Indukčnosť: vzorec. Meranie indukčnosti. indukčnosť slučka

Kto v škole neštudoval fyziku? Pre niekoho to bolo zaujímavé a zrozumiteľné, a niekto sa pozrel na učebnice a pokúšal sa zoznámiť sa so zložitými konceptmi. Ale každý z nás si pamätá, že svet je založený na fyzických vedomostiach. Dnes budeme hovoriť o takých konceptoch ako sú súčasná indukčnosť, indukčnosť smyčky a zistíme, aké kondenzátory sú a čo je to solenoid.

Elektrický obvod a indukčnosť

Induktancia slúži na charakterizáciu magnetických vlastností elektrického obvodu. Definuje sa ako koeficient proporcionality medzi aktuálnym elektrickým prúdom a magnetickým tokom v uzavretej slučke. Prúd je vytvorený týmto prúdom cez povrch obrysu. Ďalšia definícia spočíva v tom, že indukčnosť je parametrom elektrického obvodu a určuje EMF samoindukcie. Termín sa používa na označenie prvku reťazca a je potrebné charakterizovať účinok samoindukcie, ktorý objavili D. Henry a M. Faraday nezávisle od seba. Indukčnosť je spojená s tvarom, veľkosťou obrysu a hodnotou magnetickej priepustnosti prostredia. V meracej jednotke SI sa táto hodnota meria v henry a je označená ako L.

Meranie samoindukcie a indukčnosti

Indukčnosť je množstvo, ktoré sa rovná pomeru magnetického toku prechádzajúceho všetkými závitmi obvodu k prúdu:

• L = N × F: I.

Induktancia obvodu závisí od tvaru, veľkosti obvodu a od magnetických vlastností média, v ktorom je umiestnený. Ak elektrický prúd prúdi v uzavretej slučke, potom vzniká meniace sa magnetické pole. To následne povedie k vzniku EMF. Narodenie indukčného prúdu v uzavretej slučke sa nazýva "samoindukcia". Podľa pravidla Lenz hodnota neumožňuje zmenu prúdu v obvode. Ak sa zistí samočinná indukcia, potom sa môže použiť elektrický obvod, v ktorom sú paralelne zapojené odpor a cievka so železným jadrom. Sériovo s nimi sú pripojené a elektrické svietidlá. V tomto prípade odpor odporu zodpovedá odporu pri jednosmernom prúde cievky. Výsledkom bude jasné spálenie svetiel. Fenomén samoindukcie zaujíma jedno z hlavných miest v rádiotechnika a elektrotechnike.

Ako nájsť indukčnosť

Vzorec, ktorý je najjednoduchší na hľadanie hodnoty, je nasledujúci:

• L = F: I,

Kde F je magnetický tok a I je prúd v obvode.

Prostredníctvom indukčnosti môžeme vyjadriť EMF samoindukcie:

• Ei = -L x dl: dt.

Vzorec navrhuje vyvodenie záveru o číselnej rovnosti indukcie s EMF, ktorá vzniká v obvode so zmenou intenzity prúdu o jeden ampér za sekundu.

Variabilná indukčnosť umožňuje nájsť energiu magnetického poľa:

• W = LI ² : 2.

"Navíjací kotúč"

Induktor je medený drôt izolovaný z rany na pevnej báze. Pokiaľ ide o izoláciu, výber materiálu je široký - to je lak, izolácia drôtu a tkanina. Veľkosť magnetického toku závisí od plochy valca. Ak dôjde k zvýšeniu prúdu v cievke, magnetické pole sa zväčší a naopak.

Ak sa na cievku aplikuje elektrický prúd, v ňom sa objaví napätie oproti prúdu, ale náhle zmizne. Tento typ stresu sa nazýva elektromotorická sila samoindukcie. Keď je napätie aplikované na cievku, prúd mení jeho hodnotu z 0 na určité číslo. Napätie v tomto momente sa tiež mení podľa Ohmovho zákona:

• I = U: R,

Kde charakterizujem súčasnú pevnosť, U - ukazuje napätie, odpor odporu cievky.

Ďalšou špeciálnou vlastnosťou cievky je nasledujúca skutočnosť: ak sa otvorí okruh "cívkového prúdu", EMF sa pripojí k napätiu. Súčasný rast bude tiež na začiatku rásť a potom klesne. To znamená prvý komutačný zákon, ktorý uvádza, že prúd v induktore sa nemení okamžite.

