Как получить индукционный ток: Как_получить_индукционный_ток

Индукционный ток — Какое направление индукционного тока? — Росиндуктор

ИНДУКЦИОННЫЙ ТОК — это электрический ток, возникающий при изменении потока магнитной индукции в замкнутом проводящем контуре. Это явление носит название электромагнитной индукции. Хотите узнать какое направление индукционного тока? Росиндуктор — это торговый информационный портал, где вы найдете информацию про ток.

Содержание

Индукционный ток правило

Определяющее направление индукционного тока правило звучит следующим образом: «Индукционный ток направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока, которым он вызван». Правая рука развернута ладонью навстречу магнит¬ным силовым линиям, при этом большой палец направлен в сторону движения проводника, а четыре пальца по-казывают, в каком направлении будет течь индукционный ток. Перемещая проводник, мы перемещаем вместе с проводчиком все электроны, заключенные в нем, а при перемещении в магнитном поле электрических зарядов на них будет действовать сила по правилу левой руки.

Направление индукционного тока

Направление индукционного тока, как и его величина, определяется правилом Ленца, в котором говорится, что направление индукционного тока всегда ослабляет действие фактора, возбудившего ток. При изменении потока магнитного поля через контур направление индукционного тока будет таким, чтобы скомпенсировать эти изменения. Когда магнитное поле возбуждающее ток в контуре создается в другом контуре, направление индукционного тока зависит от характера изменений: при увеличении внешнего тока индукционный ток имеет противоположное направление, при уменьшении — направлен в ту же сторону и стремиться усилить поток.

Индукционный ток в катушке

Катушка с индукционным током имеет два полюса (северный и южный), которые определяются в зависимости от направления тока: индукционные линии выходят из северного полюса. Приближение магнита к катушке вызывает появление тока с направлением, отталкивающим магнит. При удалении магнита ток в катушке имеет направление, способствующее притягиванию магнита.

Индукционный ток возникает

Индукционный ток возникает в замкнутом контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Контур может быть как неподвижным (помещенным в изменяющийся поток магнитной индукции), так и движущимся (движение контура вызывает изменение магнитного потока). Возникновение индукционного тока обуславливает вихревое электрическое поле, которое возбуждается под воздействием магнитного поля.

Как создать индукционный ток

О том, как создать кратковременный индукционный ток можно узнать из школьного курса физики.

Для этого есть несколько способов:

• — перемещение постоянного магнита или электромагнита относительно катушки,
• — перемещение сердечника относительно вставленного в катушку электромагнита,
• — замыкание и размыкание цепи,
• — регулирование тока в цепи.

Сила индукционного тока

Основной закон электродинамики (закон Фарадея) гласит, что сила индукционного тока для любого контура равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через контур, взятой со знаком минус. Сила индукционного тока носит название электродвижущей силы.

Электромагнитная индукция — урок. Физика, 9 класс.

Индукционный ток

Великому английскому физику Майклу Фарадею потребовалось почти \(10\) лет, чтобы ответить в \(1831\) году на вопрос, как «превратить магнетизм в электричество».

Что же служит причиной появления тока в катушке, в цепи которой нет источника тока? Ток в катушке всегда возникает при изменении магнитного поля, в котором она находится.

Электрический ток в замкнутом контуре, возникающий при изменении магнитного поля, называется индукционным.

Индукционный ток, так же как и ток от гальванического элемента или аккумулятора, представляет собой упорядоченное движение электронов. 

Причины электромагнитной индукции

Явление возникновения индукционного тока в контуре называют электромагнитной индукцией.

Многочисленные опыты М. Фарадея привели к выводу, что индукционный ток в контуре, замкнутом на гальванометр, возникает при изменении:

• магнитного поля;

• площади контура;

• ориентации контура в магнитном поле.

Во всех случаях изменяется число линий магнитной индукции, то есть меняется магнитный поток.

Индукционный ток возникает при всяких изменениях магнитного потока Ф, пронизывающего контур замкнутого проводника.

Если же магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, не меняется, то индукционный ток в контуре не возникает.

Пример:

если вращать полосовой магнит внутри катушки, замкнутой на гальванометр, вокруг его вертикальной оси, то индукционный ток не возникает, так как магнитный поток не меняется.

Развитие электротехники

Открытие электромагнитной индукции вызвало появление и бурное развитие электротехники. На основе этого явления были созданы генераторы электрической энергии. В их разработке принимали участие учёные и техники разных стран, в том числе и наши соотечественники: Э. Х. Ленц, Б. С. Якоби, М. И. Доливо-Добровольский и др.

