Unsur yang ideal dipanggil induktansi litar elektrik, di mana tenaga medan magnet disimpan. Rizab tenaga medan elektrik atau transformasi tenaga elektrik dalam jenis tenaga lain ia tidak berlaku.
Yang paling dekat dengan unsur ideal - induktansi - adalah elemen sebenar litar elektrik - gegelung induktif.
Berbeza dengan induktansi, gegelung induktif juga menyimpan tenaga medan elektrik dan menukar tenaga elektrik kepada jenis tenaga lain, khususnya tenaga haba.
Secara kuantitatif, keupayaan elemen sebenar dan ideal litar elektrik untuk menyimpan tenaga medan magnet dicirikan oleh parameter yang dipanggil induktansi.
Oleh itu, istilah "kearuhan" digunakan sebagai nama unsur ideal litar elektrik, sebagai nama parameter yang secara kuantitatif mencirikan sifat unsur ini, dan sebagai nama parameter utama gegelung induktif.
Hubungan antara voltan dan arus dalam gegelung induktif ditentukan oleh undang-undang aruhan elektromagnet, yang mana ia berikutan bahawa apabila fluks magnet yang melalui gegelung induktif berubah, daya gerak elektrik e teraruh di dalamnya, berkadar dengan kadar perubahan dalam hubungan fluks gegelung ψ dan diarahkan sedemikian rupa sehingga arus menyebabkan oleh itu cenderung untuk menghalang perubahan dalam fluks magnet:
Semakin tinggi induktansi konduktor , semakin besar medan magnet akan berada pada nilai yang sama arus elektrik. Secara fizikal, kearuhan dalam litar elektrik ialah gegelung yang terdiri daripada teras pasif (dielektrik) atau aktif (bahan feromagnetik, besi) dan wayar elektrik dililit di sekelilingnya.
Jika arus yang mengalir berubah nilainya dari masa ke masa, iaitu, ia tidak tetap, tetapi berubah-ubah, maka medan magnet dalam litar induktif berubah, menghasilkan EMF (daya gerak elektrik) aruhan diri. EMF ini juga seperti voltan elektrik diukur dalam volt (V).
Unit kearuhan ialah H (henry). Ia dinamakan sempena Joseph Henry, seorang saintis Amerika yang menemui fenomena induksi diri. Ia dianggap bahawa litar (induktor) mempunyai nilai 1 H jika, dengan perubahan arus 1 A (ampere) dalam satu saat, emf 1 V (volt) muncul di dalamnya. Induktansi ditetapkan oleh huruf L, sebagai penghormatan kepada Emil Khristianovich Lenz, seorang ahli fizik Rusia yang terkenal. Istilah "induktansi" telah dicadangkan oleh Oliver Heaviside, seorang saintis Inggeris yang diajar sendiri pada tahun 1886.
Sifat induktansi
- Kearuhan sentiasa positif.
- Kearuhan hanya bergantung pada dimensi geometri litar dan sifat magnetik medium (teras).
Induktor
Induktor ialah komponen elektronik yang merupakan struktur skru atau lingkaran yang dibuat menggunakan konduktor berpenebat. Sifat utama induktor, seperti namanya, adalah induktansi. Kearuhan ialah sifat menukar tenaga arus elektrik kepada tenaga medan magnet. Nilai kearuhan bagi gegelung silinder atau gegelung ialah
Di mana ψ ialah pautan fluks, µ 0 = 4π*10 -7 ialah pemalar magnet, N ialah bilangan lilitan, S ialah luas keratan rentas gegelung.
Juga, induktor mempunyai sifat seperti kapasitans kecil dan rintangan aktif yang rendah, dan gegelung yang ideal tidak mempunyainya sama sekali. Aplikasi ini komponen elektronik diperhatikan hampir di mana-mana dalam peranti elektrik.
Tujuan permohonan adalah berbeza:
- penindasan gangguan dalam litar elektrik;
- melicinkan tahap denyutan;
- pengumpulan potensi tenaga;
- had arus frekuensi berubah-ubah;
- pembinaan litar berayun resonans;
- frekuensi penapisan dalam litar isyarat elektrik;
- pembentukan kawasan medan magnet;
- pembinaan talian tunda, penderia, dsb.
Aplikasi dalam teknologi
Induktor digunakan:
Pada umumnya, dalam semua penjana arus elektrik dalam apa jua jenis, serta dalam motor elektrik, belitannya adalah gegelung induktor. Mengikuti tradisi purba yang menggambarkan Bumi rata berdiri di atas tiga ekor gajah atau ikan paus, hari ini kita boleh dengan alasan yang lebih besar menegaskan bahawa kehidupan di Bumi terletak pada gegelung induktif.
