Как обозначается индуктивность: Условные обозначения катушек индуктивности и дросселей

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности, как показано на рис. 4.11, представляет собой простомоток провода. Условное обозначение катушки индуктивности показано на рис. 4.12. В отличие от конденсатора, который препятствует изменению приложенного к нему напряжения, катушка индуктивности препятствует изменению протекающего через нее тока. Иными словами,

Рис. 4.12. Условное обозначение катушки индуктивности.                         Рис. 4.13           

если ток, подаваемый в схему, которая содержит катушку, резко увеличить, то ток в схеме будет нарастать плавно до достижения своего мак­симального значения.

Способность катушки индуктивности препятствовать изменению силы тока, протекающего через нее, носит название индуктивности этой катушки. Индуктивность обозначается буквой L, единицей ее измерения является генри (Гн).

Постоянная времени RС-цепи

На рис. 4.13 последовательная цепочка из конденсатора и резистора соединяется через ключ с источником питания. Когда ключ находится в положении 1, конденсатор постепенно заряжается через сопротивление, пока напряжение на нем не достигнет уровня Е т. е. ЭДС или напряжения источника питания.

Процесс заряда конденсатора показан на рис. 4.14(а) экспоненциальной кривой. Время, за которое напряжение на конденсаторе достигает значения 0,63 от максимума, т. е. в данном случае 0,63Е, называется постоянной времени контура или цепи.

Вернемся к рис. 4.13. Если ключ установить в положение 2, конденсатор будет сохранять запасенную энергию. При переведении ключа в положение3 конденсатор начинает разряжаться на землю через резистор R, и напряжение на нем постепенно падает до нуля. Процесс разряда конденсаторапоказан на рис. 4.14(б). В этом случае постоянной времени цепи называется время, за которое напряжение на конденсаторе уменьшается 0,63 от своего максимального значения.

Рис. 4.14. Кривые заряда (а) и разряда (б) конденсатора, где t — постоянная времени.

Как для случая заряда, так и для случая разряда конденсатора через резистор R постоянная времени цепи выражается формулой

где t — постоянная времени в секундах, С — емкость в фарадах, R — сопротивление, выраженное в омах.

Например, для случая С = 10мкФ и R= 10 кОм постоянная времени цепи равна

На рис. 4.15 изображены графики процессов заряда для цепей с малой и с большой постоянной времени.

Рис. 4.15. Процессы заряда для цепей с малой и с большой постоянной времени.

Постоянная времени RL-цепи

Рассмотрим схему, изображенную на рис. 4.16. Катушка индуктивности L соединена последовательно с резистором R, имеющим сопротивление 1 кОм. В момент замыкания ключа S ток в цепи равен нулю, хотя под действиемЭДС источника он, казалось бы, должен резко увеличиться. Однако катушка индуктивности, как известно, препятствует всякому изменению силы тока, протекающего через нее, поэтому ток в цепи будет возрастать по экспоненциальному закону, как показано на рис. 4.17. Ток будет возрастать до тех пор, пока не достигнет своего максимального значения. После этого увеличение тока прекратится, а падение напряжения на резисторе R станет равным приложенному напряжению Е. Установившееся значение тока равно

E/R = 20 В/1 кОм = 20 мА.

Скорость изменения тока в цепи зависит от конкретных значений R и L. Время, необходимое для того, чтобы сила тока достигла значения, равного 0,63 от его максимальной величины, носит название постоянной времени цепи. Постоянная времени вычисляется по формуле L/R где L выражается в генри, а R — в омах. В этом случае постоянная времени получается в секундах. Используя значения L и R, указанные на рисунке, получаем

Следует заметить, что, чем больше R, тем меньше L/R и тем быстрее изменяется ток в цепи.

Рис. 4.16.

Рис. 4.17. Экспоненциальное увеличение тока, протекающего через катушку индуктивности.

Сопротивление по постоянному току

Катушка индуктивности, включенная в цепь, не препятствует протеканию постоянного тока, если, конечно, но принимать во внимание очень малое сопротивление провода, из которого она сделана. Следовательно, катушка индуктивности имеет нулевое или очень малое сопротивление и может рассматриваться в цепи постоянного тока как цепь короткого замыкания. Конденсатор же в связи с наличием в нем изолирующего ди­электрика имеет бесконечное или очень большое сопротивление и может рассматриваться в цепи постоянного тока как разрыв.

Векторное представление

Сигнал синусоидальной формы может быть представлен в виде век­тора ОА, вращающегося против часовой стрелки с угловой скоростью ω= 2πf, где f – частота сигнала (рис. 4.18). По мере того как поворачивается вектор, ордината его конца характеризует показанный на рисунке синусоидальный сигнал. Один полный оборот вектора (360°, или 2π) со­ответствует одному полному периоду. Половина оборота (180°, или π) со­ответствует половине периода, и так далее. Таким образом, ось времени, как показано на рисунке, может использоваться для нанесения значений угла, на который повернулся вектор. Максимум сигнала достигается при 90° (1/4 периода), а минимум — при 270° (3/4 периода).

Теперь рассмотрим два синусоидальных сигнала, представленных на рис. 4.19(а) векторами ОА и ОВ соответственно. Если оба сигнала имеют одинаковые частоты, то векторы ОА и ОВ будут вращаться с одинаковой угловой скоростью ω= 2πf. Это означает, что угол между этими векторами

Рис. 4.18. Векторное представление синусоидального сигнала.

Рис. 4.19. Разность фаз. Вектор ОА опережает вектор ОВ

 (или вектор ОВ отстает от вектора ОА) на угол θ.

изменяться не будет. Говорят, что вектор ОА опережает вектор ОВ на угол θ, а вектор ОВ отстает от вектора ОА на угол в. На рис. 4.19(б) эти сигналы развернуты во времени.

Если оба этих синусоидальных сигнала сложить, то в результате получим другой синусоидальный сигнал, имеющий ту же частоту f, но другую амплитуду. Результирующий сигнал может быть представлен вектором ОТ, который, как показано на рис. 4.19(в), является векторной суммой векторов ОА и ОВ. Вектор ОТ опережает вектор ОВ на угол α и отстает от вектора ОА на угол γ. Дальше вы увидите, что векторное представление является весьма удобным приемом при анализе и расчете цепей переменного тока.

В этом видео рассказывается о катушке индуктивности:

Добавить комментарий

Буквенно-цифровая и цветовая маркировка индуктивностей

Буквенно-цифровая маркировка катушек индуктивностей и дросселей

Предлагаемые ниже данные будут полезны радиолюбителям при ремонте недорогих радиоприемников и магнитол моделей китайского и другого производства.

Обычно для индуктивностей кодируется номинальное значение индуктивности и допуск, т.е. допускаемое отклонение от указанного номинала. Номинальное значение кодируется цифрами, а допуск — буквами.

Примеры обозначения индуктивностей буквенно-цифровым кодом представлен на рисунке ниже. 

Применяются два вида кодирования.

1.   Первые две цифры указывают значение в микрогенри (мкГн), последняя — количество нулей. Следующая за цифрами буква указывает на допуск.

Буква M — ±20%, К — ±10%, J — ±5%. Например, код 272J обозначает 2700 мкГн± 5%. Смотрите рисунок выше. Если последняя буква не указывается, то допуск считается 20%.

ПРИМЕЧАНИЕ: для индуктивностей меньше 10 мкГн роль десятичной запятой выполняет буква R, а для индуктивностей меньше 1 мкГн — буква N.

Примеры в таблице ниже.

2.  Индуктивности маркируются в микрогенри (мкГн). В таких случаях маркировка 680К будет означать 68 мкГн ±10%, а 681J — 680 мкГн ± 10%.

Примеры обозначения индуктивностей

2N2D — 2,2 нГн ±0,3%; 22N —22 нГн ± 20%; R10M — 0,10 мкГн±20%; R15M — 0,15 мкГн±20%; R22M — 0,22 мкГн±20%; R33M – 0,33 мкГн±20%; R47M — 0,47 мкГн ± 20%; R68M — 0,68 мкГн ± 20%; 1R0K -1 мкГн±10%; 1R2К-1,2 мкГн ± 10%; 2R2K — 2,2 мкГн ± 10%; 3R3K —3,3 мкГн ± 10%; 4R7K —4,7 мкГн ± 10%; 6R8K—6,8 мкГн± 10%; 100К — 10мкГн ±10%; 150К- 15 мкГн ± 10%; 220К- 22 мкГн± 10%; 330К- 33 мкГн ± 10%; 470К- 47 мкГн± 10%; 680К- 68 мкГн± 10%; 101К-100 мкГн ± 10%; 151К — 150 мкГн ± 10%; 221К —220 мкГн± 10%; 331К-330 мкГн ± 10%; 471J —470 мкГн ± 5%; 681J —680 мкГн± 5% 102К-1000 мкГ ± 10%; 272J обозначает 2700 мкГн± 5% и т. д.

Цветовая маркировка катушек индуктивностей и дросселей

После введения стандарта IEC 82 для индуктивностей кодируется номинальное значение индуктивности и допуск, т.е. допускаемое отклонение от указанного номинала цветными метками. Наиболее часто применяется кодировка 4 или 3 цветными кольцами или точками. Первые две метки указывают на значение номинальной индуктивности в микрогенри (мкГн), третья метка — множитель, четвертая — допуск. В случае кодирования 3 метками подразумевается допуск 20%.

Цветное кольцо, обозначающее первую цифру номинала, может быть шире, чем все остальные.

Цветовая маркировка контурных катушек зарубежного производства

Радиолюбителям все чаще приходится сталкиваться с необходимостью ремонта импортных радиоприемников. Одной из причин частого выхода их из строя является неисправность контурных катушек. Как показывает статистика, она занимает второе место после поломки всевозможных переключателей. Хотя маркировка современных импортных контурных катушек, похоже, унифицирована, в популярной литературе найти сведения о ней весьма затруднительно.

Чаще всего в радиоприемниках применяются контурные катушки размерами 10x10x14 мм и 8x8x11 мм. Все обмотки обычно намотаны внавал эмалированным проводом диаметром 0,05—0,12 мм на ферритовом магнитопроводе, приклеенном к пластмассовому основанию. Контурные катушки намотаны поверх катушек связи и залиты парафином. Подстроечником служит ферритовый горшок, имеющий резьбу на наружной поверхности и шлиц под отвертку. Весь контур заключен в латунный экран. В контурах, применяемых в трактах ПЧ, имеются встроенные конденсаторы.

Цветовая маркировка популярных катушек индуктивности, Цветовая маркировка катушек представляет собой пятна или полосы краски, нанесенные соответственно на дно магнитопровода или на экран.

Схемы контурных катушек

В таблице ниже указаны намоточные данные, назначение, емкость встроенного конденсатора и цветовая маркировка катушек размерами 10 х 10 х 14 мм.

Контурные катушки размерами 8 x 8 x 11 мм — имеют то же назначение и емкость встроенного конденсатора, но их обмотки могут быть намотаны более тонким проводом, и содержать большее число витков. Эти катушки менее популярны, чем катушки размерами 10 x 10 x 14 мм.

Примечания.

* Может использоваться вместо синего и зеленого.

** Применяются с различными микросхемами.

*** Число витков зависит от ёмкости КПЕ. Соотношение числа витков обмоток контурной катушки и катушки связи выбрано в пределах 10:1 — 8:1.

Индуктивности серии ЕС24

Номинал индуктивности и его допустимые отклонения обозначаются цветными полосками. Полоски 1 и 2 определяют две цифры номинала (в микрогенри), между которыми стоит десятичная запятая, полоска 3 — десятичный множитель, полоска 4 — точность.

Например, (смотрите фото выше) индуктивность, на которую нанесены коричневая, чёрная, черная и серебристая полоски, имеет номинал 10×1 = 10 мкГн и точность 10%.

Назначение цветовых полос индуктивностей

Малогабаритные постоянные индуктивности серии ЕС24, с размерами 10 х 10 х 14 мм представляют собой миниатюрную катушку с ферритовым сердечникам, размещенную в изолирующем корпусе с двумя выводами.

Диапазон номинальных значений индуктивности — 10… 1000 мкГн; точность — 5, 10, 20%; температурный диапазон — от -20 до +100 °С.

Полный список всех  индуктивностей серии ЕС24 и их параметры приведены в таблице ниже.

Цветовая маркировка индуктивностей типа ЕС24

ПОДЕЛИТЕСЬ СО СВОИМИ ДРУЗЬЯМИ:

П О П У Л Я Р Н О Е:

• Краткие характеристики импортных диодов

Диод — один из самых популярных элементов в радиоаппаратуре. Справочник по импортным диодам поможет вам быстро найти подходящую замену при неимении оригинала. Вы сможете быстрее устранить неисправность в современной аппаратуре и вернуть её к «жизни».

Подробнее…

• Отечественные ВАРИСТОРЫ — использование, характеристики

Варисторы — полупроводниковые резисторы с нелинейной ВАХ, отличительной особенностью которых является резко выраженная зависимость электрического сопротивления от приложенного к ним напряжения. Их используют для стабилизации и защиты от пере­напряжений, преобразования частоты и напряжения, а также для регулирования усиления в системах автоматики, различных измерительных устройствах, источ­никах вторичного питания, в телевизионных приемниках, для подстройки частоты гетеродинов, в генераторах переменного и импульсного пилообразного напряжения, в схемах размагничивания цветных кинескопов и др. (см.табл.). Подробнее…

• Цветовая маркировка конденсаторов

Цветовая маркировка конденсаторов.

Подробнее…

Популярность: 93 971 просм.

Глава 10. Индуктивность . Введение в электронику

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Объяснить принципы индуктивности.

• Дать определение основных величин измерения индуктивности.

• Описать основные типы катушек индуктивности.

• Дать определение полной индуктивности в последовательной и параллельной цепях.

• Дать объяснение постоянной времени L/R и ее связи с индуктивностью.

Когда по проводнику течет ток, вокруг него возникает магнитное поле. Это поле обладает энергией, величина которой пропорциональна индуктивности.

В этой главе обсуждается индуктивность и ее приложения в цепях постоянного тока. Более подробно об индуктивности рассказано в главе 16.

10-1. ИНДУКТИВНОСТЬ.

Индуктивность — это способность извлекать энергию из источника и сохранять ее в виде магнитного поля. Это свойство проводника, предотвращающее резкие изменения текущего через него тока. Например, если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется. Если ток в катушке уменьшается, магнитное поле сжимается. Однако сжатие магнитного поля индуцирует в катушке напряжение, которое поддерживает ток. Таким образом, индуктивность позволяет энергии сохраняться в виде магнитного поля, зависящего от тока. Когда ток уменьшается, уменьшается и магнитное поле, возвращая в цепь запасенную энергию.

Единица, которой измеряется индуктивность называется генри (Гн). Она названа в честь американского физика Джозефа Генри (1797–1878). Генри — это такая индуктивность, которая требуется для индуцирования электродвижущей силы (э.д.с.) в 1 вольт при изменении тока в проводнике со скоростью 1 ампер в секунду. Генри — большая единица, значительно чаще используются миллигенри (мГн) и микрогенри (мкГн). Индуктивность обозначается символом L.

10-1. Вопросы

1. Дайте определение индуктивности.

2. В каких единицах измеряется индуктивность?

3. Дайте определение генри.

4. Какая буква используется для обозначения индуктивности?

10-2. КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ

Катушки индуктивности — это устройства, имеющие определенную индуктивность. Они состоят из провода, намотанного на сердечник, и классифицируются по материалу сердечника. Сердечник катушки может быть либо магнитным, либо немагнитным. На рис. 10-1 показано схематическое обозначение катушки индуктивности.

