N^2·S / l, kai cilindrinės ritės šerdis yra su magnetinio pralaidumo μ ir skaičiais N, S, l. Toroidinės šerdies ritėse magnetinės linijos uždaros kilpos ir išoriniai trikdžiai beveik neturi įtakos, todėl tokios ritės turi mažą parazitini talpą ir didesnį stabilumą.
Taip pat skaitykite: Įtampos ir srovės įtaka induktyvumo vertei
Nuoseklusis ir lygiagretusis sujungimai
Induktorių gali būti sujungiama nuosekliai arba lygiagrečiai. Nuoseklus sujungimas: U = U1 = U2 = U3; I = I1 = I2 = I3; bendra induktyvumas L = L1 + L2 + L3, bet tik tuo atveju, kai magnetiniai laukai tarp ritės nežymiai įtakoja vieni kitus (t.y. nėra ekravimo). Lygiagretus sujungimas: U = U1 = U2 = U3; I = I1 + I2 + I3; bendra induktyvumas yra 1/L = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3. Tokia konfigūracija didina induktyvumą apvart: L = L1·L2/(L1 + L2). Tačiau realioje schemoje visada reikia įvertinti magnetinio laukų tarpusavio įtaką ir ekranavimą, kitaip rezultatas gali skirtis.
Kintamasis induktyvumas ir variometrai
Reguliuoti induktyvumą gali būti būtina norint tiksliai nustatyti reikalingą lygiavimą grandinėje. Tam naudojamas šerdies reguliavimas arba variometrai. Variometras turi dvi apvijas - judriąją ir nejudriąją - o bendrasis induktyvumas yra abiejų ričių induktyvumo sumos ir jų tarpusavio induktyvumo sumos. Tokios konfigūracijos trūkumas - kai reikia recirkuliacijos išsiaiškinimo, ji dažnai gana nestabili; dažniausiai naudojama toroidinės šerdies variometrų konstrukcija.
Induktyvumo kokybė ir ekrano poveikis
Induktoriaus kokybė (Q faktorius) nurodo, koks yra energijos praradimas ritėje. Q priklauso nuo odos efekto, dielektrinių nuostolių, šerdies nuostolių ir ekrano, taip pat nuo to, ar ritė yra ekranuota. Ekranuotos ritės turi didesnį nuostolį, sumažina induktyvumą ir gali padidinti parazitinę talpą, tačiau suteikia izoliaciją nuo kitų grandinių.
Induktyvumo matavimai ir praktiniai patarimai
- Dažnai naudojami matavimai atliekami naudojant multimetrą, matuojant įtampa ir srovės santykį, ar naudojant specialius induktyvumo matuoklius. Draugiški patarimai: patikrinimai turėtų užtikrinti nulinę ar arti nulinės rodykles, o bet kokie netikslumai praneša apie galimą gedimą.
- Tarp induktyvumo ritės vijų sluoksnių gali kauptis tarpio talpa, o tai ypač pakenkia didelio dažnio grandinių veikimui. Tokiu atveju naudinga naudoti kelias nuosekliai sujungtas sekcijas arba toroidinę šerdį su mažesniu parazitinės talpos lygiu.
- Temperatūros pokyčiai keičia induktyvumą, todėl svarbu užtikrinti, kad eksploatavimo temperatūra atitiktų nurodymus.
Induktyvumo formulės taikymas
Esminės formulės, kurios dažnai pasitelkiamos konstrukcijoje:
- L = μ0·N^2·S / l - cilindrinės ritės induktyvumas (μ0 - vakuuminė magnetinė pertrauka, N - vijų skaičius, S - skerspjūvio plotas, l - ilgis).
- Įvedus feromagnetinę šerdį su magnetiniu laidumu μ, L gali būti Lμ = μ·L.
- Vietoje bendra RL grandinė turi įtakos: RL = j·ω·L, kur ω yra kampinis dažnis, j - kompleksiškasis vienetas.
Kaltinimai blokavimo ir jų valdymai
Induktyvumas taip pat naudojamas kaip pagrindinė savybė, leidžianti filtruoti AC ir leisti DC: LC filtrai, droseliai, rezonansinės grandinės - dažnai derinamos su kondensatoriais. Taip pat reikia atsižvelgti į parazitines talpas, kurios gali keisti rezonansinį dažnį. Priklausomai nuo taikymo, naudojamos skirtingos ritės konstrukcijos: spausdintos ritės, toroidinės ritės, oro šerdies ritės ir kt.
Taip pat skaitykite: Socialinio darbo metodai priklausomybėms įveikti
Išvada
Tarpusavio induktyvumas priklauso nuo dviejų ritinių geometrijos, atstumo ir jų padėties. Jo formulės tiesiogiai susietos su magnetiniu srautu, vijų skaičiumi ir šerdies savybėmis. Supratimas apie L ir M leidžia prognozuoti transformatorių, motorų ir generatorių veikimą bei įvertinti galimą tarpinių trukdžių šaltinių įtaką grandinei. Tinkamas ekranavimas, dizaino optimizavimas ir tinkami laikikliai užkerta kelią pernelyg dideliam tarpusavio induktyvumui ir išvengia trikdžių.
Abipusė indukcija ir induktyvumas | Elektromagnetinė indukcija | Fizika | Khano akademija
Taip pat skaitykite: Kaip atpažinti priklausomybę nuo muzikos
tags: #induktyvumo #priklausomybe #nuo #viju #skaiciaus