- ini ialah kualiti gegelung dalam litar arus ulang alik. Faktor kualiti induktor ditakrifkan sebagai nisbah tindak balas induktifnya kepada rintangan aktifnya. Secara kasarnya, tindak balas induktif ialah rintangan gegelung kepada arus ulang alik, dan rintangan aktif- ini ialah rintangan gegelung kepada arus terus dan rintangan akibat kehilangan kuasa elektrik dalam bingkai, teras, skrin dan penebat gegelung. Semakin rendah rintangan aktif, semakin tinggi faktor kualiti gegelung dan kualitinya. Oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa semakin tinggi faktor kualiti, semakin kurang kehilangan tenaga dalam induktor.
Reaktans induktif ditentukan oleh formula:
X L = ωL = 2πfL
Di mana ω = 2πf – frekuensi bulat (f – frekuensi, Hz); L – kearuhan gegelung, H.
Faktor kualiti induktor ditentukan oleh formula:
Q = X L / R = ωL / R = 2πfL / R
Di mana R ialah rintangan aktif bagi induktor, Ohm.
Tenaga medan magnet semasa
Di sekeliling konduktor yang membawa arus terdapat medan magnet yang mempunyai tenaga. Dari mana ia datang? Sumber semasa termasuk dalam elektrik rantai mempunyai rizab tenaga. Pada saat penutupan elektrik. Litar sumber semasa membelanjakan sebahagian daripada tenaganya untuk mengatasi kesan emf induktif kendiri yang timbul. Bahagian tenaga ini, yang dipanggil tenaga arus sendiri, pergi ke pembentukan medan magnet. Tenaga medan magnet adalah sama dengan tenaga intrinsik arus.
Tenaga kendiri arus secara berangka sama dengan kerja yang mesti dilakukan oleh sumber arus untuk mengatasi emf aruhan kendiri untuk mencipta arus dalam litar.
Tenaga medan magnet yang dicipta oleh arus adalah berkadar terus dengan kuasa dua arus. Ke manakah perginya tenaga medan magnet selepas arus berhenti? – terserlah (apabila litar dibuka dengan arus yang cukup besar, percikan api atau arka mungkin berlaku).
Gegelung induktansi -skru,lingkaran atau gegelung heliks diperbuat daripada bertebat bergulung konduktor, yang mempunyai signifikan induktansi pada agak rendah bekas dan kecil rintangan aktif. Sistem sedemikian mampu mengumpul magnet tenaga apabila bocor arus elektrik.
Peranti
Untuk meningkatkan kearuhan, teras diperbuat daripada feromagnetik bahan: keluli elektrik, permalloy, besi karbonil, ferit. Teras juga digunakan untuk menukar kearuhan gegelung dalam had yang kecil.
Sifat induktor
Induktor dalam litar elektrik menjalankan dengan baik D.C. dan pada masa yang sama menentang arus ulang alik, kerana apabila arus berubah dalam gegelung, Emf yang disebabkan sendiri menghalang perubahan ini.
Induktor mempunyai reaktansi yang nilainya sama dengan: , di manakah kearuhan gegelung, - kekerapan kitaran arus yang mengalir. Sehubungan itu, daripada frekuensi yang lebih tinggi arus yang mengalir melalui gegelung, lebih besar rintangannya.
Apabila arus mengalir, gegelung menyimpan tenaga sama dengan kerja yang mesti dilakukan untuk mewujudkan arus semasa. Magnitud tenaga ini adalah sama dengan
Apabila arus berubah dalam gegelung, emf induktif diri timbul, nilainya ialah
Ciri-ciri Induktor
] Kearuhan
Parameter utama induktor adalah induktansi , yang menentukan benang mana medan magnet akan dicipta oleh gegelung apabila arus 1 ampere mengalir melaluinya. Nilai biasa induktansi gegelung berkisar dari persepuluh µH hingga puluhan Gn .
Kearuhan solenoid
Kearuhan toroida
Kearuhan gegelung adalah berkadar dengan dimensi linear gegelung, kebolehtelapan magnet teras dan kuasa dua bilangan lilitan belitan. Kearuhan lilitan gegelung pada toroidal teras
μ 0 - pemalar magnet
μ i -kebolehtelapan magnet bahan teras (bergantung kepada kekerapan)
s e- luas keratan rentas teras
l e- panjang garis tengah teras
N- bilangan pusingan
Pada sambungan bersiri gegelung, jumlah kearuhan adalah sama dengan jumlah kearuhan semua gegelung yang disambungkan.
Pada sambungan selari jumlah kearuhan gegelung adalah sama dengan
Rintangan kehilangan
Kehilangan wayar
Kehilangan wayar disebabkan oleh tiga sebab:
Pertama, wayar penggulungan mempunyai rintangan ohmik (aktif).
Kedua, rintangan wayar penggulungan kepada arus ulang alik meningkat dengan peningkatan kekerapan, yang disebabkan oleh kesan kulit, intipatinya ialah arus tidak mengalir melalui keseluruhan keratan rentas konduktor, tetapi melalui bahagian anulus keratan rentas.