Рис. 10-1. Схематическое обозначение катушки индуктивности.

Катушки могут иметь как постоянную, так и изменяемую индуктивность. На рис. 10-2 показано схематическое обозначение катушки с переменной индуктивностью. Катушки с переменной индуктивностью содержат подстроечный сердечник.

Рис. 10-2. Схематическое обозначение катушки с переменной индуктивностью

На рис. 10-3 показаны несколько типов катушек индуктивности, использующих подстроечный сердечник. Максимальная индуктивность регистрируется, когда сердечник полностью введен в катушку.

Рис. 10-3. Некоторые типы катушек индуктивности с возможностью регулирования индуктивности.

Катушки индуктивности с воздушным сердечником, или катушки без сердечника, используются в тех случаях, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри. Они наматываются на керамические или композитные сердечники (рис. 10-4).

Рис. 10-4. Типы катушек индуктивности с воздушным сердечником.

Сердечники из феррита или порошкообразного железа используются для индуктивностей до 200 миллигенри. Схематическое обозначение катушки с железным сердечником показано на рис. 10-5.

Рис. 10-5. Схематическое обозначение катушки индуктивности с железным сердечником.

Тороидальные сердечники имеют кольцеобразную форму и позволяют получить высокую индуктивность при малых размерах (рис. 10-6). Их магнитное поле сосредоточено внутри сердечника.

Рис. 10-6. Катушки индуктивности с тороидальным сердечником.

Экранированные индуктивности заключены в корпус (экран), сделанный из магнитного материала для защиты их от влияния внешних магнитных полей (рис. 10-7).

Рис. 10-7. Экранированная катушка индуктивности.

Многослойные катушки индуктивности с железным сердечником используются для получения большой индуктивности (рис. 10-8).

Рис. 10-8. Многослойная катушка индуктивности с железным сердечником.

Индуктивность этих катушек изменяется от 0,1 до 100 генри и зависит от величины тока, протекающего через катушку. Эти катушки иногда называют дросселями. Они используются в цепях фильтрации источников питания для удаления переменных составляющих выпрямленного постоянного тока. Они будут обсуждаться немного позднее.

Обычно катушки индуктивности имеют допуск ±10 %, но встречаются катушки с допуском менее, чем 1 %. Катушки индуктивности, как и резисторы, могут соединяться последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Полная индуктивность нескольких катушек индуктивности, соединенных последовательно (катушки должны быть пространственно разделены для того, чтобы избежать взаимодействия их магнитных полей), равна сумме их индуктивностей:

L_T = L₁ + L₂ + L₃ +… + L_n

Если две или более катушек индуктивности соединены параллельно (без взаимодействия их магнитных полей), общую индуктивность можно найти с помощью формулы:

1/L_T = 1/L₁ + 1/L₂ + 1/L₃ +… + 1/L_n

10-2. Вопросы

1. Что такое катушки индуктивности?

2. Нарисуйте схематические обозначения катушек с постоянной и переменной индуктивностью.

3. Как по другому называются многослойные катушки индуктивности с железным сердечником?

4. Напишите формулы для определения общей индуктивности

а. В последовательных цепях.

б. В параллельных цепях.

5. Какова общая индуктивность цепи с тремя катушками индуктивности 10 Гн, 3,5 Гн и 6 Гн, соединенными параллельно?

10-3. ПОСТОЯННАЯ ВРЕМЕНИ L/R

Постоянная времени L/R — это время, требуемое для увеличения тока в проводнике от нуля до 63,2 % или уменьшения до 36,8 % от максимального значения. RL цепь показана на рис. 10-9.

Рис. 10-9. Цепь, используемая для определения постоянной времени L/R.

L/R — обозначение, используемое для постоянной времени RL цепи:

t = L/R

где

t — время в секундах, L — индуктивность в генри, R — сопротивление в омах.

На рис. 10–10 показан график увеличения и уменьшения магнитного поля, как функции времени, причем масштабной единицей взята постоянная времени t. Требуется время, в пять раз большее постоянной времени для того, чтобы полностью передать энергию магнитному полю или создать максимальное магнитное поле. Такое же время требуется для того, чтобы магнитное поле полностью исчезло.

Рис. 10–10. Количество постоянных времени, требуемое для создания максимального магнитного поля или полного исчезновения магнитного поля в катушке индуктивности.

10-3. Вопросы

1.  Что такое постоянная времени катушки индуктивности?

2. Как определяется постоянная времени?

3. Сколько постоянных времени требуется для того, чтобы создать максимальное магнитное поле катушки индуктивности?

4. Сколько постоянных времени требуется для того, чтобы магнитное поле катушки индуктивности полностью исчезло?

5. Какое время требуется, чтобы создать максимальное магнитное поле катушки индуктивностью 0,1 генри, соединенной последовательно с резистором 100000 Ом?

РЕЗЮМЕ

• Индуктивность — это способность сохранять энергию в виде магнитного поля.

• Единицей измерения индуктивности является генри (Гн).

• Для обозначения индуктивности используется буква L.

• Катушки индуктивности — это устройства, имеющие определенную индуктивность.

• Схематическим обозначением постоянной индуктивности является:

• Схематическим обозначением переменной индуктивности является:

• Катушки индуктивности бывают следующих типов: с воздушным сердечником, с сердечником из феррита или порошкообразного железа, с тороидальным сердечником, экранированные и многослойные с железным сердечником.

• Общая индуктивность катушек, соединенных последовательно, вычисляется по формуле:

L_T = L₁ + L₂ + L₃ +… + L_n

• Общая индуктивность катушек, соединенных параллельно, равна:

1/L_T = 1/L₁ + 1/L₂ + 1/L₃ +… + 1/L_n

• Постоянная времени — это время, требуемое для увеличения тока от нуля до 63,2 % или уменьшения его до 36,8 % от максимального значения.

• Постоянная времени определяется формулой:

t = L/R

• Время, в пять раз большее постоянной времени, необходимо для создания максимального магнитного поля или полного исчезновения магнитного поля катушки индуктивности.

Глава 10. САМОПРОВЕРКА

1. Как можно увеличить магнитное поле, создаваемое катушкой индуктивности?

2. Чему равна общая индуктивность изображенной ниже цепи?

3. Катушка индуктивности 500 мГн и резистор 10 кОм соединены последовательно и подключены к источнику тока 25 вольт. Каково будет напряжение на катушке индуктивности через 100 микросекунд после включения цели?

2. Катушка индуктивности в цепи переменного тока | 3. Реактивное сопр. и импеданс — Индуктивность | Часть2

2. Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Катушка индуктивности в цепи переменного тока ведет себя не так, как резистор. Если резисторы просто противостоят потоку электронов (напряжение на них прямопропорционально току), то катушки индуктивности противостоят изменению проходящего через них тока (напряжение на них прямопропоционально скорости изменения тока). Согласно Закону Ленца, индуцированное напряжение всегда имеет такую полярность, которая пытается сохранить текущее значение силы тока. То есть, если величина тока возрастает, то индуцированное напряжение будет «тормозить» поток электронов; если величина тока уменьшается, то полярность напряжения развернется и будет «помогать» электронному потоку оставаться на прежнем уровне. Такое противостояние изменению величины тока называется реактивным сопротивлением.

Математическая взаимосвязь между напряжением на катушке индуктивности и скоростью изменения тока через нее выглядит следующим образом:

Отношение di/dt представляет собой скорость изменения мгновенного тока (i) с течением времени, и измеряется в амперах в секунду. Индуктивность (L) измеряется в Генри, а мгновенное напряжение (u) — в вольтах. Чтобы показать, что происходит с переменным током, давайте проанализируем простую индуктивную схему:

Простая индуктивная цепь: ток катушки отстает от напряжения на 90^o.

Если мы построим график тока и напряжения для этой простой цепи, то он будет выглядеть примерно так:

Как вы помните, изменение напряжения на катушке индуктивности является реакцией на изменение тока, проходящего через нее. Отсюда можно сделать вывод, что мгновенное напряжение равно нулю всякий раз, когда мгновенное значение тока находится в пике (нулевое изменение, или нулевой наклон синусоидальной волны тока), и мгновенное напряжение равно своему пиковому значению всякий раз, когда мгновенный ток находится в точках максимального изменения (точки самого крутого наклона волны тока, в которых она пересекает нулевую линию). Все это приводит к тому, что волна напряжения на 90^o не совпадает по фазе с волной тока. На графике видно, как волна напряжения дает «фору» волне тока: напряжение «ведет» ток, а ток «запаздывает» за напряжением.

Ели мы на этот график нанесем значения мощности нашей схемы, то все станет еще более интересным:

Поскольку мгновенная мощность представляет собой произведение мгновенного напряжения  и мгновенного тока (p = iu), она будет равна нулю, если мгновенное напряжение или ток будут равны нулю. Всякий раз, когда мгновенные значения тока и напряжения имеют положительные значения (выше нулевой линии), мощность так же будет положительна. Аналогично примеру с резистивной цепью, мощность примет положительное значение и в том случае, если мгновенный ток и напряжение будут иметь отрицательные значения (ниже нулевой линии). Однако, вследствие того, что волны напряжения и тока не совпадают по фазе на 90^o, бывают случаи, когда ток положителен, а напряжение отрицательно (или наоборот), в результате чего появляются отрицательные значения мгновенной мощности.

Но, что такое отрицательная мощность? Отрицательная мощность означает, что катушка индуктивности отдает энергию обратно в цепь. Положительная же мощность означает, что катушка индуктивности поглощает энергию из цепи. Так как положительные и отрицательные циклы питания равны по величине и продолжительности, в течение полного цикла катушка индуктивности отдает обратно в схему столько же энергии, сколько она потребляет из нее. В практическом смысле это означает, что реактивное сопротивление катушки не рассеивает никакой энергии, чем оно и отличается от сопротивления резистора, рассеивающего энергию в виде тепла. Однако, все вышесказанное справедливо только для идеальных катушек индуктивности, провода которых не имеют никакого сопротивления.

Сопротивление катушки индуктивности, изменяющее силу тока, интерпретируется как сопротивление переменному току в целом, у которого по определению постоянно меняется мгновенная величина и направление. Это сопротивление переменному току похоже на обычное сопротивление, но отличается от него тем, что всегда приводит к фазовому сдвигу между током и напряжением, а так же рассеивает нулевую мощность. Из-за указанных различий, данное сопротивление носит несколько иное название — реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление, как и обычное, измеряется в Омах, только обозначается оно символом Х, а не R. Для большей конкретики, реактивное сопротивление катушки индуктивности обычно обозначают заглавной буквой Х с буквой L в качестве индекса: X_L.

Поскольку напряжение на катушке индуктивности пропорционально скорости изменения тока, оно будет больше для быстро меняющихся токов, и меньше — для токов с более медленным изменением. Это означает, что реактивное сопротивление любой катушки индуктивности (в Омах) прямопропорционально частоте переменного тока. Точная формула расчета реактивного сопротивления выглядит следующим образом:

Если на катушку индуктивностью 10 мГн воздействовать частотами 60, 120 и 2500 Гц, то ее реактивное сопротивление примет следующие значения:

В уравнении реактивного сопротивления выражение “2πf” имеет важное значение. Оно означает число в радианах в секунду, характеризующее «вращение» переменного тока (один полный цикл переменного тока представляет собой одно полное круговое вращение). Радиан — это единица измерения углов: в одном полном круге есть 2π радиан, точно так же, как в нем есть 360^o. Если генератор переменного тока двухполюсный, то он произведет один полный цикл для каждого полного оборота вала, что будет означать 2π радиан или 360^o. Если постоянную 2π умножить на частоту в герцах (циклах в секунду), то результатом будет число в радианах в секунду, известное как угловая (циклическая) частота переменного тока.

Помимо выражения 2πf, угловая частота переменного тока может обозначаться строчной греческой буквой ω (Омега). В этом случае формула X_L = 2πfL может быть написана как X_L = ωL.

Необходимо понимать, что угловая частота является выражением того, насколько быстро проходит полный цикл волны, равный 2π радиан. Она необязательно представляет фактическую скорость вала генератора, производящего переменный ток. Если генератор имеет более двух полюсов, его угловая частота будет кратной скорости вращения вала. По этой причине ω иногда выражается в единицах электрических радиан в секунду, чтобы отличить ее от механического движения.

При любом способе выражения угловой частоты очевидно, что она прямопропорциональна реактивному сопротивлению катушки индуктивности. При увеличении частоты переменного тока (или скорости вращения вала генератора), катушка индуктивности будет оказывать большее сопротивление прохождению тока и наоборот. Переменный ток в простой индуктивной цепи равен напряжению (в Вольтах) поделенному на реактивное сопротивление катушки индуктивности (в Омах). Как видите, это аналогично тому что переменный или постоянный ток в простой резистивной цепи равен напряжению (в Вольтах) поделенному на сопротивление (в Омах). В качестве примера давайте рассмотрим следующую схему:

Однако, мы должны иметь в виду, что напряжение и ток имеют разные фазы. Как было сказано ранее, напряжение имеет фазовый сдвиг +90^o по отношению к току (рисунок ниже). Если представить фазовые углы напряжения и тока математически (в виде комплексных чисел), то мы увидим, что сопротивление катушки индуктивности переменному току обладает следующим фазовым углом:

Ток на катушке индуктивности отстает от напряжения на 90^o.

Математически можно сказать, что фазовый угол сопротивления катушки индуктивности переменному току составляет 90^o. Фазовый угол реактивного сопротивления току очень важен при анализе цепей. Особенно эта важность проявляется при анализе сложных цепей переменного тока, где реактивные и простые сопротивления взаимодействуют друг с другом. Он также окажется полезным для представления сопротивления любого компонента электрическому току с точки зрения комплексных чисел (а не скалярных величин сопротивления и реактивного сопротивления).

Тест по физике 10 класс

Тест по физике 10 класс.

Тест по физике для 10-х классов.
Тема: «Электромагнитная индукция».

1. Как обозначается физическая величина, называемая магнитная индукция?
а).     В        б).     L        в).     H        г).     Ф

2. Как обозначается физическая величина, называемая индуктивностью?
а).     В        б).     L        в).     H        г).     Ф

3. Как обозначается физическая величина, называемая магнитным потоком?
а).     В        б).     L        в).     H        г).     Ф

4. Как обозначается физическая величина, называемая индукцией?
а).     В        б).     L        в).     H        г).     Ф

5. Какая сила меняет направление скорости частицы?
а).     FА        б).     FЛ        в).     ЭДС        г).     сила сопротивления

6. Какое поле создается неподвижными зарядами?
а).     магнитное        б).     электрическое
       в).     электростатическое        г).     электродинамическое

7. Какая сила действует на заряженную частицу со стороны магнитного поля?
а).     FА        б).     FЛ        в).     ЭДС        г).     сила притяжения

8. Какая физическая величина равна отношению работы сторонних сил к заряду?
а).     FА        б).     FЛ        в).     ЭДС        г).     Ф

9. Какая физическая величина равна произведению индуктивности на силу тока?
а).     FА        б).     FЛ        в).     ЭДС        г).     Ф

10. В каких единицах измеряется магнитная индукция?
а).     Гн        б).     Вб        в).     В        г).     Тл

11. В каких единицах измеряется магнитный поток?
а).     Гн        б).     Вб        в).     В        г).     Тл

12. В каких единицах измеряется ЭДС индукции?
а).     Гн        б).     Вб        в).     В        г).     Тл

13. В каких единицах измеряется индуктивность?
а).     Гн        б).     Вб        в).     В        г).     Тл

14. Какое поле создается движущимися зарядами?
а).     магнитное        б).     электрическое
       в).     электростатическое        г).     электродинамическое

15. Какая физическая величина равна произведению вектора магнитной индукции на площадь сечения проводника и на синус угла между ними?
а).     FА        б).     FЛ        в).     ЭДС        г).     Ф

Ответы:

1 — а,     2 — б,     3 — г,     4 — в,     5 — б,     6 — б,     7 — б,     8 — в,
9 — г,     10 — г,     11 — б,     12 — в,     13 — а,     14 — а,     15 — г.