Cievka môže byť rozdelená na dva typy:

1. S magnetickým hrotom. Ferit a železo pôsobia ako srdcový materiál. Jadrá slúžia na zvýšenie indukčnosti.
2. S nemagnetickou. Používa sa v prípadoch, keď indukčnosť nie je väčšia ako päť miligramov.

Zariadenia sa líšia vzhľadom a vnútornou štruktúrou. V závislosti od týchto parametrov sa nachádza indukčnosť cievky. Vzorec je v každom prípade iný. Napríklad pri jednovrstvovej cievke bude indukčnosť:

• L = 10 pmNR2R2: 9R + 10l.

A teraz pre viacvrstvový vzorec:

• L = m0N2R2: 2Π (6R + 9l + 10w).

Hlavné závery týkajúce sa práce cievok:

1. Na valcovom ferite vzniká najväčšia indukčnosť v strede.
2. Aby ste získali maximálnu indukčnosť, je potrebné cievky na cievke navíjať tesne.
3. Indukčnosť je menšia, tým menší je počet zákrutov.
4. V toroidnom jadre vzdialenosť medzi závitmi nehrá úlohu cievky.
5. Hodnota indukčnosti závisí od "otáčok v štvorci".
6. Ak sú induktory spojené do série, potom ich celková hodnota sa rovná súčtu indukčností.
7. Pri paralelnom pripojení treba dbať na to, aby boli tlmivky umiestnené na doske. Inak ich údaje budú nesprávne kvôli vzájomnému vplyvu magnetických polí.

elektromagnetický

Tento termín sa vzťahuje na valcové navíjanie z drôtu, ktoré môže byť navinuté v jednej alebo viacerých vrstvách. Dĺžka valca je oveľa väčšia ako priemer. Vzhľadom na túto vlastnosť, keď sa prúd pôsobí na dutinu solenoidu, vzniká magnetické pole. Rýchlosť zmeny magnetického toku je úmerná zmene prúdu. Indukčnosť solenoidu sa v tomto prípade vypočíta takto:

• Df: dt = dl: dt.

Iný typ cievky sa nazýva elektromechanický ovládač so zasúvateľným jadrom. V tomto prípade sa solenoid dodáva s vonkajším feromagnetickým magnetickým jhrom.

V súčasnosti môže zariadenie kombinovať hydrauliku a elektroniku. Na tomto základe sú vytvorené štyri modely:

• Prvý je schopný ovládať tlak v potrubí.
• Druhý model sa odlišuje od druhej pomocou núteného ovládania zamykania spojky v meničoch krútiaceho momentu.
• Tretí model obsahuje vo svojom zložení regulátory tlaku zodpovedné za prácu pri prepínaní rýchlostí.
• Štvrtý je hydraulicky ovládaný alebo ventily.

Potrebné vzorce pre výpočty

Na nájdenie indukčnosti solenoidu sa vzorec uplatňuje nasledovne:

• L = μ0n ² V,

Kde μ0 udáva magnetickú priepustnosť vákua, n je počet závitov a V je objem solenoidu.

Je tiež možné vypočítať indukčnosť solenoidu pomocou iného vzorca:

• L = m0N2S: l,

Kde S je prierezová plocha a l je dĺžka solenoidu.

Aby sme našli indukčnosť solenoidu, vzorec sa aplikuje na akýkoľvek, ktorý vyhovuje riešeniu tohto problému.

Práca na priamom a striedavom prúde

Magnetické pole, ktoré je vytvorené vo vnútri cievky, je smerované pozdĺž osi a je rovné:

• B = μ0nI,

Kde μ0 je magnetická permeabilita vákua, n je počet závitov a I je aktuálna hodnota.

Keď sa prúd pohybuje pozdĺž solenoidu, cievka uloží energiu, ktorá sa rovná práci potrebnej na vytvorenie prúdu. Pre výpočet indukčnosti sa tento vzorec používa nasledovne:

• E = LI ² : 2

Kde L ukazuje hodnotu indukčnosti a E - energiu na ukladanie.

EMF samoindukcie nastane, keď sa zmení prúd v solenoid.