Ketiga, dalam wayar penggulungan, dipintal menjadi lingkaran, kesan kedekatan muncul, intipatinya ialah anjakan arus di bawah pengaruh arus pusar dan medan magnet ke pinggir wayar yang bersebelahan dengan bingkai, akibatnya keratan rentas yang mengalir arus menjadi berbentuk bulan sabit, yang membawa kepada peningkatan tambahan dalam rintangan wayar.
Kerugian dielektrik
Kehilangan teras
Kerugian teras terdiri daripada kerugian semasa pusaran, histerisis dan kerugian awal.
Kehilangan Skrin
Kehilangan skrin disebabkan oleh arus yang mengalir melalui gegelung yang mendorong arus dalam skrin.
Faktor kualiti
Ciri lain berkait rapat dengan rintangan kehilangan - faktor kualiti. Faktor kualiti induktor menentukan nisbah antara aktif dan reaktansi gegelung. Faktor kualiti ialah
Dalam amalan, faktor kualiti adalah antara 30 hingga 200. Peningkatan dalam faktor kualiti dicapai pilihan yang optimum diameter wayar, meningkatkan saiz induktor dan menggunakan teras dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi dan kehilangan yang rendah, penggulungan jenis "universal", menggunakan wayar bersalut perak, menggunakan wayar terkandas jenis "universal". Kawat litz».
Pekali suhu kearuhan (TCI)
TCI ialah parameter yang mencirikan pergantungan induktansi gegelung pada suhu.
Ketidakstabilan suhu induktansi disebabkan oleh beberapa faktor: apabila dipanaskan, panjang dan diameter wayar penggulungan meningkat, panjang dan diameter bingkai meningkat, akibatnya padang dan diameter lilitan berubah; Di samping itu, apabila suhu berubah, pemalar dielektrik bahan bingkai berubah, yang membawa kepada perubahan dalam kapasitans gegelung itu sendiri.
Jenis-jenis induktor
Induktor gelung
Gegelung ini digunakan bersama dengan kapasitor untuk mendapatkan litar resonans. Mereka mesti mempunyai kestabilan yang tinggi, ketepatan dan faktor kualiti.
Gegelung
Gegelung sedemikian digunakan untuk menyediakan gandingan induktif antara litar individu dan lata. Sambungan ini membolehkan anda memisahkan litar dengan arus terus pangkalan Dan pengumpul dll. Gegelung sedemikian tidak tertakluk kepada keperluan ketat untuk faktor kualiti dan ketepatan, jadi ia diperbuat daripada wayar nipis dalam bentuk dua belitan dimensi kecil. Parameter utama gegelung ini ialah induktansi dan pekali gandingan.
Variometer
Ini adalah gegelung yang kearuhannya boleh ditukar semasa operasi untuk menyusun semula litar berayun. Ia terdiri daripada dua gegelung yang disambung secara bersiri. Salah satu gegelung adalah pegun (pemegun), satu lagi terletak di dalam yang pertama dan berputar (rotor). Apabila kedudukan pemutar berbanding dengan stator berubah, nilai kearuhan bersama berubah, dan, akibatnya, kearuhan variometer. Sistem sedemikian membolehkan anda menukar induktansi sebanyak 4-5 kali. Dalam ferrovariometers, induktansi diubah dengan menggerakkan teras feromagnetik.
Tercekik
Ini adalah induktor dengan rintangan tinggi kepada arus ulang alik dan rintangan rendah kepada arus terus. Biasanya termasuk dalam litar bekalan kuasa peranti penguat. Direka untuk melindungi bekalan kuasa daripada isyarat frekuensi tinggi. hidup frekuensi rendah ia digunakan dalam penapis bekalan kuasa dan biasanya mempunyai teras logam atau ferit.
Pendikit berkembar
Pendikit berkembar
dua induktor luka balas digunakan dalam penapis kuasa. Disebabkan penggulungan balas dan induksi bersama lebih berkesan untuk perkara yang sama dimensi keseluruhan. Tercekik berkembar digunakan secara meluas sebagai penapis input untuk bekalan kuasa; dalam penapis isyarat pembezaan talian digital, serta dalam teknologi audio.
Aplikasi induktor
Antena gelung
Gelung aruhan
Induktor (bersama-sama dengan kapasitor dan/atau perintang) digunakan untuk membina pelbagai litar dengan sifat bergantung kepada frekuensi, khususnya penapis, litar maklum balas,litar berayun dan sebagainya..
Induktor digunakan dalam penstabil nadi sebagai elemen yang menyimpan tenaga dan mengubah tahap voltan.
Dua atau lebih gegelung berganding induktif terbentuk pengubah.