Тестирование по физике 10 класс. Механика.                         
Олимпиады по физике 10 класс

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

Принцип работы

Чтобы понять принцип действия катушки индукции, следует знать:

• вокруг движущихся электрически заряженных частиц (электрический ток) возникает электромагнитное поле. Если проводник с протекающим током смотан в катушку, поле многократно усиливается. Еще большим оно становится при использовании металлического сердечника, что объясняется высокой магнитопроницаемостью металлов по сравнению с воздухом;
• переменное магнитное поле наводит в проводнике ЭДС (закон электромагнитной индукции, открытый М. Фарадеем).

Способность катушки превращать электрическую энергию в магнитное поле, называется индуктивностью. Она измеряется в генри (Гн), в формулах обозначается литерой L. Катушка индуктивностью в 1 Гн при изменении силы тока со скоростью dI = 1 А/с (ампер в секунду) создает ЭДС в 1 В. Индуктивность катушки зависит от ее длины, потому шаг витков стремятся делать как можно меньшим.

Сердечник в катушке может быть регулируемым, тогда элемент имеет переменную индуктивность. Также применяют катушки вовсе без сердечника. Если катушка включена в цепь постоянного тока, то весь эффект от нее состоит в создании электромагнитного поля. Так устроены, например, электрические магниты для захвата металлолома, устанавливаемые на погрузочных кранах.

При проведении эксперимента надо ограничить ток в цепи, посредством включенной последовательно с катушкой нагрузки, иначе возникнет короткое замыкание.

Мощность в индукторе

Мы знаем, что индуктор в цепи противостоит потоку тока I через него, потому что поток этого тока индуцирует ЭДС, которая противостоит ему, закон Ленца. Затем необходимо выполнить работу от внешнего источника батареи, чтобы ток протекал против этой индуцированной ЭДС. Мгновенная мощность, используемая для форсирования тока I по отношению к этой самоиндуцированной ЭДС (V _L), определяется как:

Мощность в цепи задается как P = V * I, поэтому:

Идеальный индуктор не имеет сопротивления, только индуктивность, поэтому R = 0 Ом, и поэтому мощность в катушке не рассеивается, поэтому можно сказать, что идеальный индуктор имеет нулевую потерю мощности.

Обзор пассивных компонентов

Современная радиоэлектронная аппаратура (РЭА) содержит огромное количество электрорадиокомпонентов, т.е. самостоятельных  изделий, выполняющих определенные функции. Электрорадиоэлементы подразделяют на активные и пассивные. К активным относятся транзисторы,  микросхемы ,электронные лампы и т.д., т. е. элементы, способные усиливать или преобразовывать электрические сигналы. К пассивным относятся резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, трансформаторы, коммутационные элементы, т. е. такие элементы, которые предназначены для перераспределения электрической энергии.

Сетевая инфраструктура современного офиса состоит из множества составляющих, правильный выбор которых имеет существенное значение для успешной работы всей инфраструктуры в целом. Пассивные компоненты  играют при этом также немаловажную  роль, обеспечивают среде передачу данных, а также внешний вид, эстетику. Пассивным элементом схемы называется элемент, не имеющий внутренних источников энергии, и выполняющий либо накопление энергии (конденсатор, индуктивность), либо ее рассеяние (резистор).

Пассивные компоненты по сути соответствует пассивному элементу схемы. Пассивные компоненты характеризуются малыми размерами, малым числом выводов (как правило, два-три), низкой стоимостью и, как правило, достаточно высокой стойкостью к воздействиям при сборке узлов. Пассивные элементы могут выступать как дискретные компоненты и как элементы интегральных микросхем. В РЭА интегральные микросхемы  имеют очень большой удельный вес, но пассивные компоненты являются все же самыми распространенными изделиями электронной промышленности. Это можно объяснить  тем, что некоторые элементы трудно выполнить в микросхемном исполнении. Практически невозможно в ИМС изготовить конденсаторы большой емкости, резисторы с большим сопротивлением, сложности в разработке интегральных катушек индуктивности и трансформаторов. Кроме того технические характеристики дискретных элементов лучше, чем интегральных.

Катушки индуктивности разных размеров

Предыдущая
РадиодеталиЧто такое подстроечный резистор: описание устройства и область его применения
Следующая
РадиодеталиДроссели в электрике: что это и где используются?

Назначение и принцип действия

Специалисты задаются вопросом, зачем нужна токовая катушка индуктивности в цепи, и для этого необходимо разобраться в показателях. Коэффициент ЭДС (электродвижущая сила) показывает разницу между энергией и магнитным потоком. Устройства самоиндукции способны влиять на изменения в цепи. Чаще всего дроссели применяются в силовых установках. Они способны контролировать уровень напряжения, не допускают разрыва цепи.

Устройства самоиндукции

Также компоненты устанавливаются на пару с конденсаторами либо резисторами. Благодаря работе катушки фильтры находятся в безопасности. Теперь вызывает интерес, как включается индукционная катушка. Принцип работы построен на изоляции проводников. В конструкции используется электрический каркас с различным сечением. За счёт намоток обеспечивается распределение ёмкости на дросселе.

Интересно! Витки наматываются с определенным шагом, многое зависит от типа катушки.

Свойства катушки индуктивности

Свойства катушки индуктивности:

• Скорость изменения тока через катушку ограничена и определяется индуктивностью катушки.
• Сопротивление (модуль импеданса) катушки растет с увеличением частоты текущего через неё тока.
• Катушка индуктивности при протекании тока запасает энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдаст запасенную энергию, стремясь поддержать величину тока в цепи. При этом напряжение на катушке нарастает, вплоть до пробоя изоляции или возникновения дуги на коммутирующем ключе.

Катушка индуктивности в электрической цепи для переменного тока имеет не только собственное омическое (активное) сопротивление, но и реактивное сопротивление переменному току, нарастающее при увеличении частоты, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением, модуль которого XL=ωL{\displaystyle X_{L}=\omega L}, где L{\displaystyle L} — индуктивность катушки, ω{\displaystyle \omega } — циклическая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её сопротивление.

Катушка с током запасает энергию в магнитном поле, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока I{\displaystyle I}. Эта энергия равна:

Векторная диаграмма в виде комплексных амплитуд для идеальной катушки индуктивности в цепи синусоидального напряжения

Катушка индуктивности в переменном напряжении — аналог подверженного механическим колебаниям тела с массой. {2}{\mbox{.}}}

При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой:

ε=−LdIdt.{\displaystyle \varepsilon =-L{dI \over dt}{\mbox{.}}}

Для идеальной катушки индуктивности (не имеющей паразитных параметров) ЭДС самоиндукции равна по модулю и противоположна по знаку напряжению на концах катушки:

|ε|=−ε=U.{\displaystyle |\varepsilon |=-\varepsilon =U{\mbox{.}}}

При замыкании катушки с током на резистор происходит переходной процесс, при котором ток в цепи экспоненциально уменьшается в соответствии с формулой:

I=Iexp(−tT),{\displaystyle I=I_{0}exp(-t/T){\mbox{,}}}

где : I{\displaystyle I} — ток в катушке,

I{\displaystyle I_{0}} — начальный ток катушки,

t{\displaystyle t} — текущее время,

T{\displaystyle T} — постоянная времени.

Постоянная времени выражается формулой:

T=L(R+Ri),{\displaystyle T=L/(R+R_{i}){\mbox{,}}}

где R{\displaystyle R} — сопротивление резистора,

Ri{\displaystyle R_{i}} — омическое сопротивление катушки.

При закорачивании катушки с током процесс характеризуется собственной постоянной времени Ti{\displaystyle T_{i}} катушки:

Ti=LRi.{\displaystyle T_{i}=L/R_{i}{\mbox{.}}}

При стремлении Ri{\displaystyle R_{i}} к нулю, постоянная времени стремится к бесконечности, именно поэтому в сверхпроводящих контурах ток течёт «вечно».

В цепи синусоидального тока, ток в катушке по фазе отстаёт от фазы напряжения на ней на π/2.

Явление самоиндукции аналогично проявлению инертности тел в механике, если аналогом индуктивности принять массу, тока — скорость, напряжения — силу, то многие формулы механики и поведения индуктивности в цепи принимают похожий вид:

F =mdvdt{\displaystyle F\ =m{dv \over dt}} |ε|=LdIdt{\displaystyle |\varepsilon |=L{dI \over dt}},

где

F {\displaystyle F\ } |ε|{\displaystyle |\varepsilon |} U {\displaystyle U\ } ; m {\displaystyle m\ } L {\displaystyle L\ } ; dv {\displaystyle dv\ } dI {\displaystyle dI\ }

Ecoxp=12LI2{\displaystyle E_{\mathrm {coxp} }={1 \over 2}LI^{2}} Ekinet=12mv2{\displaystyle E_{\mathrm {kinet} }={1 \over 2}mv^{2}}

Ток и напряжение в индукторе

Сколько индуктивного напряжения будет генерироваться индуктором, зависит от скорости изменения тока.  В нашем уроке об электромагнитной индукции закон Ленца гласил: «Направление индуцированной ЭДС таково, что оно всегда будет противостоять изменению, которое его вызывает». Другими словами, индуцированная ЭДС всегда будет противопоставлять движение или изменение, которые изначально вызвали индуцированную ЭДС.

Таким образом, при уменьшении тока полярность напряжения будет действовать как источник, а при увеличении тока полярность напряжения будет действовать как нагрузка. Таким образом, при одинаковой скорости изменения тока через катушку, увеличение или уменьшение величины индуцированной ЭДС будет одинаковым.

Конструкция

Конструктивно выполняется в виде винтовых или винтоспиральных (диаметр намотки изменяется по длине катушки) катушек однослойных или многослойных намоток изолированного одножильного или многожильного (литцендрат) проводника на диэлектрическом каркасе круглого, прямоугольного или квадратного сечения, часто на тороидальном каркасе или, при использовании толстого провода и малом числе витков — без каркаса. Иногда, для снижения распределённой паразитной ёмкости, при использовании в качестве высокочастотного дросселя однослойные катушки индуктивности наматываются с «прогрессивным» шагом — шаг намотки плавно изменяется по длине катушки.
Намотка может быть как однослойной (рядовая и с шагом), так и многослойной (рядовая, внавал, типа «универсал»). Намотка «универсал» имеет меньшую паразитную ёмкость. Часто, опять же, для снижения паразитной ёмкости, намотку выполняют секционированной, группы витков отделяются пространственно (обычно по длине) друг от друга.

Для увеличения индуктивности катушки часто снабжают замкнутым или разомкнутым ферромагнитным сердечником. Дроссели подавления высокочастотных помех имеют ферродиэлектрические сердечники: ферритовые, флюкстроловые, из карбонильного железа. Дроссели, предназначенные для сглаживания пульсаций промышленной и звуковой частот, имеют сердечники из электротехнических сталей или магнитомягких сплавов (пермаллоев). Также сердечники (в основном ферромагнитные, реже диамагнитные) используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах путём изменения положения сердечника относительно обмотки. На сверхвысоких частотах, когда ферродиэлектрики теряют свою магнитную проницаемость и резко увеличивают потери, применяются металлические (латунные) сердечники.

На печатных платах электронных устройств также иногда делают плоские «катушки» индуктивности: геометрия печатного проводника выполняется в виде круглой или прямоугольной спирали, волнистой линии или в виде меандра. Такие «катушки индуктивности» часто используются в сверхбыстродействующих цифровых устройствах для выравнивания времени распространения группы сигналов по разным печатным проводникам от источника до приемника, например, в шинах данных и адреса.

Терминология

Стандартизированные термины:

Индуктивная катушка — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его индуктивности (ГОСТ 19880-74, см. термин 106).

Катушка индуктивности — индуктивная катушка, являющаяся элементом колебательного контура и предназначенная для использования её добротности (ГОСТ 20718-75, см. термин 1).

Электрический реактор — индуктивная катушка, предназначенная для использования её в силовой электрической цепи (ГОСТ 18624-73, см. термин 1). Одним из видов реактора является токоограничивающий реактор, например, для ограничения тока короткого замыкания ЛЭП.

При использовании для подавления помех, сглаживания пульсаций электрического тока, изоляции (развязки) по высокой частоте разных частей схемы и накопления энергии в магнитном поле сердечника часто называют дросселем, а иногда реактором. Стоит отметить, что такое толкование нестандартизированного термина «дроссель» (являющегося калькой с нем. Drossel) пересекается со стандартизированными терминами. В случае если работа данного элемента цепи основана на добротности катушки, то такой элемент следует называть «катушкой индуктивности», в противном случае «индуктивной катушкой».

Цилиндрическую катушку индуктивности, длина которой намного превышает диаметр, называют соленоидом, магнитное поле внутри длинного соленоида однородно. Кроме того, зачастую соленоидом называют устройство, выполняющее механическую работу за счёт магнитного поля при втягивании ферромагнитного сердечника, или электромагнитом. В электромагнитных реле называют обмоткой реле, реже — электромагнитом.

Нагревательный индуктор — специальная катушка индуктивности, рабочий орган установок индукционного нагрева.

При использовании для накопления энергии (например, в схеме импульсного стабилизатора напряжения) называют индукционным накопителем или накопительным дросселем.

Самоиндукция

Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.

Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения на катушку сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение, в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения. Согласно Закону Ома:

где

I – сила тока в катушке , А 

U – напряжение в катушке, В 

 R – сопротивление катушки, Ом

Как мы видим по формуле, напряжение меняется от нуля и до напряжения, подаваемого в катушку, следовательно и ток тоже будет меняться от нуля и до какого то значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянное.

И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.

То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть  в разы больше, чем было до размыкания  цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.

Сделаем первые выводы о работе катушки индуктивности при подаче на нее постоянного тока. При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.

Маркировка

При рассмотрении катушек индуктивности оценивается цветовая и кодовая маркировка. Если смотреть на первые цифры, отображается показатель индуктивности. Далее учитывается параметр отклонения:

• Серебряный 0,01 мкГн, 10%.
• Золотой 0,1 мкГн, 5%.
• Черный 0,1мкГн, 20%.
• Коричневый 1,1 мкГн.
• Красный 2, 2 мкГн.
• Оранжевый 1 мкГн.
• Желтый 4 мкГн.
• Зеленый 5 мкГн.
• Голубой 6 мкГн.
• Фиолетовый 7мкГн.
• Серый 8 мкГн.
• Белый 9 мкГн.

Маркировка

В нестабильной цепи переменного электрического тока не обойтись без катушки индуктивности. Выше описаны основные типы изолированных проводников, продемонстрированы их параметры. Учитывается уровень частоты, а также свойства.

Приветствую всех на нашем сайте!

Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – резисторы и конденсаторы.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:

Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:

Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:

Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции. Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.

Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу

Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: 0″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» />, участок 3-4: 0″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» />,

Где – круговая частота: . – это частота переменного тока.

Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный ( = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение ? Здесь все на самом деле просто По 2-му закону Кирхгофа:

А следовательно:

Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:

Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе (ссылка) друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:

При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.

Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались

На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому дальнейший разговор о катушках индуктивности мы будем вести в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!