V prípade prevádzky AC sa zobrazí striedavé magnetické pole. Smer príťažlivej sily sa môže meniť alebo môže zostať nezmenený. Prvý prípad nastane, keď sa ako elektromagnet použije solenoid. A druhý, keď je kotva vyrobená z mäkkého magnetického materiálu. AC solenoid má zložitý odpor, ktorý zahŕňa odpor navíjania a jeho indukčnosť.

Najbežnejšia aplikácia solenoidov prvého typu (jednosmerný prúd) je v pozícii progresívneho pohonu. Pevnosť závisí od štruktúry jadra a tela. Príklady použitia sú práce nožníc pri rezaní kontrol v pokladniciach, ventily v motoroch a hydraulických systémoch, zámky zámkov. Solenoidy druhého typu sa používajú ako induktory na indukčné zahrievanie v pecích s kelímkom.

Oscilačné obrysy

Najjednoduchší rezonančný obvod je sekvenčný oscilačný obvod pozostávajúci z priložených induktorov a kondenzátora, cez ktorý preteká striedavý prúd. Na určenie indukčnosti cievky sa vzorec používa nasledovne:

• XL = W x L,

Kde XL indikuje reaktanciu cievky a W je kruhová frekvencia.

Ak sa použije reaktancia kondenzátora, vzorec bude vyzerať takto:

Xc = 1: W x C.

Dôležitými charakteristikami oscilačného obvodu sú rezonančná frekvencia, vlnová odolnosť a Q-faktor obvodu. Prvá je charakterizovaná frekvenciou, pri ktorej má odpor okruhu aktívnu povahu. Druhý ukazuje, ako reakcia v rezonančnej frekvencii prechádza medzi takými veličinami, ako je kapacita a indukčnosť oscilačného obvodu. Tretia charakteristika určuje amplitúdu a šírku amplitúdovo-frekvenčných charakteristík rezonancie a ukazuje rozmery rezervy energie v okruhu v porovnaní s energetickými stratami v jednom kmitočtovom období. V tejto technike sú frekvenčné charakteristiky obvodov odhadnuté pomocou frekvenčnej odozvy. V tomto prípade sa obvod považuje za sieť so štyrmi terminálmi. Pri vykreslení grafov sa používa hodnota koeficientu prestupu napätia (K). Táto hodnota udáva pomer výstupného napätia k vstupnému napätiu. Pre obvody, ktoré neobsahujú zdroje energie a rôzne zosilňovacie prvky, hodnota koeficientu nie je väčšia ako jednota. Má tendenciu k nule, keď je pri iných frekvenciách než rezonančný odpor obvodu vysoký. Ak je odpor minimálny, koeficient je blízko k jednotke.

Pri paralelnom oscilačnom obvode sú zahrnuté dva reaktívne prvky s rôznou reaktivitou. Použitie takejto kontúry naznačuje, že pri paralelnom zahrnutí prvkov je potrebné pridať len ich vodivosť, ale nie odpor. Pri rezonančnej frekvencii je celková vodivosť obvodu nula, čo znamená nekonečne veľký odpor voči striedavému prúdu. Pre obvod, v ktorom sú paralelne zahrnuté kapacita (C), odpor (R) a indukčnosť, vzorec, ktorý ich kombinuje a Q (Q) je:

• Q = RÄC: L.

Keď paralelná slučka pracuje v jednom kmitaní, dochádza k dvojitej výmene energie medzi kondenzátorom a cievkou. V tomto prípade sa objaví smyčkový prúd, ktorý je oveľa väčší ako aktuálna hodnota vo vonkajšom obvode.

Funkcia kondenzátora

Prístroj je sieť s dvoma koncami s nízkou vodivosťou a s premenlivou alebo konštantnou kapacitou. Keď nie je kondenzátor nabitý, jeho odpor je blízko nuly, inak sa rovná nekonečnu. Ak sa prúdový zdroj odpojí od tohto prvku, stáva sa týmto zdrojom až do jeho vybitia. Použitie kondenzátora v elektronike je úlohou filtrov, ktoré odstraňujú hluk. Tento prístroj v napájacích jednotkách na silových obvodoch sa používa na vytvorenie systému pri vysokých zaťaženiach. Toto je založené na schopnosti prvku prejsť striedajúcou sa súčasťou, ale na neštandardnom prúde. Čím vyššia je frekvencia komponentu, tým nižšia je odpor kondenzátora. V dôsledku toho všetky interferencie, ktoré prechádzajú cez jednosmerné napätie, sú zablokované cez kondenzátor.