Induktor, dikuasakan arus nadi daripada suis transistor, kadangkala digunakan sebagai sumber voltan tinggi kuasa rendah dalam litar arus rendah, apabila mencipta voltan bekalan tinggi yang berasingan dalam bekalan kuasa adalah mustahil atau tidak praktikal dari segi ekonomi. Dalam kes ini, pada gegelung disebabkan oleh induksi kendiri lonjakan voltan tinggi berlaku, yang boleh digunakan dalam litar, contohnya, dengan membetulkan dan melicinkan.
Gegelung juga digunakan sebagai elektromagnet.
Gegelung digunakan sebagai sumber tenaga untuk pengujaan plasma berganding secara induktif.
Untuk komunikasi radio - pelepasan dan penerimaan gelombang elektromagnet(antena magnetik, antena cincin).
Untuk memanaskan bahan pengalir elektrik dalam relau aruhan.
Bagaimana penderia pergerakan: perubahan dalam induktansi gegelung boleh diubah dalam julat yang luas dengan menggerakkan (menarik keluar) teras.
Induktor digunakan dalam penderia medan magnet induktif. Magnetometer aruhan dibangunkan dan digunakan secara meluas pada masa itu Perang Dunia Kedua.
Jika anda berfikir dengan teliti, maka anda tidak boleh mengira semua jenis aplikasi untuk perkara yang kelihatan mudah seperti induktor. Dalam satu artikel kita akan ingat hanya beberapa daripada mereka. Sementara itu, kepintaran dan bakat manusia tidak pernah jemu mengekspresikan diri mereka secara kreatif, mencipta dan membangunkan lebih banyak peranti dan mekanisme baharu berdasarkan .
Nampaknya apa yang boleh dibina di sini? Satu gegelung wayar mudah, mungkin teras dalam bentuk tertentu, dan arus yang melalui wayar dalam bentuk malar, berselang-seli atau berdenyut. Sementara itu, tanpa induktor, semua kejuruteraan elektrik moden tidak mungkin wujud. Mari kita lihat lebih dekat.
Pengangkat beban dalam bentuk pencuci elektromagnet telah digunakan di seluruh dunia selama bertahun-tahun untuk memuatkan sisa feromagnetik. Memberi makan ke dalam belitan yang berfungsi kuasa elektrik pada 18 kW, lebih daripada 2 tan besi boleh dipegang dan dimuatkan pada satu masa, manakala daya koyakan yang dibangunkan pada kuasa tertentu melebihi 25 tan.
Elektromagnet dengan diameter kira-kira 1.5 meter hanya disambungkan pada cangkuk kren, dikuasakan, sebagai peraturan, oleh voltan bergantian tiga fasa, dan anda boleh dengan cepat memuatkan bahan feromagnetik atau beberapa produk besi. Penggulungan keratan beberapa induktor menerima arus, memagnetkan teras yang diperbuat daripada aloi khas, dan ia seterusnya menarik, katakan, besi buruk yang perlu dimuatkan ke dalam kereta.
Bagaimana jika anda perlu menghidupkan dan mematikan kuasa beberapa litar elektrik secara berkala, seolah-olah anda sedang menekan butang suis mekanikal, semasa memasang kunci semikonduktor tidak digalakkan, dan suis mekanikal atau suis togol tidak sesuai dan tidak estetik. menggembirakan?
Katakan anda hanya perlu menyentuh penderia dengan jari anda, dan hasilnya mestilah proses menyambung ke (atau memutuskan sambungan) rangkaian beban yang kuat, seperti lampu atau motor. Mereka datang untuk membantu. Terima kasih kepada geganti, anda boleh menghapuskan butang suis yang besar, anda kini boleh hanya menyentuh butang mikro yang akan bertindak balas litar elektronik, fungsinya adalah untuk membekalkan kuasa kepada gegelung geganti atau mengeluarkan kuasa daripadanya. Penggulungan geganti ialah penggulungan elektromagnet (sekali lagi induktor), yang menarik sesentuh pegas yang bertindak sebagai suis mekanikal.
Untuk menukar voltan dan arus ulang alik dengan nilai yang sama kepada voltan AC dan arus dengan magnitud yang berbeza, gunakan . Penggulungan primer dan sekunder pengubah, yang dipasang pada teras feromagnetik, adalah induktor.
Penggulungan primer, apabila arus ulang-alik melalui wayarnya, mencipta fluks magnet berselang-seli dalam isipadu teras, yang menembusi lilitan belitan sekunder, dan mendorong EMF di dalamnya, mewujudkan voltan dalam belitan sekunder. Transformer meningkatkan voltan loji kuasa dan membekalkannya ke talian kuasa, dan kemudian menurunkan voltan daripada talian kuasa dan membekalkannya ke rumah kita.