В данной статье мы подробно рассмотрим индуктор. Отдельно разберем индуктор на схеме, обратную ЭДС генерируемую индуктором, постоянную времени индуктора, ток и напряжение в индукторе, а так же мощность и энергию в индукторе.

РАЗНИЦА МЕЖДУ ИНДУКТИВНОСТЬЮ И ЕМКОСТЬЮ | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — ТЕХНОЛОГИЯ

Индуктивность и емкость — два основных свойства цепей RLC. Катушки индуктивности и конденсаторы, которые связаны с индуктивностью и емкостью соответственно, обычно используются в генераторах сигналов

Ключевое различие — индуктивность и емкость
 

Индуктивность и емкость — два основных свойства цепей RLC. Катушки индуктивности и конденсаторы, которые связаны с индуктивностью и емкостью соответственно, обычно используются в генераторах сигналов и аналоговых фильтрах. Ключевое различие между индуктивностью и емкостью заключается в том, что индуктивность — это свойство проводника с током, которое создает магнитное поле вокруг проводника. в то время как Емкость — это свойство устройства удерживать и накапливать электрические заряды.

СОДЕРЖАНИЕ
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое индуктивность
3. Что такое емкость
4. Параллельное сравнение — индуктивность и емкость
5. Резюме

Что такое индуктивность?

Индуктивность — это «свойство электрического проводника, благодаря которому изменение тока через него вызывает электродвижущую силу в самом проводнике». Когда медный провод оборачивается вокруг железного сердечника и два края катушки помещаются на клеммы батареи, узел катушки становится магнитом. Это явление происходит из-за свойства индуктивности.

Теории индуктивности

Существует несколько теорий, описывающих поведение и свойства индуктивности проводника с током. Одна теория, изобретенная физиком Гансом Кристианом Эрстедом, гласит, что магнитное поле B создается вокруг проводника, когда через него проходит постоянный ток I. По мере изменения тока меняется и магнитное поле. Закон Эрстеда считается первым открытием связи между электричеством и магнетизмом. Когда ток течет от наблюдателя, направление магнитного поля — по часовой стрелке.

В соответствии с Закон индукции Фарадея, изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в соседних проводниках. Это изменение магнитного поля происходит относительно проводника, то есть либо поле может изменяться, либо проводник может перемещаться через постоянное поле. Это самая фундаментальная основа электрогенераторов.

Третья теория Закон Ленца, в котором говорится, что генерируемая ЭДС в проводнике противодействует изменению магнитного поля. Например, если проводник помещен в магнитное поле и если поле уменьшено, ЭДС будет индуцирована в проводнике в соответствии с законом Фарадея в направлении, по которому индуцированный ток будет восстанавливать уменьшенное магнитное поле. Если изменение внешнего магнитного поля dφ строит ЭДС (ε) побудит в обратном направлении. Эти теории были подтверждены множеством устройств. Эта индукция ЭДС в самом проводнике называется самоиндукцией катушки, и изменение тока в катушке может вызвать ток и в другом соседнем проводнике. Это называется взаимной индуктивностью.

ε = -dφ / dt

Здесь отрицательный знак указывает на противодействие ЭМГ изменению магнитного поля.

Единицы индуктивности и применение

Индуктивность измеряется в Генри (H), единице СИ, названной в честь Джозефа Генри, который независимо открыл индукцию. Индуктивность в электрических цепях обозначается буквой «L» после имени Ленца.

От классического электрического звонка до современных технологий беспроводной передачи энергии, индукция была основным принципом во многих инновациях. Как упоминалось в начале этой статьи, намагничивание медной катушки используется для электрических звонков и реле. Реле используется для переключения больших токов с использованием очень малого тока, который намагничивает катушку, притягивающую полюс переключателя большого тока. Другой пример — аварийный выключатель или выключатель дифференциального тока (RCCB). Здесь ток и нейтраль источника питания пропускаются через отдельные катушки с одним и тем же сердечником. В нормальном состоянии система сбалансирована, так как ток в фазе и нейтрали одинаков. При утечке тока в домашней цепи ток в двух катушках будет разным, создавая несбалансированное магнитное поле в общем сердечнике. Таким образом, полюс переключателя притягивается к сердечнику, внезапно размыкая цепь. Кроме того, можно привести ряд других примеров, таких как трансформатор, система RF-ID, метод беспроводной зарядки, индукционные плиты и т. Д.

Индукторы также не склонны к резким изменениям протекающих через них токов. Следовательно, высокочастотный сигнал не пройдет через катушку индуктивности; пройдут только медленно меняющиеся компоненты. Это явление используется при разработке схем аналоговых фильтров нижних частот.

Что такое емкость?

Емкость устройства измеряет способность удерживать в нем электрический заряд. Основной конденсатор состоит из двух тонких пленок металлического материала и диэлектрического материала, зажатого между ними. Когда на две металлические пластины подается постоянное напряжение, на них накапливаются противоположные заряды. Эти заряды останутся, даже если напряжение будет снято. Кроме того, когда сопротивление R соединяет две пластины заряженного конденсатора, конденсатор разряжается. Емкость C заряда устройства определяется как отношение заряда (Q) выдерживает и приложенное напряжение, v, чтобы зарядить его. Емкость измеряется в фарадах (F).

С = Q / v

Время, необходимое для зарядки конденсатора, измеряется постоянной времени, выраженной в: R x C. Здесь R — сопротивление вдоль пути зарядки. Постоянная времени — это время, за которое конденсатор заряжается до 63% от его максимальной емкости.

Свойства емкости и применение

Конденсаторы не реагируют на постоянные токи. При зарядке конденсатора ток через него меняется до полного заряда, но после этого ток по конденсатору не проходит. Это происходит потому, что диэлектрический слой между металлическими пластинами делает конденсатор «выключателем». Однако конденсатор реагирует на разные токи. Подобно переменному току, изменение напряжения переменного тока может дополнительно заряжать или разряжать конденсатор, делая его «переключателем» для переменного напряжения. Этот эффект используется для создания аналоговых фильтров высоких частот.

Кроме того, есть и отрицательные эффекты в емкости. Как упоминалось ранее, заряды, переносящие ток в проводниках, создают емкость между собой, а также между соседними объектами. Этот эффект называется паразитная емкость. В линиях электропередачи паразитная емкость может возникать между каждой линией, а также между линиями и землей, опорными конструкциями и т. Д. Из-за больших токов, переносимых ими, этот паразитный эффект значительно влияет на потери мощности в линиях электропередачи.

В чем разница между индуктивностью и емкостью?

Индуктивность против емкости
Индуктивность — это свойство проводников с током, которое создает магнитное поле вокруг проводника.	Емкость — это способность устройства накапливать электрические заряды.
Измерение
Индуктивность измеряется Генри (H) и обозначается как L.	Емкость измеряется в фарадах (F) и обозначается буквой C.
Устройства
Электрический компонент, связанный с индуктивностью, известен как индукторы, которые обычно скручиваются с сердечником или без сердечника.	Емкость связана с конденсаторами. В схемах используются конденсаторы нескольких типов.
Поведение при изменении напряжения
Реакция индукторов на медленно меняющиеся напряжения. Высокочастотные переменные напряжения не могут проходить через индукторы.	Низкочастотные переменные напряжения не могут проходить через конденсаторы, поскольку они действуют как барьер для низких частот.
Использовать как фильтры
Индуктивность — преобладающий компонент в фильтрах нижних частот.	Емкость — преобладающий компонент в фильтрах высоких частот.

Резюме — Индуктивность против емкости

Индуктивность и емкость — независимые свойства двух разных электрических компонентов. В то время как индуктивность — это свойство проводника с током создавать магнитное поле, емкость — это мера способности устройства удерживать электрические заряды. Оба эти свойства используются в различных приложениях в качестве основы. Тем не менее, это также становится недостатком с точки зрения потерь мощности. Реакция индуктивности и емкости на переменные токи указывает на противоположное поведение. В отличие от катушек индуктивности, которые пропускают медленно меняющиеся переменные напряжения, конденсаторы блокируют проходящие через них напряжения низкой частоты. В этом разница между индуктивностью и емкостью.

Ссылка:
1. Сирс, Ф. В., и Земанский, М. В. (1964). Университет физики, Чикаго
2. емкость. (нет данных). Получено 30 мая 2017 г. с сайта http://www. physbot.co.uk/capacitance.html.
3. Электромагнитная индукция. (2017, 03 мая). Получено 30 мая 2017 г. с сайта https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_induction#Faraday.27s_law_of_induction_and_Lenz.27s_law.

Изображение предоставлено:
1. «Электромагнетизм» Пользователь: Stannered — Изображение: Electromagnetism.png (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia
2. «Параллельный пластинчатый конденсатор» индуктивной нагрузкой — собственный рисунок (общественное достояние) через Commons Wikimedia.

Индукторы

: что это такое? (Включены рабочие примеры)

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности (также известная как электрическая катушка индуктивности) определяется как пассивный электрический элемент с двумя выводами, который накапливает энергию в виде магнитного поля, когда через него протекает электрический ток. Его также называют катушкой, дросселями или реактором.

Катушка индуктивности — это просто катушка провода. Обычно он состоит из катушки из проводящего материала, обычно из изолированной меди, обернутой в железный сердечник из пластика или ферромагнитного материала; таким образом, он называется индуктором с железным сердечником.

Катушки индуктивности обычно доступны в диапазоне от 1 мкГн (10 ^-6 Гн) до 20 Гн. Многие катушки индуктивности имеют магнитный сердечник из феррита или железа внутри катушки, который используется для увеличения магнитного поля и, следовательно, индуктивность индуктора.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, когда электрический ток, протекающий через индуктор или катушку, изменяется, изменяющееся во времени магнитное поле создает в нем ЭДС (электродвижущую силу) или напряжение. Наведенное напряжение или e.м.ф. через индуктор прямо пропорциональна скорости изменения электрического тока, протекающего через индуктор.

Индуктивность (L) — это свойство катушки индуктивности, которое препятствует любому изменению величины или направления тока, протекающего через нее. Чем больше индуктивность катушки индуктивности, тем больше способность хранить электрическую энергию в виде магнитного поля.

Как работают индукторы?

Катушка индуктивности в цепи противодействует изменениям тока, протекающего через нее, индуцируя на ней напряжение, пропорциональное скорости изменения тока. Чтобы понять, как катушка индуктивности работает в цепи, рассмотрите изображение, показанное ниже.

Индуктор, работающий в цепи

Как показано, лампа, катушка провода (индуктор) и переключатель подключены к батарее. Если убрать из цепи дроссель, то лампа загорается нормально. С индуктором схема ведет себя совершенно иначе.

Катушка индуктивности или катушка имеет гораздо меньшее сопротивление по сравнению с лампой, поэтому, когда выключатель замкнут, большая часть тока должна начать течь через катушку, поскольку она обеспечивает путь тока с низким сопротивлением.следовательно, мы ожидаем, что эта лампа будет светиться очень тускло.

Но из-за поведения индуктора в цепи, когда мы замыкаем выключатель, лампочка светится ярко, а затем тускнеет, а когда мы размыкаем выключатель, лампочка светится очень ярко, а затем быстро гаснет.

Причина в том, что при приложении напряжения или разности потенциалов к индуктору электрический ток, протекающий через индуктор, создает магнитное поле. Это магнитное поле снова создает индуцированный электрический ток в индукторе, но противоположной полярности, в соответствии с законом Ленца.

Этот индуцированный ток из-за магнитного поля индуктора пытается противодействовать любому изменению, увеличению или уменьшению тока. Как только магнитное поле создано, ток может течь нормально.

Теперь, когда переключатель замкнут, магнитное поле вокруг индуктора поддерживает ток в индукторе до тех пор, пока магнитное поле не исчезнет. Этот ток поддерживает свечение лампы в течение определенного времени, даже если выключатель разомкнут.

Другими словами, катушка индуктивности может накапливать энергию в виде магнитного поля и пытается противодействовать любым изменениям тока, протекающего через нее.Таким образом, общий результат этого состоит в том, что ток через индуктор не может измениться мгновенно.

Символ цепи катушки индуктивности

Символ цепи катушки индуктивности показан на изображении ниже.

Символ индуктора

Уравнение индуктора

Напряжение на индукторе

Напряжение на индукторе прямо пропорционально скорости изменения электрического тока, протекающего через индуктор. Математически напряжение на индукторе можно выразить как

где = мгновенное напряжение на индукторе в вольтах,

= индуктивность в Генри,

= скорость изменения электрического тока в амперах в секунду

напряжение на индукторе связано с энергией, запасенной в магнитном поле индуктора.

Если постоянный ток ток, протекающий через индуктор, становится равным нулю при постоянном токе. ток постоянен во времени. Следовательно, напряжение на катушке индуктивности становится равным нулю. Таким образом, насколько d.c. величины, в установившемся режиме индуктор действует как короткое замыкание.

Ток через индуктор

Мы можем выразить ток через индуктор через напряжение, возникающее на нем, какд., форма.

Теперь, если предположить, что действие переключения происходит в момент времени t=0, это означает, что переключатель замкнут в момент времени t=0. У нас есть уравнение тока через индуктор как,

Мы можем разделить пределы интегрирования на два интервала как и . мы знаем, что это момент непосредственно перед тем, как происходит действие переключения, а момент сразу после того, как происходит действие переключения. Следовательно, мы можем написать

Следовательно,

Здесь термин указывает значение тока индуктора в исторический период, который является не чем иным, как начальным состоянием .Пусть это обозначается .

При , можно написать,

Первоначально предполагалось, что действие переключения происходит в нулевое время. Таким образом, интегрирование от до равно нулю.

Следовательно,

Таким образом, ток через дроссель не может измениться мгновенно. Это означает, что ток через индуктор до и после переключения одинаков.

Катушка индуктивности при t=0

Катушка индуктивности при , т. е. в момент переключения напряжения на катушке индуктивности, идеально, так как временной интервал равен нулю.Таким образом, в момент переключения дроссель действует как разомкнутая цепь. В установившемся режиме он действует как короткое замыкание.

Если индуктор пропускает начальный ток I ₀ до действия переключения, то в момент времени он действует как источник постоянного тока со значением , а в установившемся режиме при , он действует как короткое замыкание на источник тока.

Катушки индуктивности, соединенные последовательно и параллельно

Катушки индуктивности, соединенные последовательно и параллельно, ведут себя так же, как резисторы, соединенные последовательно и параллельно.Рассмотрим две магнитно-связанные катушки 1 и 2, имеющие собственную индуктивность и соответственно. Пусть M — взаимная индуктивность двух катушек в генри.

Две катушки индуктивности в электрической цепи могут быть соединены по-разному, что дает разные значения эквивалентной индуктивности, как описано ниже.

Катушки индуктивности, соединенные последовательно Формула

Как добавить катушки индуктивности последовательно

Рассмотрим цепь, содержащую две взаимно связанные катушки индуктивности или катушки, соединенные последовательно. Существует два возможных способа последовательного соединения катушек индуктивности.

• В первом случае потоки, создаваемые катушками индуктивности, действуют в одном направлении. Тогда говорят, что такие катушки индуктивности соединены последовательно-помогающе или кумулятивно.
• Во-вторых, если ток в другом индукторе реверсирован так, что потоки, создаваемые индукторами, противодействуют друг другу, то говорят, что такие индукторы соединены последовательно-противоположно или дифференциально.

Пусть собственная индуктивность катушки индуктивности 1 равна , а катушка индуктивности 2 равна .Оба индуктора связаны с взаимной индуктивностью M.