Odolnosť prvku závisí od kapacity. Vychádzajúc z toho bude správnejšie umiestniť kondenzátory s rôznymi objemami, aby sa zachytili rôzne druhy rušenia. Z dôvodu schopnosti zariadenia prenášať jednosmerný prúd iba počas nabíjacieho obdobia sa používa ako časovo náročný prvok v generátoroch alebo ako tvarovací článok impulzu.

Kondenzátory sú v mnohých typoch. Vo všeobecnosti je klasifikácia založená na type dielektrika, pretože tento parameter určuje stabilitu kapacity, izolačného odporu atď. Systematizácia tejto hodnoty je nasledovná:

1. Kondenzátory s plynným dielektrikom.
2. Vákuum.
3. S kvapalným dielektrikom.
4. S pevným anorganickým dielektrikom.
5. S pevným organickým dielektrikom.
6. Tuhý stav.
7. Elektrolytické.

K dispozícii je klasifikácia kondenzátorov podľa účelu (všeobecný alebo špeciálny), charakter ochrany pred vonkajšími faktormi (chránené a nechránené, izolované a neizolované, zapečatené a zapečatené), v montážnej technike (pre závesné, tlačené, povrchové, skrutkované svorky, ). Prístroje možno rozlišovať aj možnosťou zmeny kapacity:

1. Konštantné kondenzátory, to znamená, ktorých kapacita je vždy konštantná.
2. Trimmer. Ich kapacita sa nemení s prevádzkou zariadenia, ale môže byť nastavená raz alebo periodicky.
3. Premenné. Ide o kondenzátory, ktoré umožňujú zmenu kapacity počas prevádzky zariadenia.

Induktancia a kondenzátor

Súčasné prvky zariadenia sú schopné vytvoriť vlastnú indukčnosť. Jedná sa o také konštrukčné časti ako murivo, spojovacie zbernice, prúdové vodiče, svorky a poistky. Môžete vytvoriť dodatočnú indukčnosť kondenzátora pripojením prípojnic. Prevádzkový režim elektrického obvodu závisí od indukčnosti, kapacity a aktívneho odporu. Vzorec na výpočet indukčnosti, ktorý sa objavuje pri približovaní sa k rezonančnej frekvencii, je nasledujúci:

• Ce = C: (1-4P2f2LC),

Kde Ce určuje účinnú kapacitu kondenzátora, C označuje skutočnú kapacitu, f je frekvencia, L je indukčnosť.

Hodnota indukčnosti musí byť vždy zohľadnená pri práci s výkonovými kondenzátormi. Pre pulzné kondenzátory je najdôležitejšia hodnota vnútornej indukčnosti. Ich vypúšťanie padá na indukčný obvod a má dva typy - aperiodické a oscilačné.

Induktancia v kondenzátore závisí od schémy pripojenia prvkov v ňom. Napríklad pri paralelnom pripojení sekcií a zberníc sa táto hodnota rovná súčtu indukcií hlavného balíka zbernice a kolíkov. Na nájdenie takej indukčnosti je tento vzorec nasledovný:

• Lk = Lp + Lm + Lb,

Kde Lk ukazuje indukčnosť zariadenia, Lp-balík, Lm-hlavnú zbernicu a Lb-indukčnosť terminálov.

Ak sa pri paralelnom pripojení mení zbernicový prúd pozdĺž jeho dĺžky, potom sa ekvivalentná indukčnosť určuje nasledovne:

• Lk = Lc: n + l0 lxd: (3b) + Lb,

Kde l je dĺžka pneumatík, b je jeho šírka a d je vzdialenosť medzi pneumatikami.

Pre zníženie indukčnosť zariadenia musia žiť časti kondenzátora umiestnené tak, že ich vzájomne kompenzovaný magnetické pole. Inými slovami, živé časti s rovnakým aktuálnym pohybu by mali byť odstránené od seba tak ďaleko, ako je to možné, a dať dohromady opačným smerom. Pri kombinácii kolektorov s klesajúcou hrúbkou dielektrika môže znížiť časť indukčnosť. To možno dosiahnuť aj delením jednu časť s veľkým množstvom na trochu plytké nádoby.