Jika tiada transformer (pengaruh bertindak sebagai belitan primer dan sekunder), tidak akan ada penghantaran atau pengagihan elektrik. Belum lagi autotransformer makmal, transformer kimpalan, transformer pada ferit masuk blok nadi bekalan kuasa, dan sudah tentu tidak akan ada bercakap tentang mana-mana gegelung pencucuhan dalam kereta, tetapi gegelung pencucuhan juga istimewa, tetapi mereka adalah transformer, iaitu, gegelung kearuhan lagi.
Untuk menukar elektrik kepada sumber berdenyut Untuk bekalan kuasa, induktor khas digunakan - tercekik. Fungsi gegelung sedemikian adalah untuk mula-mula mengumpul tenaga dalam bentuk medan magnet dalam teras, menyimpannya di sana, dan kemudian melepaskannya ke beban. Jika pengubah menukar elektrik pada masa yang sama, maka induktor mula-mula menerima tenaga, kemudian melepaskannya.
Proses penukaran elektrik pada induktor dibahagikan mengikut masa. Walau bagaimanapun, di sini sekali lagi ialah penggunaan induktor, sifat utamanya. Nadi semasa digunakan pada belitan induktor; induktor menyimpan tenaga dalam medan magnet. Kemudian nadi semasa tidak lagi bertindak, tetapi beban disambungkan ke induktor, dan arus induktor mengalir melalui beban, tetapi pada voltan yang berbeza, bergantung pada ciri pemasaan litar kawalan penukar. Jadi induktor adalah sangat rapat, contohnya dalam lampu penjimatan tenaga, berfungsi bersama dengan suis semikonduktor.
Ketuhar aruhan dan periuk aruhan
Induktor ialah gegelung dengan teras. Tetapi bagaimana jika, sebagai teras, di dalam gegelung, dalam bidang tindakannya, kami memperkenalkan beberapa jenis bahan kerja yang diperbuat daripada bahan feromagnetik, yang perlu dipanaskan oleh arus pusar? Beginilah cara relau aruhan berfungsi. Gegelung pemanas aruhan bertindak sebagai induktor untuk bahan kerja feromagnetik, mendorong arus pusar di dalamnya berfrekuensi tinggi, membawa kepada pemanasan bahan kerja sehingga cair.
Periuk aruhan berfungsi dengan cara yang sama. Bahagian bawah alat memasak dipanaskan oleh arus pusar, seperti teras gegelung aruhan, yang penggulungannya tersembunyi di dalam panel periuk aruhan. Dengan cara ini, gegelung aruhan juga digunakan dalam litar kuasa periuk aruhan - dalam peranan pengubah nadi dan pendikit.
Induktor mempunyai sifat menghalang perubahan arus, ia mempamerkan sejenis inersia elektromagnet, menyebabkan arus seolah-olah bocor melalui dirinya sendiri, kerana semasa arus berkembang melalui gegelung, medan magnet yang diciptanya tidak boleh berubah serta-merta, perubahan mengambil masa, induktor kelihatan perlahan dengan medan magnetnya mengubah arus dalam wayarnya sendiri.
Sifat ini - untuk mengelakkan perubahan semasa - digunakan dalam penapis RFI induktif. Untuk arus terus gegelung bukan rintangan, melainkan rintangan wayarnya terkeluar rintangan aktif, tetapi untuk arus ulang alik dan arus frekuensi tinggi (iaitu, sebagai contoh, gangguan beralih) - gegelung akan menjadi halangan. Beginilah cara penapis berdasarkan induktor melindungi rangkaian dan litar daripada gangguan.
Sebagai sebahagian daripada litar berayun
Litar berayun ialah gegelung, khususnya induktor (dengan teras), disambungkan kepada kapasitor. Litar berayun seperti itu biasanya berfungsi sebagai sistem berayun. Ia mempunyai frekuensi resonan sendiri, dan oleh itu boleh bertindak sebagai elemen induk untuk menjana atau menerima ayunan frekuensi tertentu, contohnya dalam komunikasi radio.
Dengan cara ini, pemanas induksi sering mempunyai induktor yang disambungkan selari dengan kapasitor dalam keadaan sedemikian, gegelung induktor juga sebahagian litar berayun. Di samping itu, litar resonan itu sendiri boleh bertindak sebagai penapis - lulus dan menguatkan arus frekuensi yang hampir dengan frekuensi resonansnya sendiri, dan menekan frekuensi jauh daripadanya. Dalam penerima radio, antena ferit juga merupakan sebahagian daripada litar berayun boleh tala.
Pemutar dan pemegun motor dan penjana
Dalam motor dan penjana, stator dan rotor adalah induktor yang diubah suai. Rotor dengan belitan pengujaan dan kepingan tiang - apakah yang bukan induktor?
Pemegun penjana yang sama mempunyai penggulungan tiga fasa- Ini adalah sejenis pengubahsuaian induktor. Malah motor tak segerak- dan ia mempunyai belitan stator, yang juga boleh dipanggil induktor. Selain itu, kearuhan gegelung pemegun ini diambil kira sedemikian apabila memilih kapasitor yang berfungsi, contohnya apabila motor tiga fasa mesti disesuaikan dengan kuasa dari litar satu fasa.