Последовательное (кумулятивное) соединение (ЭДС взаимной индукции усиливает ЭДС самоиндукции)

Два индуктора или катушки соединены последовательно или кумулятивно, как показано на рис. изображение ниже.

При этом собственный и взаимный потоки обоих индукторов действуют в одном направлении; таким образом, собственные и взаимно индуцированные ЭДС также имеют одинаковое направление.

Следовательно,

• Самоиндуцированный e.м.ф. в индукторе 1,
• Э.Д.С взаимного наведения в катушке индуктивности 1,
• ЭДС самоиндукции в индукторе 2,
• Э.Д.С взаимного наведения в катушке индуктивности 1,

Суммарная ЭДС индукции в комбинации

(1)  

(2)

. Сравнивая уравнения (1) и (2), получаем или катушки.

Если между двумя катушками нет взаимной индуктивности (т. е. M = 0), то

Последовательное противодействующее (дифференциальное) соединение (ЭДС взаимной индукции противодействует ЭДС самоиндукции)

Рассмотрим цепь, состоящую из двух взаимно связанные индукторы или катушки, соединенные последовательно, так что потоки, создаваемые двумя индукторами, противодействуют друг другу, как показано на рисунке ниже.

Поскольку потоки противоположны, знак ЭДС взаимного наведения будет противоположным самоиндуцированному e.м.ф.с. Следовательно,

• ЭДС самоиндукции. в индукторе 1,
• Э.Д.С взаимного наведения в катушке индуктивности 1,
• ЭДС самоиндукции в индукторе 2,
• Э.Д.С взаимного наведения в катушке индуктивности 1,

Суммарная ЭДС индукции в комбинации

(4)  

(5)

Сравнивая уравнения (4) и (5), получаем дифференциальное соединение.Пример 1 мГн. Найдите эквивалентную индуктивность при их последовательном соединении.

Решение:

Данные: L ₁ = 10 мГн, L ₂ = 15 мГн и M = 10 мГн

мы получаем эквивалентную индуктивность 45 мГн, когда они соединены последовательно.

Пример 2

Две катушки имеют собственную индуктивность 10 мГн и 15 мГн, а взаимная индуктивность между двумя катушками составляет 10 мГн. Найдите эквивалентную индуктивность, когда они соединены последовательно встречно.

Решение:

Данные: L ₁ = 10 мГн, L ₂ = 15 мГн и M = 10 мГн

мы получаем эквивалентную индуктивность 5 мГн, когда они соединены последовательно встречно.

Катушки индуктивности в параллельной формуле

Как добавить катушки индуктивности параллельно

Две катушки индуктивности можно соединить параллельно так, что противодействует ЭДС самоиндукции, т. е. параллельное противоположное соединение

Параллельное (кумулятивное) соединение (ЭДС взаимной индукции усиливает ЭДС самоиндукции)

индуцированные ЭДС, как показано на рисунке ниже.

Пусть i ₁ и i ₂ — токи, протекающие через катушки индуктивности L ₁ и L ₂ , а I — полный ток.

Таким образом,

(7)  

Следовательно,

(8)  

В каждом индукторе будет индуцироваться две ЭДС. Один из-за самоиндукции, а другой из-за взаимной индукции.

Поскольку индукторы соединены параллельно, ЭДС равны.

. индукторов, соединенных параллельно, ЭДС в нем будет равна

(12) ≥

Это равно ЭДС, индуцированной в любой одной катушке i.т. е.,

(13)  

Подставляем значение из уравнения (10) в уравнение (13), получаем,

(14)    

Теперь, приравнивая уравнение (11 14),

(15)  

Приведенное выше уравнение дает эквивалентную индуктивность двух катушек индуктивности, соединенных параллельно или кумулятивно.

 Если между двумя катушками нет взаимной индуктивности (т.

Параллельное противодействие (дифференциальное) соединение (ЭДС взаимной индукции противодействует ЭДС самоиндукции)

индуцированные ЭМП.

Как показано на изображении ниже, две катушки индуктивности соединены параллельно, противоположно или дифференциально.

Аналогично параллельному соединению можно доказать, что

(16)

Приведенное выше уравнение дает эквивалентную индуктивность двух катушек индуктивности, соединенных параллельно, противоположно или дифференциально.Пример 1 мГн. Найдите эквивалентную индуктивность при их параллельном соединении.

Решение:

Данные: L ₁ = 5 мГн, L ₂ = 10 мГн и M = 5 мГн

мы получаем эквивалентную индуктивность 5 мГн, когда они соединены параллельно.

Пример 2

Две катушки индуктивности имеют собственную индуктивность 5 мГн и 10 мГн, а взаимная индуктивность между ними составляет 5 мГн. Найдите эквивалентную индуктивность, когда они соединены параллельно встречно.

Решение:

Данные: L ₁ = 5 мГн, L ₂ = 10 мГн и M = 5 мГн

мы получаем эквивалентную индуктивность 1 мГн, когда они соединены параллельно встречно.

Соединительные индукторы

Когда магнитное поле одного индуктора (катушки) пересекает или связывает витки другого соседнего индуктора, два индуктора называются магнитно связанными. Из-за индукторов или катушек связи между двумя катушками существует взаимная индуктивность.

В связанных цепях передача энергии происходит от одной цепи к другой, когда одна из цепей находится под напряжением. Двухобмоточный трансформатор, автотрансформатор и асинхронный двигатель являются примерами индукторов, катушек или цепей с магнитной связью.

Рассмотрим два магнитно связанных индуктора или катушки 1 и 2, имеющие индуктивности L ₁ и L ₂ соответственно. Пусть М будет взаимной индуктивностью между двумя катушками.

Эффект взаимной индуктивности заключается в увеличении (L ₁ + M и L ₂ + M) или уменьшении (L ₁ – M и L ₂ – M) индуктивности двух катушек, это зависит от расположения двух катушек или катушек индуктивности.

• Когда две катушки расположены так, что их потоки помогают друг другу, индуктивность каждой катушки увеличивается на M i.т. е., это становится L ₁ + M для катушки 1 и L ₂ + M для катушки 2. Это потому, что общий поток, связывающий каждую катушку, больше, чем ее собственный поток.
• Когда две катушки расположены так, что их потоки противоположны, то индуктивность каждой катушки уменьшается на M, т. е. становится L ₁ – M для катушки 1 и L ₂ – M для катушки 2. потому что общий поток, связывающий каждую катушку, меньше, чем ее собственный поток.

Формула взаимной индуктивности

Мы знаем, что любое изменение тока в одной катушке всегда осуществляется за счет взаимного индуцирования э. м.ф. во второй катушке.

Взаимная индуктивность определяется как способность одной катушки (или цепи) создавать ЭДС. в соседней катушке (или цепи) за счет индукции при изменении тока в первой катушке.

Другими словами, свойство двух катушек, благодаря которому каждая сопротивляется любому изменению тока, протекающего в другой, называется взаимной индуктивностью между двумя катушками. Это противодействие возникает из-за того, что изменяющийся ток в одной катушке создает ЭДС взаимного наведения. в другой катушке, которая препятствует изменению тока в первой катушке.

Взаимная индуктивность (М) может быть определена как потокосцепление катушки на единицу тока в другой катушке.

Математически,

Где,

= Ток в первой катушке

= Поток, соединяющий вторую катушку

= Число витков на второй катушке сила тока 1 ампер в секунду в одной катушке индуцирует ЭДС 1 В на другой катушке.

Коэффициент связи

Коэффициент связи (k) между двумя катушками определяется как доля магнитного потока, создаваемого током в одной катушке, которая связывает другую.

Коэффициент связи является важным параметром для связанных цепей, определяющим величину связи между индуктивно связанными катушками.

Математически коэффициент связи может быть выражен как

Где

L ₁ — собственная индуктивность первой катушки

L _{2 005098 — собственная индуктивность второй катушки}

М — взаимная индуктивность между двумя катушками.

Коэффициент связи зависит от взаимной индуктивности между двумя катушками.Чем выше коэффициент связи, тем выше будет и взаимная индуктивность. Две индуктивно связанные катушки связаны магнитным потоком.

• Когда весь поток одной катушки связывает другую, коэффициент связи равен 1 (т. е. 100%), тогда говорят, что катушки сильно связаны.
• Если только половина потока, созданного в одной катушке, связывает другую, коэффициент связи равен 0,5 (т. е. 50%), то говорят, что катушки слабо связаны.
• Если поток одной катушки совсем не связан с другой катушкой, коэффициент связи равен 0, катушки называются магнитно изолированными друг от друга.

Коэффициент связи всегда будет меньше единицы. Это зависит от используемых основных материалов. Для воздушного сердечника коэффициент связи может составлять от 0,4 до 0,8 в зависимости от расстояния между двумя катушками, а для железного или ферритового сердечника он может достигать 0,99.

Индуктивная связь Пример задачи

Пример 1

Рассчитайте взаимную индуктивность между двумя катушками с единичной связью 9 Гн и 4 Гн.

Решение:

Данные: 2 = 4 Гн и k = 1

Согласно формуле,

Таким образом, используя формулу, мы получаем, что взаимная индуктивность между двумя моносвязанными катушками равна 6 Гн.

Пример 2

Рассчитайте взаимную индуктивность между двумя катушками цепи, показанной ниже.

Решение:

Даны данные: L ₁ = 12 мГн, L ₂ = 3 мГн и k = 0,8

Согласно формуле

0 5 90 получаем по формуле 0 , 90 взаимная индуктивность между двумя связанными катушками 4,8 мГн.

Пример 3

Две соединенные последовательно катушки имеют эквивалентную индуктивность 16 мГн или 8 мГн в зависимости от их соединения.Найдите взаимную индуктивность M между катушками.

Решение:

Данные: = 16 мГн или 8 мГн

Здесь две связанные катушки соединены последовательно, поэтому по формуле последовательного соединения и

(18)  

Вычитая уравнение (18) из уравнения (17), получаем

Таким образом, используя формулу, получаем, что взаимная индуктивность между двумя связанными катушками равна 2 мГн.

Для чего используются катушки индуктивности

Катушки индуктивности применяются в следующих случаях:

• Катушки индуктивности используются для подавления, фильтрации или сглаживания, ослабления и блокировки высокочастотных помех в электрической цепи.
• Катушки индуктивности широко используются в электронном оборудовании, таком как радиооборудование, в котором они используются для пропускания постоянного тока и блокирования переменного тока. Катушки индуктивности, предназначенные для этой цели, известны как дроссели.
• Катушки индуктивности используются в генераторах Хартли, в которых две катушки индуктивности соединены последовательно с параллельным конденсатором, образуя настроенные генераторы или LC-резонансные контуры.
• Катушки индуктивности используются в генераторах Колпитца, в которых два конденсатора с отводом от середины соединены последовательно с параллельной катушкой индуктивности для формирования настроенных генераторов или контуров LC-резонанса. ( Обратите внимание, что схемы настроенных генераторов используются для передачи или приема микроволновых или радиочастотных сигналов ).
• Катушки индуктивности используются для хранения и передачи электроэнергии на выходную нагрузку или конденсатор в преобразователях силовой электроники (постоянный ток-постоянный или переменный-постоянный ток), таких как импульсные источники питания.
• В силовой электронике преобразователи индуктивности используются для фильтрации «пульсаций» тока на выходе. Более высокие значения индуктивности приводят к меньшему пульсирующему току, что повышает эффективность.
• Катушки индуктивности используются для согласования импеданса. Согласование импеданса включает в себя согласование импеданса входа или источника с импедансом нагрузки. Максимальная мощность передается на нагрузку от источника, когда импеданс нагрузки согласуется с импедансом источника, что повышает эффективность схемы.Теперь, если нагрузка является емкостной по сравнению с источником, то можно использовать катушки индуктивности для противодействия емкости нагрузки и, таким образом, согласования импеданса.
• Катушки индуктивности используются для ограничения коммутационных токов и токов короткого замыкания в системе электропередачи.

Типы катушек индуктивности

В зависимости от используемого материала сердечника и механической конструкции катушки индуктивности подразделяются на различные типы. Ниже приведены основные типы.

• Air Core Inductor
• Core Core Inductor
• Индуктор железа Core Inductor
• герметичный индуктор железа
• индуктор железа
• ферритовый сердечник индуктор
• ферромагнитный сердечник индуктор
• радиочастотный индуктор
• Тороидальный сердечник индуктор
• Многослойный керамический индуктор
• Пленочный индуктор
• Связанный индуктор
• Литой индуктор

Сопротивление индукторов

Сопротивление идеального индуктора равно нулю, но практически индукторы имеют некоторое сопротивление, потому что они сделаны из проволоки, а вся проволока имеет некоторое сопротивление.

Полное сопротивление индукторов (индуктивное реактивное сопротивление индукторов)

Полное сопротивление индуктора (также называемое индуктивным реактивным сопротивлением) является мерой сопротивления изменению тока. Формула импеданса индуктора:

Где

 это импеданс индуктора,

это угловая частота = ,

  это индуктивность индуктора

индуктивность прямо пропорциональна частоте.Это означает, что если частота равна нулю, импеданс равен нулю.

Полное сопротивление идеальной катушки индуктивности положительно для всех частот, поскольку оно прямо пропорционально частоте. Эффективное сопротивление катушки индуктивности зависит от частоты и увеличивается с частотой.

Катушки индуктивности в цепях постоянного и переменного тока

Катушки индуктивности в цепях постоянного и переменного тока ведут себя по-разному. Давайте обсудим это вкратце.

Катушки индуктивности в цепях постоянного тока

При подаче постоянного тока на катушку индуктивности она ведет себя как короткое замыкание с нулевым сопротивлением.

При постоянном токе скорость изменения тока равна нулю, поэтому напряжение не индуцируется и, следовательно, индуктор не препятствует протеканию постоянного тока.

Мы знаем, что напряжение на катушке индуктивности можно выразить как

Где  

= мгновенное напряжение на катушке индуктивности в вольтах,

= индуктивность в Генри,

= скорость изменения электрического тока в амперах в секунду

Если постоянный ток ток, протекающий через катушку индуктивности, становится равным нулю при d.в. ток постоянен во времени. Следовательно, напряжение на катушке индуктивности становится равным нулю.

Таким образом, насколько d.c. величины, в установившемся режиме индуктор действует как короткое замыкание.

Катушки индуктивности в цепях переменного тока

Когда переменный ток подается на катушку индуктивности, переменный ток изменяет скорость протекания тока, которому противодействует катушка индуктивности, увеличивая ее реактивное сопротивление.

Чем выше частота переменного тока, тем выше скорость изменения тока и, следовательно, выше блокирующий эффект катушки индуктивности.

Как показано на рисунке ниже, катушка индуктивности напрямую подключена к сети переменного тока. ЭДС самоиндукции в дросселе увеличивается и уменьшается с увеличением и уменьшением напряжения питания.

Катушка индуктивности, подключенная к источнику переменного тока

ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока через катушку индуктивности, и она максимальна, когда напряжение питания переходит из положительного полупериода в отрицательный полупериод или наоборот вдоль с синусоидальной волной переменного тока.

Имеют ли индукторы полярность

Один индуктор не имеет полярности и работает одинаково в любом направлении. Но если с ним магнитно связана другая катушка индуктивности, то важна относительная полярность катушек индуктивности.

Согласно закону Ленца, индуцированное напряжение на катушке индуктивности имеет полярность (направление), противоположную изменению тока, вызвавшего его. Следовательно, катушки индуктивности препятствуют любому изменению тока через него.