Penderia anjakan dan kedudukan
Anjakan induktif dan sensor kedudukan ialah induktor dengan teras yang diubah suai. Bahagian teras gegelung berbentuk plat, apabila digerakkan, mengubah kearuhan gegelung, dan parameter frekuensi litar berubah disebabkan oleh perubahan kearuhan. Beginilah cara kehadiran objek dalam medan tindakan sensor dikesan. Atau teras berbentuk rod silinder boleh bergerak apabila objek yang dikaitkan dengannya bergerak, dan maklumat tentang kedudukan objek dibaca daripada parameter frekuensi yang dikaitkan dengan kearuhan pembolehubah gegelung yang terasnya bergerak.
Arah pancaran dalam CRT
Dalam sesetengah monitor tiub sinar katod, aliran zarah bercas difokuskan dan dipesongkan oleh gegelung pesongan khas. Gegelung kearuhan sistem pesongan dipasang pada teras ferit berbentuk khas di mana tiub sinar katod. Dengan melaraskan arus dalam belitan, litar menukar parameter jumlah medan magnet semua gegelung sistem, akibatnya rasuk mencipta laluan khusus untuk memukul lokasi yang dikira dengan tepat pada skrin.
Electrovalve, kunci elektrik, geganti solenoid
Seperti magnet yang menarik objek besi, gegelung mampu menarik teras feromagnetik satu bentuk atau yang lain. Beberapa kunci elektrik, injap solenoid dan, sebagai contoh, geganti retraktor pemula kereta berfungsi lebih kurang mengikut prinsip ini, menggerakkan bendix dan menahannya dalam kedudukan operasi untuk beberapa lama sehingga enjin dihidupkan. Kekili yang berkuasa mula-mula menarik dalam angker dan kemudian memegangnya. Apabila arus dimatikan, bendix kembali ke tempatnya dengan spring.
Gegelung kurungan plasma magnetik
Tokamaks ialah pemasangan gabungan termonuklear di mana plasma terkandung dengan mencipta medan magnet di sekelilingnya supaya plasma bergerak hanya di sepanjang garis daya, tetapi tidak boleh melarikan diri melintasinya dan mengganggu proses. Di dalam konfigurasi tertentu gegelung superkonduktor, di bahagian paling kes mudah- diikat dalam bulatan pada torus, plasma secara hipotesis boleh melingkari hampir selama-lamanya. Seperti yang anda lihat, induktor juga telah menemui jalan masuk ke tokamak - ruang toroidal dengan gegelung magnet. Nama pemasangan bercakap untuk dirinya sendiri.
Bercakap tentang induktor, seseorang tidak boleh tidak mengingati gegelung Tesla legenda (atau pengubah resonan). DALAM dalam kes ini induktor bertindak sebagai pengubah dan sebagai a litar berayun, Dan bagaimana menerima antena dengan bekas terbuka. Tiada kapasitor selari dengan gegelung bergema, seperti dalam pemanas aruhan, tetapi terdapat kapasitans bersendirian dalam bentuk toroid.
Setiap gegelung, sebagai tambahan kepada parameter "aruhan", juga mempunyai kapasitansi dan sendiri impedans gelombang. Semua parameter ini diambil kira semasa persediaan. Ia nampaknya hanya induktor yang dibumikan dengan toroid di atas, yang dimasukkan ke dalam resonansnya sendiri. Tetapi betapa mengagumkannya ia kelihatan!
Selamat datang semua orang ke laman web kami!
Kita sambung belajar elektronik dari awal lagi, iaitu, dari yang paling asas, dan topik artikel hari ini akan menjadi prinsip operasi dan ciri utama induktor. Melihat ke hadapan, saya akan mengatakan bahawa pertama kita akan membincangkan aspek teori, dan kami akan menumpukan beberapa artikel akan datang sepenuhnya untuk mempertimbangkan pelbagai gambar rajah elektrik, yang menggunakan induktor, serta elemen yang kami pelajari sebelum ini dalam kursus kami - dan.
Reka bentuk dan prinsip pengendalian induktor.