Как индукторы накапливают энергию

Чистые индукторы не рассеивают и не потребляют энергию.Единственное сопротивление способно преобразовывать электрическую энергию в тепловую. Чистые индукторы накапливают энергию только тогда, когда через них протекает электрический ток. Можно сказать, что энергия запасается в магнитном поле индуктора.

Когда электрическая энергия подается на индуктор или катушку, она расходуется двумя способами.

• Некоторая его часть расходуется на покрытие I ² R потерь, которые теряются в виде тепла.
• Оставшаяся часть используется для создания магнитного поля вокруг катушки и сохраняется в магнитном поле.

Рассмотрим индуктор с индуктивностью L и малым сопротивлением R, подключенный к источнику постоянного тока. питание через коммутатор. Когда ключ S замкнут, ток в дросселе постепенно увеличивается и достигает установившегося значения.

Этому увеличению тока противодействует ЭДС самоиндукции. в катушке индуктивности из-за изменения тока. Для преодоления сопротивления источником подается энергия, запасенная в магнитном поле индуктора.

Теперь, когда переключатель размыкается, магнитное поле разрушается, а накопленная энергия высвобождается и возвращается в цепь, рассеиваясь в виде тепла.

Это аналогичная потенциальная энергия поднятого веса. Когда тело массой m поднимается на высоту h метра, запасенная в нем потенциальная энергия равна m*g*h. Работа совершается при подъеме тела, но когда оно поднято на определенную высоту, для удержания его в этом положении не требуется никаких дополнительных затрат энергии.

Эта механическая энергия может быть восстановлена, если позволить телу упасть. Точно так же электрическая энергия, хранящаяся в магнитном поле, может быть восстановлена ​​путем разрушения магнитного поля.

Величина энергии, запасенной в магнитном поле

Величина энергии, запасенной в магнитном поле, может быть найдена следующим образом.

Пусть в любой момент ток, протекающий через индуктор, равен I и составляет .

ЭДС самоиндукции в индукторе,

Мгновенная мощность,

Теперь энергия запасается в магнитном поле энергии, подведенной к индуктору в течение короткого интервала времени dt.

Теперь общая энергия, хранящаяся в магнитном поле, когда ток возрастает от 0 до I (конечное значение), определяется как,

В приведенном выше уравнении представлена ​​энергия, запасенная в катушке индуктивности.

Обратите внимание, что индуктор накапливает энергию только во время увеличения тока. Когда ток в катушке индуктивности падает до нуля, накопленная энергия возвращается к источнику или рассеивается на сопротивлении в цепи.

Пример

Две катушки имеют собственную индуктивность 3 Гн и 2 Гн соответственно и взаимную индуктивность 2 Гн. Они соединены последовательно и через них протекает ток 5 А. Рассчитайте энергию, накопленную в магнитном поле, когда катушки соединены (i) кумулятивно и (ii) дифференциально, а также найдите коэффициент связи.

Решение:

Данные данные: L ₁ = 3 H, L ₂ = 2 ч, м = 2 ч, i = 6 A

(i) для кумулятивного соединения:

(ii) Для дифференциального соединения:

(iii) Коэффициент связи:

Индуктивность

• Изучив этот раздел, вы сможете описать:
• • Единица индуктивности.
• • Факторы, влияющие на индуктивность.
• • Напряжение и ЭДС.
• • Самоиндукция.
• • Обратная э.д.с. и его последствия.

Индуктивность

Ток, создаваемый в проводнике изменяющимся магнитным полем, пропорционален скорости изменения магнитного поля. Этот эффект называется ИНДУКТИВНОСТЬЮ и обозначается символом L. Он измеряется в единицах, называемых генри (H) по имени американского физика Джозефа Генри (1797-1878). Один генри — это величина индуктивности, необходимая для создания ЭДС в 1 вольт в проводнике, когда сила тока в проводнике изменяется со скоростью 1 ампер в секунду.
Генри — это довольно большая единица измерения для использования в электронике, причем более распространены миллигенри (мГн) и микрогенри (мкГн). Эти единицы описывают одну тысячную и одну миллионную долю генри соответственно.

Хотя генри обозначается символом (заглавная)H, в названии генри для единицы индуктивности используется строчная буква h.Форма множественного числа от henry может быть henries или henrys; Американский национальный институт стандартов и технологий рекомендует использовать в публикациях США генри.

Факторы, влияющие на индуктивность.

Величина индуктивности катушки индуктивности зависит от:

• а. Количество витков провода в катушке индуктивности.
• б. Материал ядра.
• в. Форма и размер ядра.
• д. Форма, размер и расположение проволоки, из которой состоят катушки.

Поскольку индуктивность (в генри) зависит от очень многих переменных величин, ее точное вычисление довольно сложно; было разработано множество формул, учитывающих различные конструктивные особенности. Также в этих формулах часто необходимо использовать специальные константы и таблицы преобразования данных для работы с требуемой степенью точности. Использование компьютерных программ и автоматизированного проектирования несколько облегчило ситуацию. Однако внешние воздействия, вызванные другими компонентами и проводкой рядом с индуктором, также могут повлиять на значение его индуктивности после его сборки в цепь, поэтому, когда требуется точное значение индуктивности, одним из подходов является расчет приблизительного значения и проектирование. индуктор, чтобы он был регулируемым.

Типичная формула для приблизительного значения индуктивности катушки индуктивности приведена ниже. Эта конкретная версия предназначена для расчета индуктивности «соленоида, намотанного одним слоем витков бесконечно тонкой ленты, а не проволоки, и с витками, расположенными равномерно и близко друг к другу».

Рис. 3.2.1 Миниатюрный переменный индуктор.

Где:

• L — индуктивность в генри.
• d диаметр рулона в метрах.
• n — количество витков в катушке.
• l – длина рулона в метрах.

Для катушек, не соответствующих указанным выше спецификациям, необходимо учитывать дополнительные коэффициенты. На рис. 3.2.1 показан один из способов получения достаточно точной индуктивности, используемый в некоторых ВЧ и ВЧ цепях. Миниатюрная катушка индуктивности намотана на пластиковый каркас, в который ввинчен сердечник из феррита (железной пыли) в достаточной степени, чтобы получился сердечник, обеспечивающий необходимую индуктивность.

Напряжение и ЭДС

Напряжение , индуцированное в проводнике, называется ЭДС. (электродвижущая сила), потому что ее источником является изменяющееся магнитное поле вокруг проводника и вне его. Любое внешнее напряжение (включая напряжение, создаваемое внешней батареей или источником питания) называется ЭДС, а напряжение (разность потенциалов или pd) на внутреннем компоненте цепи называется напряжением.

Обратная э.д.с.

Назад e.м.д.с. (также называемая встречной эдс) представляет собой ЭДС, создаваемую на индукторе изменяющимся магнитным потоком вокруг проводника, вызванным изменением тока в индукторе. Его значение можно рассчитать по формуле:

Где:

• E — противоэдс индукции. в вольтах
• L — индуктивность катушки в генри.
• ΔI — изменение тока в амперах.
• Δt – время, необходимое для изменения тока, в секундах.

Примечания:

Δ (греч. D — дельта) обозначает различие или изменение свойства.

Таким образом, формула описывает противоЭДС как зависимость от индуктивности (в генри), умноженной на скорость изменения тока (в амперах в секунду).

Знак минус перед L указывает на то, что полярность индуцированной обратной ЭДС будет обратной по сравнению с изменением напряжения на проводнике, которое первоначально вызвало изменение тока и, как следствие, изменение магнитного поля.

Помните, что при работе с практическими значениями милли- или микрогенри все значения, используемые в формуле, должны быть преобразованы в стандартные значения генри, ампер и секунд, как описано в нашей брошюре «Советы по математике».

Пример

Поскольку значение противоЭДС зависит от скорости изменения тока, она будет максимальной, когда произойдет самое быстрое изменение. Например, скорость изменения чрезвычайно высока всякий раз, когда ток через катушку индуктивности отключается; тогда изменение может быть от максимума до нуля всего за несколько миллисекунд.

Представьте, что катушка индуктивности 200 мГн, подключенная к источнику питания 9 В, пропускает ток силой 2 ампера. Когда ток отключается, он падает до нуля за 10 мс, какой будет противо-ЭДС, создаваемая на катушке?

E = 200 мГн x 2 А / 10 мс

или

E =200 x 10 ^-3 x 2/10 x 10 ^-3

= 40 вольт

Таким образом, противо-ЭДС, возникающая при выключении, более чем в 4 раза превышает напряжение питания!

Эти импульсы высокого напряжения, возникающие при отключении индуктивного компонента, такого как двигатель или катушка реле, потенциально могут привести к повреждению выходного транзистора или интегральной схемы, переключающей устройство. Поэтому необходимая защита обеспечивается включением диода в выходной каскад, как показано на рис. 3.2.2 и 3.2.3

Защита от обратной ЭДС

Рис. 3.2.2 Противоэдс Защитный диод.

Защитный диод на рис. 3.2.2, подключенный к катушке индуктивности, обычно смещен в обратном направлении, так как напряжение на его катоде, подключенном к шине питания +V, будет более положительным, чем на его аноде на коллекторе транзистора. Однако при выключении на катушке индуктивности появляется большой всплеск напряжения противоположной полярности из-за коллапса магнитного поля.Во время этого всплеска напряжения коллектор транзистора может находиться под более высоким потенциалом, чем источник питания, за исключением того, что если это произойдет, диод станет смещенным в прямом направлении и предотвратит повышение напряжения коллектора выше, чем на шине питания.

Рис. 3.2.3 Защитные диоды в ULN2803.

На рис. 3.2.3 показан популярный I.C. (ULN2803) для переключения индуктивных нагрузок. Каждый из выходов восьми инвертирующих усилителей защищен диодом, а их общие катоды подключены к положительной шине питания +V на контакте 10.

Самоиндукция

Способ работы самоиндукции зависит от двух взаимосвязанных действий, происходящих одновременно, и от того, что каждое из этих действий зависит от другого.

Действие 1.

Любой проводник, в котором изменяется ток, создаст вокруг себя изменяющееся магнитное поле.

Действие 2.

В любом проводнике в МЕНЯЮЩЕМСЯ магнитном поле будет индуцироваться изменяющаяся ЭДС.Величина этой ЭДС индукции и величина индуцированного тока, который она производит в проводнике, будут зависеть от скорости изменения магнитного поля; чем быстрее изменяется поток поля, тем больше будет ЭДС индукции. и его последующее течение.

Эффект индуктора, индуцирующего ЭДС внутри себя, называется самоиндукцией (но часто упоминается просто как индукция). Когда индуктор индуцирует ЭДС в отдельном соседнем индукторе, это называется взаимной индукцией и является свойством, используемым трансформаторами.

Изменяющееся магнитное поле, создаваемое вокруг проводника изменяющимся током в проводнике, приводит к тому, что в этом проводнике возникает переменная ЭДС. Эта переменная ЭДС, в свою очередь, создает переменный ток, текущий в направлении, противоположном первоначальному току. Таким образом, изменения в этом токе противоречат изменениям в первоначальном токе.

Таким образом, эффект Действия 2 заключается в ограничении изменений, происходящих из-за Действия 1.
Если первоначальный ток увеличивается, индуцированный ток будет замедлять скорость увеличения.Точно так же, если первоначальный ток уменьшается, индуцированный ток будет замедлять скорость уменьшения. Общий результат этого заключается в уменьшении амплитуды переменного тока через индуктор и, таким образом, уменьшении амплитуды переменного напряжения на индукторе.

Поскольку сила магнитного поля, создаваемого первоначальным током, зависит от скорости (скорости) изменения тока, катушка индуктивности уменьшает поток переменного тока (AC) больше на высоких частотах, чем на низких. Этот ограничивающий эффект, создаваемый ЭДС индукции, будет больше на более высоких частотах, потому что на высоких частотах ток и, следовательно, поток изменяются быстрее. Название, данное этому эффекту, — индуктивное реактивное сопротивление.

Индуктивное реактивное сопротивление.

Реактивность создает сопротивление потоку переменного тока. Как и сопротивление, оно измеряется в Омах, но, поскольку сопротивление имеет одинаковое значение на любой частоте, а сопротивление переменному току в катушках индуктивности зависит от частоты, его нельзя назвать сопротивлением.Вместо этого он называется реактивным сопротивлением (X). Конденсаторы также обладают свойством реактивного сопротивления, но они по-разному реагируют на частоту, поэтому существует два типа реактивного сопротивления; катушки индуктивности имеют индуктивное реактивное сопротивление (X _L ), а конденсаторы имеют емкостное реактивное сопротивление (X _C ).

Что такое индуктор (катушка)? | Тех

Дата: 2021-11-10

Что такое индуктор (катушка)?

Катушки индуктивности называются пассивными компонентами, такими же, как резисторы (R) и конденсаторы (C), и являются электронными
компоненты, обозначенные буквой «L». Он имеет функцию поддержания постоянного тока. Способность индуктора
выражается «индуктивностью». Единицей является Генри (H).

Катушка индуктивности имеет ту же структуру, что и катушка, но большинство катушек индуктивности, называемых катушками индуктивности, имеют одну обмотку (1 виток).
Одни намотаны только жилами, а другие имеют сердечник внутри намотанных проводников. Действие индуктора пропорционально квадрату числа витков или радиуса и обратно пропорционально длине.

Основные принципы индукторов

Прежде всего, давайте кратко объясним принцип работы катушек индуктивности.При протекании электрического тока по проводнику вокруг него создается магнитная сила в направлении правой резьбы. Когда ток течет через индуктор с проводниками, намотанными вокруг него в одном направлении, магнитное поле, создаваемое вокруг провода, связывается вместе и становится электромагнитом (рис. 1). И наоборот, также возможно генерировать электрический ток из магнитной силы.

Рисунок (1)

Рисунок (2)

Рисунок (3)

Принцип индукторов

Когда магнит перемещается ближе или дальше от индуктора, который стал электромагнитом, магнитное поле индуктора изменяется. Это вызывает протекание электрического тока, чтобы создать «силу, препятствующую изменению», которая пытается поддерживать направление и импульс магнитного поля. Это называется «электромагнитная индукция».

Как показано на принципиальной схеме, при протекании постоянного тока через индуктор (рис. 2) в начале протекания тока создается электродвижущая сила в направлении, препятствующем протеканию тока. Это свойство называется эффектом самоиндукции. Однако позже, когда постоянный ток достигает определенного значения, магнитный поток перестает изменяться, и электродвижущая сила больше не генерируется, поэтому току больше не препятствуют.

Электродвижущая сила, создаваемая в индукторе, пропорциональна скорости изменения тока (ΔI
/Δt) .

V＝L・ΔI／Δt

V: Электродвижущая сила (В)
L: Индуктивность (Гн)
ΔI /Δt: Скорость изменения тока (А/с)

С другой стороны, при подаче переменного тока (рис. 3) напряжение становится больше, когда ток возрастает от 0
потому что скорость изменения тока самая большая.По мере замедления скорости увеличения тока напряжение уменьшается, и в точке, где ток достигает своего максимума, напряжение становится равным нулю.

Когда ток начинает падать от своего максимального значения, начинает генерироваться отрицательное напряжение, и напряжение
находится в самой низкой точке, когда ток достигает нуля. Глядя на формы сигналов напряжения и тока здесь, мы видим, что электродвижущая сила генерируется с фазой, которая на 1/4 медленнее.

Таким образом, переменный ток труднее передать, чем постоянный.Кроме того, если частота переменного тока превышает
определенное значение, ток будет постоянно блокироваться электродвижущей силой, и ток не будет течь.
Следовательно, чем выше частота переменного напряжения, тем труднее течь току.

Подводя итоги

• При протекании тока возникает магнитная сила.
• При изменении магнитного поля течет ток
• Легко пропускает постоянный ток и трудно пропускает переменный ток.

Благодаря этим свойствам катушки индуктивности используются в различных приложениях.

Катушки индуктивности (катушки)

1. Приложения для силовых цепей

Как упоминалось выше, катушки индуктивности могут легко пропускать постоянный ток (DC), но у них есть свойство, затрудняющее прохождение переменного тока (AC). Кроме того, при прохождении переменного тока индукторы обладают свойством подавлять его волны и преобразовывать их в более плавный ток. По этой причине катушки индуктивности используются в цепях питания электронных схем, работающих от постоянного тока.

Обычные источники питания представляют собой цепи переменного тока, поэтому для работы электронных схем необходимо пройти через сглаживающую цепь для регулировки тока. В этих сглаживающих схемах используются катушки индуктивности. Катушки индуктивности также полезны для устранения шума из-за их способности удерживать высокочастотный переменный ток. Катушки индуктивности, используемые в цепях электропитания, в основном называются силовыми индукторами или дроссельными катушками.

2. Приложения для высокочастотных цепей

Основной механизм и концепция катушек индуктивности для высокочастотных цепей такие же, как и для цепей электропитания.Однако высокочастотные цепи, которые часто используются для связи, такие как беспроводная локальная сеть, находятся в диапазоне высоких частот от нескольких десятков МГц до нескольких ГГц, поэтому в таких цепях нельзя использовать обычные катушки индуктивности. Поэтому используются катушки индуктивности с более высокими характеристиками (добротность: добротность), чем обычные катушки индуктивности.

Катушка индуктивности в идеале должна иметь только функцию индуктивности, но в действительности она имеет внутреннюю и оконечную
сопротивление, а также имеет распределительную емкость и другие характеристики, благодаря которым катушки действуют как электроды конденсатора.

Конденсаторы противоположны катушкам индуктивности в том смысле, что они обладают свойством пропускать переменный ток, не пропуская постоянный ток. Поэтому при низкой частоте преобладают характеристики катушки индуктивности. Тем не менее, когда частота превышает определенный уровень, функция конденсатора преобладает над функцией индуктора, и его уже нельзя использовать в качестве индуктора.

Частота, на которой происходит это изменение, называется собственной резонансной частотой. При протекании тока с частотой, близкой к частоте собственного резонанса, свойства катушки индуктивности и свойства конденсатора компенсируют друг друга.В результате импеданс (сопротивление в цепях переменного тока) катушки индуктивности уменьшается, и может протекать больший ток. Используя это свойство, катушки индуктивности для высокочастотных цепей используются с целью извлечения сигналов с определенными частотами.

3. Применение силового трансформатора

Катушки индуктивности

также используются в трансформаторах, установленных на опорах электропередач и т.п. В трансформаторных приложениях их чаще называют не катушками индуктивности, а катушками. Когда к индуктору прикладывается переменное напряжение, ток, протекающий через него, изменяется, что вызывает изменение магнитной силы, и эта магнитная сила воздействует на окружающие индукторы, создавая напряжение.Такого рода действие называется «взаимная индукция».

В трансформаторе на изменение магнитной силы, создаваемой током, протекающим через катушку с большим числом витков, влияет соседняя катушка с меньшим числом витков, тем самым генерируя большее напряжение и повышая напряжение.

В дополнение к преобразованию напряжения для силовых цепей существуют другие типы катушек индуктивности, используемые в радио и беспроводных цепях, такие как «IFT», которые извлекают сигналы промежуточной частоты, и «аудиопреобразователи», которые преобразуют сигналы звуковой частоты.

Типы индукторов (катушек)

Далее рассмотрим основные классификации катушек индуктивности и их характеристики. Существует множество способов классификации
их, но здесь мы сначала классифицируем их по структуре обмотки.

1. Проволочный индуктор

Катушка индуктивности с проволочной обмоткой — это катушка индуктивности, наиболее близкая по форме к катушке, с проводником, намотанным в виде спирали, как описано в первом разделе. Некоторые индукторы полые, в то время как другие имеют проводники, намотанные на сердечник (например, шпульки, используемые в швейных машинах).Существуют различные размеры и формы в зависимости от области применения и значения индуктивности.

Они подходят для цепей, в которых должен протекать большой ток или где требуется высокое значение индуктивности.

2. Многослойные катушки индуктивности

Многослойные катушки индуктивности состоят из чередующихся слоев феррита или керамики и катушек. Рисунок катушки создается не намоткой проводников, а трафаретной печатью проводников поверх феррита или другого материала. Слои и слои этого используются, чтобы дать ему свойства катушки.С другой стороны, из-за своей структуры он также имеет внутри конденсаторный компонент.

Катушки индуктивности имеют разные названия в зависимости от их использования

Катушки индуктивности используются в различных сферах нашей повседневной жизни. В зависимости от применения их называют катушками, дросселями, реакторами, соленоидами, сетевыми фильтрами и т. д., как и в случае с трансформаторами. Ниже приведен список типичных имен.

Дроссельная катушка

Катушка индуктивности, в основном используемая в цепях электропитания, называется дроссельной катушкой.Он используется для регулировки переменного тока до
однонаправленный ток и убрать шум.

Фильтр синфазных помех

Фильтр синфазных помех имеет форму двух дроссельных катушек, объединенных вместе, и используется для удаления
шум в цифровых интерфейсах, таких как USB и HDMI.

Тороидальная катушка

Катушка с ферромагнитным сердечником в форме пончика называется тороидальной катушкой. В отличие от катушек со стержневыми сердечниками,
магнитный поток в обмотке меньше утекает наружу. Поэтому он очень стабилен и воспроизводим и часто используется в высокочастотных схемах.

Соответствующие технические знания

Что такое индуктор и тороиды — Тороиды

Проще говоря, индуктор — это электрический компонент, который сопротивляется изменению электрического тока при прохождении через него электричества. Иногда индуктор можно назвать катушкой или реактором, потому что он имеет двухполюсные электрические компоненты. Именно эти компоненты помогают индуктору сопротивляться изменениям.Хотя существует множество различных примеров и типов катушек индуктивности, обычно все они имеют проволоку, намотанную на металл или просто в форме катушки. Обернутый провод, который создает катушку, помогает создавать магнитное поле внутри индуктора. Когда электричество проходит через индуктор, энергия улавливается и сохраняется в магнитном поле. При определении типов катушек индуктивности принять решение помогает закон электромагнитной индукции Фарадея. Это основной закон электромагнетизма. Закон помогает определить, как магнитное поле повлияет на электрический ток (обычно ток, создаваемый ЭДС).Уравнения для этого закона рассчитать непросто, поэтому лучше всего обратиться к профессионалу в области катушек индуктивности и тороидов.

Когда речь идет об электромагнетизме, важно понимать слово ИНДУКТИВНОСТЬ. Это слово описывает свойства индуктора. Отношение скорости изменения тока к напряжению является основным способом узнать об индуктивности катушки индуктивности. Изделия с магнитными сердечниками из железа, феррита или их смеси значительно увеличивают напряженность магнитного поля.В результате этого ферритовые и железные сердечники имеют высокую индуктивность.

Большинство людей не видели катушки индуктивности, хотя большинство людей видят и используют изделия, в которых они есть (будь то тороидальные катушки или бобины). Двумя крупнейшими отраслями, в которых используются катушки индуктивности, являются обработка сигналов и производство аналоговых схем. Когда вы идете по городской улице, на которой все еще есть провода над землей, передающие энергию, вы смотрите на продукты с катушками индуктивности. Катушки индуктивности не в проводе, а в трансформаторе.Именно это позволяет такому большому количеству энергии безопасно транспортировать энергию в разные части мира. Эти продукты также используются для передачи радиочастот. Без надлежащих катушек индуктивности радио, и особенно AM, имело бы дело с большим количеством статического электричества, прерывающего их передачи.

Каждый тип индуктора выполняет определенную работу. Сюда входят катушки индуктивности с радиочастотным сердечником, катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником, катушки индуктивности с многослойным сердечником и катушки индуктивности с тороидальным сердечником.

Тороиды

Чтобы найти лучший продукт для вас, позвоните в местную компанию по производству тороидов уже сегодня.

Похожие материалы

Индуктивность — обзор | ScienceDirect Topics

5.05.8.6.4 Генератор релаксации

Если к туннельному диоду подключена большая индуктивность, катушка индуктивности не может мгновенно рассеять накопленную энергию. Для работы генератора напряжение, подаваемое на схему, таково, что туннельный диод смещается для работы в области отрицательного сопротивления. Когда напряжение превышает пиковое напряжение и входит в область отрицательного сопротивления, ток в цепи должен уменьшаться.Однако большая индуктивность препятствует этому, и напряжение на диоде быстро возрастает, достигая точки b (как показано на рис. 64 ), при сохранении постоянного тока. Избыточный ток заряжает емкость диода. Поскольку напряжение больше приложенного напряжения, избыточная энергия индуктивности рассеивается на сопротивлении. Следовательно, напряжение и ток уменьшаются до точки c. Поскольку напряжение снижается ниже напряжения впадины, избыточный ток, необходимый в области отрицательного сопротивления, обеспечивается разрядкой конденсатора.Опять же, поскольку ток индуктивности не может быстро изменяться, напряжение в цепи падает ниже пикового напряжения до точки с, в то время как ток остается постоянным в области тока впадины. Напряжение снова повышается из-за большого напряжения смещения, и цикл продолжается. Результат показан на Рисунок 65 .

Рис. 64. Переходы ток-напряжение для работы релаксационного генератора.

Рис. 65. Форма выходного напряжения релаксационного генератора с туннельным диодом.

В эквивалентной схеме Рис. 66 , R и L — сопротивление нагрузки и индуктивность соответственно.Паразитным сопротивлением и индуктивностью туннельного диода пренебрегаем. Уравнение цепи имеет вид

(54)E=L∂id∂t+Rid+rdid

, где r _d — сопротивление туннельного диода.

Рис. 66. Эквивалентная схема релаксационного генератора; туннельный диод представлен управляемым напряжением источником тока параллельно емкости перехода C _d ; R , нагрузочное сопротивление; L , индуктивность нагрузки; E , применено смещение.Рисунок 64 R R 1 = R + R + R _D1 , R _D1 , = Среднее сопротивление диода в 1-м PDR

DT = LE-Rτ1IDDID

,

T1 = ∫iviple-Rτ1IDDIDT1 = LRτ1LNE-Rτ1IDDIDTT1 = LRτ1LNE-Rτ11ID-Rτ11IP

T _{2 2} соответствует области II в качестве напряжения поднимается от V _P до V _B , в то время как ток остается почти постоянным на _P — I — I _V и диодная емкость C _D заряжены

(55) T2≅CDVB-VPIP-IV

T 9077 ₃ соответствует региону III в качестве диода ток уменьшается от пикового до va Lley uk и может быть определено, чтобы быть

(56) t2 = lrτ3lnrt3ip-e + vvrt3iv-e + vv

где, R _{τ 2} = R + R _D2 , R _d1 = среднее сопротивление диода во 2-м PDR.

T T ₄ соответствует региону IV в качестве напряжения падает от V _V — V _D , хотя ток остается почти постоянным на I _V и емкость диода C _d разряжен

(57)T4≅CdVV−VdIV≅CdVVIV

Если емкость диода мала, то время нарастания и спада короткое. T ₁ и T ₃ определяют частоту колебаний. T ₁ и T ₃ прямо пропорциональны индуктивности цепи L ; следовательно, частота колебаний обратно пропорциональна L . Релаксационные генераторы могут преодолеть ограничение малой выходной мощности синусоидальных генераторов на туннельных диодах, работающих в отрицательной дифференциальной области.

Линия передачи, соединенная с туннельным диодом на одном конце и закороченная на другом конце, может использоваться для запуска переключения (Brown et al. , 1997). Частоту импульсов можно изменять, изменяя длину линии передачи. Выход AlAs/InGaAs RTD, соединенного с линией передачи, показан на рис. 67 (Verghese и др. , 1998).

Рисунок 67. Генератор релаксации линии передачи с туннельным диодом (a) принципиальная схема (b) выходное напряжение на туннельном диоде (c) импульсное выходное напряжение на нагрузке (пропорционально току нагрузки) (Verghese и др. , 1998). Перепечатано с разрешения Verghese S, Parker CD и Brown ER, Applied Physics Letters , vol.72, стр. 2550–2552 (1998). Copyright 1998, Американский институт физики.

Разница между конденсатором и катушкой индуктивности | Глава 2 — Анализ систем переменного тока

Конденсаторы

Конденсатор имеет относительно большую емкость . Емкость, которая измеряется в фарад, представляет собой способность запасать энергию в виде электрического поля. Емкость существует всякий раз, когда два проводника разделены изоляционным материалом; в этом контексте изоляционный материал называется диэлектриком .

Во многих случаях эта емкость непреднамеренна и нежелательна. Когда мы действительно хотим добавить емкость в цепь, мы используем конденсатор, который представляет собой устройство, обеспечивающее высокую емкость в удобном форм-факторе. Наиболее простой физической конструкцией конденсатора является структура с параллельными пластинами, то есть две проводящие пластины, разделенные тонким диэлектриком.

Когда конденсатор впервые подключается к источнику напряжения, напряжение на конденсаторе постепенно увеличивается по мере того, как ток, подаваемый источником , заряжает конденсатор.В это время ток в цепи постепенно уменьшается. В конце концов, конденсатор будет полностью заряжен, и в этот момент он будет вести себя как разомкнутая цепь: ток не будет течь, пока что-то не изменится и не позволит конденсатору разрядиться .

RC-схема

Когда мы последовательно соединяем резистор и конденсатор, у нас получается нечто, называемое RC-цепью .

Рис. 1. Резистивно-емкостная цепь, подключенная к батарее.

Эта простая схема на удивление важна и часто используется в профессиональных схемах. Например, при подключении к сигналу переменного тока он становится фильтром нижних частот.

Когда конденсатор заряжается, его напряжение не увеличивается линейно. Скорее, график зависимости напряжения конденсатора от времени имеет экспоненциальную форму. Ток через конденсатор также определяется экспоненциальной зависимостью.

Рис. 2.После замыкания ключа напряжение на конденсаторе экспоненциально возрастает, а ток через конденсатор экспоненциально уменьшается.

Обратите внимание на то, как ток изменяется противоположно изменению напряжения. В чисто резистивной цепи напряжение и ток следуют друг за другом: при увеличении напряжения увеличивается ток; если ток увеличивается, напряжение увеличивается. Теперь, когда в цепь тока вставлен конденсатор, ситуация меняется — напряжение увеличивается при уменьшении тока.

Постоянная времени RC

Время, необходимое конденсатору для достижения определенного напряжения, связано с емкостью (C) конденсатора и сопротивлением (R) резистора. Более высокое сопротивление или более высокая емкость заставят процесс зарядки происходить медленнее.

Если мы умножим сопротивление на емкость, мы получим постоянную времени RC . Эта величина обеспечивает удобный способ обсуждения временных характеристик RC-цепи:

• После зарядки в течение времени, соответствующего одной постоянной времени RC, конденсатор будет иметь напряжение, составляющее около 63 % от напряжения питания.(Когда конденсатор разряжается, напряжение после одной постоянной времени RC будет составлять около 100% – 63% = 37% напряжения питания.)
• После того, как конденсатор заряжается в течение времени, соответствующего пяти постоянным времени RC, его напряжение составляет приблизительно 99 % от напряжения питания. Согласно математической формуле, выражающей зависимость между напряжением и временем, конденсатор никогда не заряжается до 100% напряжения питания. На практике, однако, мы можем сказать, что конденсатор полностью заряжен после пяти постоянных времени RC.