Seperti yang sudah jelas dari nama elemen, induktor, pertama sekali, hanyalah gegelung :), iaitu sejumlah besar pusingan konduktor berpenebat. Selain itu, kehadiran penebat adalah syarat yang paling penting– lilitan gegelung tidak boleh litar pintas antara satu sama lain. Selalunya, lilitan dililit pada bingkai silinder atau toroid:
Ciri yang paling penting induktor ialah, secara semula jadi, kearuhan, jika tidak mengapa ia diberi nama sedemikian :) Kearuhan ialah keupayaan untuk menukar tenaga medan elektrik kepada tenaga medan magnet. Sifat gegelung ini disebabkan oleh fakta bahawa apabila arus mengalir melalui konduktor, medan magnet muncul di sekelilingnya:
Dan inilah rupa medan magnet yang muncul apabila arus melalui gegelung kelihatan seperti:
Secara umum, secara tegasnya, mana-mana elemen dalam litar elektrik mempunyai kearuhan, walaupun sekeping wayar biasa. Tetapi hakikatnya ialah magnitud induktansi sedemikian sangat tidak penting, berbeza dengan induktansi gegelung. Sebenarnya, untuk mencirikan nilai ini, unit ukuran Henry (H) digunakan. 1 Henry sebenarnya adalah nilai yang sangat besar, jadi µH (microhenry) dan mH (milihenry) paling kerap digunakan. Saiz induktansi gegelung boleh dikira menggunakan formula berikut:
Mari kita fikirkan jenis nilai yang disertakan dalam ungkapan ini:
Ia mengikuti dari formula bahawa apabila bilangan lilitan atau, sebagai contoh, diameter (dan, dengan itu, luas keratan rentas) gegelung meningkat, induktansi akan meningkat. Dan apabila panjang bertambah, ia berkurangan. Oleh itu, lilitan pada gegelung harus diletakkan sedekat mungkin antara satu sama lain, kerana ini akan menyebabkan pengurangan panjang gegelung.
DENGAN peranti induktor Kami telah memikirkannya, sudah tiba masanya untuk mempertimbangkan proses fizikal yang berlaku dalam elemen ini apabila arus elektrik berlalu. Untuk melakukan ini, kita akan mempertimbangkan dua litar - dalam satu kita akan mengalirkan arus terus melalui gegelung, dan yang lain - arus ulang alik :)
Jadi, pertama sekali, mari kita fikirkan apa yang berlaku dalam gegelung itu sendiri apabila arus mengalir. Jika arus tidak mengubah nilainya, maka gegelung tidak mempunyai kesan ke atasnya. Adakah ini bermakna dalam kes arus terus penggunaan induktor tidak perlu dipertimbangkan? Tetapi tidak :) Lagipun, arus terus boleh dihidupkan/dimatikan, dan pada saat menukar semua perkara yang paling menarik berlaku. Mari lihat litar:
Dalam kes ini, perintang bertindak sebagai beban; di tempatnya mungkin ada, sebagai contoh, lampu. Sebagai tambahan kepada perintang dan induktansi, litar termasuk sumber DC dan suis yang akan kami tutup dan buka litar.
Apa yang berlaku apabila kita menutup suis?
Arus Gegelung akan mula berubah, kerana pada masa sebelumnya ia adalah sama dengan 0. Perubahan dalam arus akan membawa kepada perubahan dalam fluks magnet di dalam gegelung, yang seterusnya, akan menyebabkan berlakunya emf ( daya elektromotif) induksi kendiri, yang boleh dinyatakan seperti berikut:
Kejadian EMF akan membawa kepada kemunculan arus teraruh dalam gegelung, yang akan mengalir ke arah yang bertentangan dengan arah arus punca kuasa. Oleh itu, emf teraruh sendiri akan menghalang arus daripada mengalir melalui gegelung (arus teraruh akan membatalkan arus litar kerana arahnya bertentangan). Ini bermakna bahawa pada saat permulaan masa (sejurus selepas menutup suis) arus melalui gegelung akan sama dengan 0. Pada masa ini, EMF aruhan diri adalah maksimum. Apakah yang akan berlaku seterusnya? Oleh kerana magnitud EMF adalah berkadar terus dengan kadar perubahan arus, ia akan beransur-ansur lemah, dan arus, sebaliknya, akan meningkat. Mari lihat graf yang menggambarkan perkara yang telah kita bincangkan:
Dalam graf pertama kita lihat voltan masukan litar– litar pada mulanya terbuka, tetapi apabila suis ditutup, nilai malar muncul. Dalam graf kedua kita lihat perubahan arus melalui gegelung kearuhan. Sejurus selepas menutup suis, arus tidak hadir kerana berlakunya EMF aruhan diri, dan kemudian mula meningkat secara beransur-ansur. Voltan pada gegelung, sebaliknya, berada pada tahap maksimum pada saat permulaan masa, dan kemudian berkurangan. Graf voltan merentasi beban akan bertepatan dalam bentuk (tetapi tidak dalam magnitud) dengan graf semasa melalui gegelung (kerana dalam sambungan bersiri arus yang mengalir melalui elemen yang berbeza rantai adalah sama). Oleh itu, jika kita menggunakan lampu sebagai beban, ia tidak akan menyala serta-merta selepas menutup suis, tetapi dengan sedikit kelewatan (mengikut graf semasa).