На следующем графике показана математическая связь между режимом зарядки и постоянной времени RC. Проценты эквивалентны V _{конденсатор} /V _{источник} , т. е. они показывают процент напряжения питания, которое присутствует на конденсаторе в разные моменты в процессе заряда.

Рис. 3. Математическая связь между режимом зарядки и постоянной времени RC

Катушки индуктивности

Эти секции катушек индуктивности будут короче, чем секции конденсаторов.Почему? Потому что эти два компонента являются «зеркальными отражениями» друг друга, и, следовательно, рассмотренные выше понятия применимы и к индукторам.

Емкость, как мы теперь знаем, это способность запасать энергию в виде электрического поля. Индуктивность , которая измеряется в генри и обозначается буквой L, это способность запасать энергию в виде магнитного поля.

Катушка индуктивности — это токопроводящий компонент, предназначенный для создания сильного магнитного поля, поскольку более сильное магнитное поле соответствует более высокой индуктивности.Фундаментальной физической структурой катушки индуктивности является катушка проволоки.

Рис. 4. Фундаментальная физическая структура катушки индуктивности.

Эта конструкция используется потому, что проводник с током создает круговое магнитное поле (см. рис. 5), а размещение нескольких контуров рядом приводит к концентрированному магнитному полю внутри катушки (см. рис. 6).

Рисунок 5. Провода с током создают круговое магнитное поле.

Устройство, показанное на рисунке 6, можно было бы назвать катушкой индуктивности с воздушным сердечником , поскольку внутри катушки с проволокой нет магнитного материала. Индукторы обычно изготавливаются с использованием материалов с магнитным сердечником, которые увеличивают индуктивность устройства, хотя в некоторых приложениях предпочтительны индукторы с воздушным сердечником.

Рис. 6. Катушка индуктивности с воздушным сердечником.

Электрические характеристики катушек индуктивности

Основные функции катушки индуктивности эквивалентны функциям конденсатора, если поменять местами ток и напряжение.Следующая таблица поможет вам понять катушки индуктивности на основе того, что вы уже знаете о конденсаторах:

Конденсатор	Индуктор
хранит энергию в электрическом поле	накапливает энергию в магнитном поле
изначально имеет нулевое напряжение (иными словами, изначально похоже на короткое замыкание)	изначально имеет нулевой ток (другими словами изначально выглядит как обрыв цепи)
имеет падение напряжения, которое увеличивается экспоненциально после подключения источника напряжения	имеет ток, который экспоненциально увеличивается после подключения источника напряжения
имеет ток, который экспоненциально уменьшается в процессе зарядки	имеет падение напряжения, которое экспоненциально уменьшается в процессе зарядки
заряды и разряды в зависимости от продолжительности, равной сопротивлению, умноженному на емкость, т. е.е., постоянная времени RC	заряжает и разряжает в соответствии с продолжительностью, равной сопротивлению, умноженному на индуктивность, т. е. постоянной времени RL

Сопротивление изменениям

Вы должны знать о двух утверждениях, которые часто используются при обсуждении этих двух компонентов:

• Конденсаторы устойчивы к изменениям напряжения.
• Катушки индуктивности сопротивляются изменениям тока.

Эти концепции могут помочь вам понять, как катушка индуктивности или конденсатор будут реагировать на определенные условия в цепи.Конденсаторы и катушки индуктивности «сопротивляются» изменениям, потому что они естественным образом компенсируют изменения, используя запасенную энергию. Например, если напряжение питания, подключенное к RC-цепи, внезапно замыкается на землю, напряжение на конденсаторе не сразу падает до нуля. Вместо этого напряжение постепенно уменьшается по мере того, как накопленная энергия преобразуется в электрический ток.

Обзор конденсаторов и катушек индуктивности

На этой странице представлено краткое введение в катушки индуктивности и конденсаторы.Эти фундаментальные компоненты снова и снова появляются во всех типах схемотехники, и очень важно постепенно приобретать полное понимание их поведения и характеристик.

На следующей странице мы продолжим изучение мощности в контексте систем переменного тока.

Практическое руководство по катушкам индуктивности и индуктивности

Катушка индуктивности представляет собой пассивный двухконтактный электрический компонент, состоящий из катушки провода. Он устроен как резистор, который имеет простой отрезок провода, свернутого в спираль.Он накапливает энергию в магнитном поле, когда через него протекает электрический ток. Катушка индуктивности обычно состоит из изолированного провода, намотанного на катушку вокруг сердечника, предназначенного для использования магнетизма и электричества. Катушка индуктивности меняется каждый раз, когда через нее проходит ток.

Изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует электродвижущую силу в проводнике, описываемую законом индукции Фарадея. Однако закон Ленца гласит, что индуцированное напряжение имеет полярность, противодействующую изменению тока, который его создал.Поэтому катушки индуктивности противодействуют любым изменениям тока через них.

Катушка индуктивности способна накапливать энергию в виде магнитных полей. Когда электричество течет в катушку слева направо, оно создает магнитное поле в направлении по часовой стрелке.

Обычное использование катушек индуктивности

Применение катушек индуктивности зависит от требований к передаче электроэнергии. Его можно использовать в следующем:

Когда переменный ток протекает через катушки индуктивности, он создает ток в противоположном направлении.Затем индуктор дросселирует поток переменного тока и пропускает постоянный ток. Это используется в источнике питания, где переменный ток преобразуется в постоянный.

С помощью катушек индуктивности схемы настройки могут выбирать желаемую частоту. Электронные устройства, такие как схемы настройки радио и телевидения, используют конденсаторы вместе с катушкой индуктивности. Он изменяет частоту и помогает выбрать несколько частотных каналов.

• Для хранения энергии в устройстве

Катушки индуктивности могут накапливать энергию.Энергия сохраняется в виде магнитного поля и исчезает при отключении источника питания. Вы можете увидеть это в компьютерных схемах, где источники питания могут переключаться.

Индуктивные датчики приближения очень надежны в работе и бесконтактны. Основным принципом этого является индуктивность, которая представляет собой магнитное поле в катушке, противодействующее потоку электрического тока. Механизм датчиков приближения используется в светофорах для определения плотности движения.

Реле работает как электрический переключатель.Использование катушки индуктивности в переключателе, который контактирует с потоком переменного тока, создает магнитное поле.

В асинхронных двигателях индукторы управляют скоростью двигателя. Вал в двигателе будет вращаться за счет магнитного поля, создаваемого переменным током. Вы можете зафиксировать скорость двигателя в соответствии с частотой питания от источника.

Вы можете разработать трансформатор, используя комбинацию катушек индуктивности с общим магнитным полем. Системы передачи электроэнергии иллюстрируют одно из основных применений трансформаторов.Они используются для уменьшения или увеличения передачи мощности в качестве понижающих или повышающих трансформаторов.

В качестве фильтров можно использовать комбинацию катушек индуктивности и конденсаторов. Частота входного сигнала при входе в схему ограничивается применением этих фильтров. По мере увеличения частоты питания сопротивление катушки индуктивности также увеличивается.

Закон индукции Фарадея

Как обсуждалось в предыдущей статье об электромагнетизме, Майкл Фарадей экспериментировал с током, протекающим через катушку с проводом, для создания магнитного поля. Он наблюдал, будет ли магнитное поле индуцировать ток во второй катушке провода, но, к сожалению, это не генерировало магнитного поля. Позже он понял, что изменяющееся магнитное поле вызывает электрический ток в проволочной петле. Эта идея и есть то, что мы сейчас называем законом индукции Фарадея.

Эксперимент Фарадея

Закон индукции Фарадея гласит, что изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в проводе контура. Электродвижущая сила заставляет электроны двигаться и формировать ток.Изменение площади проволочной петли и изменение угла между петлей и магнитным полем индуцирует ток. Это происходит из-за свойства, которое наиболее непосредственно индуцирует ЭДС, известную как магнитный поток. Магнитный поток — это полное магнитное поле, которое проходит через петлю провода, и когда это поле изменяется, оно индуцирует электродвижущую силу.

Уравнение магнитного потока определяется как:

Различные типы катушек индуктивности

Существуют различные типы катушек индуктивности в зависимости от типа их материала.

Индуктор с воздушным сердечником

Катушки индуктивности

с воздушным сердечником также известны как катушки индуктивности с керамическим сердечником, поскольку керамика является наиболее часто используемым материалом для сердечников катушек индуктивности. Его основная цель — придать форму витку. Он имеет очень низкие потери в сердечнике и высокую добротность, что делает его идеальным для высокочастотных приложений, где требуются низкие значения индуктивности. Кроме того, керамика имеет очень низкий коэффициент теплового расширения. Даже для диапазона рабочих температур стабильность индуктивности катушки индуктивности высока.Не будет увеличения значения проницаемости из-за материала сердечника, поскольку керамика не обладает магнитными свойствами. При создании РЧ-катушек, цепей фильтров и демпфирующих цепей используются индукторы с воздушным сердечником для обеспечения более низкой пиковой индуктивности и в высокочастотных приложениях, таких как телевизионные и радиоприемники. Они также используются в сети Theil некоторых аудиоусилителей.

Особенности образца:

• Допуск: ± 2%
• Индуктивность: 0,85 мГн
• Калибр провода: 18 AWG
• Сопротивление постоянному току: 0.44 Ом
• Допустимая мощность: 30 Вт RMS

Дроссель с железным сердечником

Катушки индуктивности с железным сердечником

— лучший вариант, когда вам нужны маленькие катушки индуктивности. Они имеют высокую мощность и высокое значение индуктивности. Однако они ограничены в высокочастотных возможностях. Он применим в звуковом оборудовании, но, в отличие от других катушек индуктивности, имеет ограниченное применение.

Катушка индуктивности с ферритовым сердечником

Его также называют ферромагнитным материалом. Он обладает магнитными свойствами и состоит из смешанного оксида металла железа и других элементов для создания кристаллических структур.

Существует два типа ферритов – мягкие ферриты и твердые ферриты. Они классифицируются в соответствии с магнитной коэрцитивной силой, которая представляет собой напряженность магнитного поля, необходимую для размагничивания ферромагнитного материала от состояния полного насыщения до нуля. Феррит состоит из XFe204, где X обозначает переходные материалы. Наиболее часто используемыми комбинациями намагниченных материалов являются марганец и цинк (MnZn) или цинк и никель (NiZn). Применений ферритового сердечника очень много.Его можно использовать на высоких и средних частотах, в коммутационных схемах и пи-фильтрах.

Особенности образца:

• Запатентованные ферритовые материалы 5H и 10H и эквивалентные
• Подходит для диапазона ≥ 150 кГц
• Диапазон рабочих температур от −25°C до +120°C
• Огнестойкий класс UL 94 V–0 для основания и бобины

  7

  4

Расчет напряжения на индукторе

При расчете напряжения на катушке индуктивности мы используем формулу:

Чтобы рассчитать напряжение на катушке индуктивности, нам нужно сначала найти L.L — индуктивность, выраженная в Генри, и производная тока, проходящего через катушку индуктивности.

Пример: если ток, проходящий через индуктор, равен 60sin (2000t), а его индуктивность равна 70 мкГн, каково напряжение на индукторе?

Расчет тока через индуктор

При расчете напряжения на катушке индуктивности мы используем формулу:

Чтобы рассчитать ток через катушку индуктивности, нам нужно сначала найти L. L — индуктивность, выраженная в Генри, и интеграл напряжения, проходящего через индуктор.

Примечание: I _o — это начальный ток, протекающий через катушку индуктивности, если она есть.

Пример: если напряжение на катушке индуктивности составляет 6 cos (3000t) В, а индуктивность катушки индуктивности равна 6 мкГн, какой ток проходит через катушку индуктивности? (Начальные условия: I _или = 0A)

Расчет индуктивности катушки провода

При расчете индуктивности катушки провода используем формулу:

Магнитный поток вокруг катушки вызывает ее индуктивность.Чем сильнее магнитный поток при определенном значении тока, тем больше его индуктивность. Это означает, что у вас будет более высокая индуктивность с большим количеством витков катушки и более низкая индуктивность с меньшим количеством витков. Следовательно, приведенная выше формула показывает, что индуктивность пропорциональна числу витков в квадрате.

Как построить катушки индуктивности

Для расчета удельной индуктивности в генри можно использовать формулу:

Где:

• L = индуктивность в микрогенри [мкГн]
• d = диаметр катушки от одного центра провода до другого центра провода.Он должен быть указан в дюймах.
• l = длина катушки, указанная в дюймах
• n = количество витков

Но при этом помните следующее:

• Длина катушки, используемой в индукторе, должна быть равна или в 0,4 раза превышать диаметр катушки.
• Как показано в приведенной выше формуле, индуктивность дросселя с воздушным сердечником зависит от квадрата числа витков. Таким образом, значение длины умножается в четыре раза, если число витков удваивается.Значение длины умножается на два, если количество витков увеличивается до 40%.
• Для изготовления катушки используйте магнитный провод с эмалированным покрытием.

Как намотать катушку

1. Сначала катушка должна быть намотана на пластиковый каркас соответствующего диаметра и должна быть равна требуемому диаметру сердечника.
2. Обмотка должна быть плотной, а соседние витки должны располагаться как можно ближе друг к другу.
3. После завершения намотки медленно вытяните сердечник, не трогая катушку.
4. Нанесите тонкий слой эпоксидной смолы на поверхность катушки для механической поддержки.
5. Наконец, снимите изоляцию с концов катушки.

Пример: Допустим, вам нужно изготовить индуктор с индуктивностью 20 мкГн. Диаметр катушки 2 дюйма, длина катушки 2,25 дюйма. Вам нужно найти количество витков катушки.

Подставляя значения в приведенную выше формулу, где:

• Д = 20 дюймов
• Г = 2 дюйма
• Д = 2.25 дюймов

Характеристики проволочной катушки, влияющие на индуктивность

1. Количество витков или витков проволоки в катушке

Чем больше витков провода в катушке, тем больше величина создаваемого магнитного поля, измеряемая в ампер-витках. Это означает, что чем больше витков провода в катушке, тем больше индуктивность, а чем меньше витков провода, тем меньше индуктивность.

2. Зона катушки

Площадь катушки измеряется по длине катушки в поперечном сечении сердечника.Большая площадь катушки дает меньшее сопротивление формированию потока магнитного поля при заданной величине силы поля. Это означает, что большая площадь катушки приводит к большей индуктивности, а меньшая площадь катушки приводит к меньшей индуктивности.

3. Длина рулона

Чем больше длина катушки, тем меньше индуктивность, и наоборот, чем короче длина катушки, тем больше индуктивность. Широко расположенная катушка образует относительно длинную катушку. Этот тип катушки имеет меньше потокосцеплений из-за большего расстояния между каждым витком.Поэтому он имеет относительно низкую индуктивность. С другой стороны, катушка с близко расположенными витками образует относительно короткую катушку. Это близкое расстояние увеличивает потокосцепление, увеличивая индуктивность катушки. Удвоение длины катушки при сохранении того же количества витков снижает значение индуктивности вдвое.

4. Основной материал

Чем больше магнитная проницаемость сердечника, тем больше индуктивность. Магнитный сердечник из сердечника из мягкого железа является лучшим путем для магнитных силовых линий, чем немагнитный сердечник.Высокая проницаемость магнитного сердечника из мягкого железа имеет меньшее сопротивление магнитному потоку, что приводит к большему количеству магнитных силовых линий. Это увеличение магнитных силовых линий увеличивает силовые линии, разрезая каждую петлю катушки.