Proses sementara yang serupa dalam litar akan diperhatikan apabila kunci dibuka. Emf induktif kendiri akan timbul dalam induktor, tetapi arus teraruh sekiranya litar terbuka akan diarahkan ke arah yang sama seperti arus dalam litar, dan bukan ke arah yang bertentangan, oleh itu tenaga tersimpan induktor akan digunakan untuk mengekalkan arus dalam litar:
Selepas suis dibuka, emf aruhan kendiri berlaku, yang menghalang arus melalui gegelung daripada berkurangan, jadi arus mencapai nilai sifar tidak serta merta, tetapi selepas beberapa ketika. Voltan dalam gegelung adalah sama dalam bentuk kes menutup suis, tetapi bertentangan dalam tanda. Ini disebabkan oleh fakta bahawa perubahan dalam arus, dan dengan itu emf induktif diri dalam kes pertama dan kedua, adalah bertentangan dalam tanda (dalam kes pertama, arus meningkat, dan pada kedua ia berkurangan).
Dengan cara ini, saya menyebut bahawa magnitud EMF aruhan diri adalah berkadar terus dengan kadar perubahan arus, jadi pekali perkadaran tidak lebih daripada induktansi gegelung:
Ini berakhir dengan induktor dalam litar DC dan bergerak ke litar AC.
Pertimbangkan litar di mana arus ulang alik dibekalkan kepada induktor:
Mari kita lihat pergantungan EMF semasa dan induksi diri tepat pada masanya, dan kemudian kita akan mengetahui mengapa ia kelihatan seperti ini:
Seperti yang telah kita ketahui Emf yang disebabkan sendiri kita mempunyai tanda berkadar terus dan bertentangan dengan kadar perubahan semasa:
Sebenarnya, graf menunjukkan kepada kita pergantungan ini :) Lihat sendiri - antara titik 1 dan 2 perubahan semasa, dan semakin dekat dengan titik 2, semakin kecil perubahan, dan pada titik 2 untuk jangka masa yang singkat arus tidak berubah sama sekali maknanya. Sehubungan itu, kadar perubahan arus adalah maksimum pada titik 1 dan menurun dengan lancar apabila ia menghampiri titik 2, dan pada titik 2 ia bersamaan dengan 0, iaitu apa yang kita lihat dalam graf emf teraruh sendiri. Selain itu, sepanjang keseluruhan selang 1-2, arus meningkat, yang bermaksud kadar perubahannya adalah positif, dan oleh itu EMF merentasi keseluruhan selang ini, sebaliknya, mengambil nilai negatif.
Begitu juga, antara titik 2 dan 3 - arus berkurangan - kadar perubahan arus adalah negatif dan meningkat - emf aruhan diri meningkat dan positif. Saya tidak akan menerangkan bahagian graf yang tinggal - semua proses di sana diteruskan mengikut prinsip yang sama :)
Di samping itu, graf menunjukkan sangat perkara penting– dengan peningkatan arus (bahagian 1-2 dan 3-4), emf aruhan diri dan arus mempunyai tanda yang berbeza(bahagian 1-2: , title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="12" width="39" style="vertical-align: 0px;">, участок 3-4: title="Diberikan oleh QuickLaTeX.com" height="12" width="41" style="vertical-align: 0px;">, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень !} fakta menarik– induktor menahan arus ulang alik yang mengalir melalui litar. Ini bermakna ia mempunyai rintangan, yang dipanggil induktif atau reaktif dan dikira seperti berikut:
Di manakah kekerapan bulatan: . - Ini.
Oleh itu, semakin tinggi frekuensi arus, semakin besar rintangan yang akan diberikan oleh induktor kepadanya. Dan jika arus adalah malar ( = 0), maka reaktansi gegelung adalah sama dengan 0, oleh itu, ia tidak mempunyai kesan ke atas arus yang mengalir.
Mari kita kembali kepada graf kami yang kami buat untuk kes menggunakan induktor dalam litar AC. Kami telah menentukan emf aruhan kendiri bagi gegelung, tetapi apakah voltannya? Segala-galanya di sini sebenarnya mudah :) Menurut undang-undang ke-2 Kirchhoff:
Dan akibatnya:
Mari kita plot pergantungan arus dan voltan dalam litar pada masa pada satu graf:
Seperti yang anda lihat, arus dan voltan dialihkan dalam fasa () relatif kepada satu sama lain, dan ini adalah salah satu sifat terpenting litar arus ulang-alik di mana induktor digunakan:
Apabila induktor disambungkan kepada litar arus ulang-alik, anjakan fasa muncul dalam litar antara voltan dan arus, dengan arus keluar dari fasa dengan voltan sebanyak suku tempoh.
Jadi kami mengetahui cara menyambungkan gegelung ke litar AC :)
Di sinilah kita mungkin akan menyelesaikan artikel hari ini; ia telah ternyata agak panjang, jadi kita akan meneruskan perbualan kita tentang induktor lain kali. Jadi jumpa anda tidak lama lagi, kami akan gembira melihat anda di laman web kami!