Применение электромагнитной индукции

Явление электромагнитной индукции лежит в основе действия индукционной плиты. Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают не только в проволочных контурах, но и в массивных образцах металла. Эти токи называют вихревыми токами, или токами Фуко. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание. Принцип работы индукционной плиты показан на рисунке. Под стеклокерамической поверхностью плиты находится катушка индуктивности, по которой протекает переменный электрический ток, создающий переменное магнитное поле. Частота тока составляет \(20\)–\(60\) кГц. В дне посуды наводятся токи индукции, которые нагревают его, а заодно и помещённые в посуду продукты. Нет никакой теплопередачи снизу вверх, от конфорки через стекло к посуде, а значит, нет и тепловых потерь. С точки зрения эффективности использования потребляемой электроэнергии индукционная плита выгодно отличается от всех других типов кухонных плит.

1 — посуда из ферромагнитного материала;

2 — стеклокерамическая поверхность;

3 — слой изоляции;

4 — катушка индуктивности.

Явление самоиндукции — урок. Физика, 9 класс.

Согласно правилу Ленца индукционный ток в замкнутом контуре всегда противодействует своим магнитным полем изменению внешнего магнитного потока, которое вызвало его появление.

Рассмотрим случай, когда явление электромагнитной индукции наблюдается при изменении силы тока, проходящего через катушку с большим количеством витков. Если причина возникновения индукционного тока состоит в возрастании тока, то индукционный ток своим магнитным полем будет противодействовать этому возрастанию.

Убедиться в этом можно на следующем опыте. Соберём цепь из источника тока и двух параллельных ветвей.

Одна из ветвей состоит из последовательно соединённых лампы \(1\) и катушки со стальным сердечником, а другая — из такой же лампы \(2\) и последовательно соединённого с ней резистора. Резистор имеет такое же сопротивление, как и провод катушки. При замыкании ключа лампа \(1\), включённая последовательно с катушкой, загорится позднее, чем лампа \(2\), соединённая с резистором. 

При замыкании цепи сила тока нарастает от нуля до некоторого значения. Одновременно растёт и магнитный поток. При этом в катушке создаётся индукционный ток, направленный в соответствии с правилом Ленца противоположно основному току, то есть препятствующий его нарастанию.

В этом опыте индукционный ток в цепи возник по причине изменения силы тока в цепи. Это явление получило название явления самоиндукции.

Явление самоиндукции заключается в возникновении индукционного тока в катушке при изменении силы тока в ней. Возникший ток называют током самоиндукции.

Лампа с катушкой загорелась позже, так как в катушке индукционный ток больше, чем в резисторе. Говорят, что катушка обладает большей индуктивностью, чем резистор.

Индуктивность — это физическая величина, введённая для оценивания способности катушки противодействовать изменению силы тока в ней. Обозначается буквой L.

Обрати внимание!

L — индуктивность.

Единица измерения индуктивности — генри (Гн).

L=1 Гн.

Пример:

\(L\) \(=\) \(0,5\) Гн.

Индуктивность различных катушек различна. Она зависит от:

• размеров и формы катушки;
• числа витков;
• наличия сердечника;
• материала, из которого изготовлен сердечник.

Чем большей индуктивностью обладает катушка, тем с большим запозданием будет загораться лампа.

Явление самоиндукции можно наблюдать и при размыкании цепи. Изменим цепь.

Параллельно источнику тока включены катушка и лампа. При размыкании цепи лампа, перед тем как погаснуть, ярко вспыхивает.

При отключении источника сила тока в цепи уменьшается от некоторого значения до нуля. Одновременно уменьшается и магнитный поток сквозь катушку. При этом в катушке появляется индукционный ток, который должен своим магнитным полем препятствовать уменьшению магнитного потока, то есть индукционный ток должен быть направлен так же, как и первоначальный ток. Поэтому лампа ярко вспыхивает.

Явление самоиндукции учитывается во многих технических устройствах.

Пример:

если в электрическую цепь в качестве потребителя включены катушки с большой индуктивностью (например, обмотки электродвигателя), то при размыкании цепи ток самоиндукции может достигать огромных значений, что в некоторых случаях приводит к возникновению искрового или дугового разряда в воздухе вблизи цепи.

Что такое индукционный ток 🚩 как возникает ток 🚩 Естественные науки

При прохождении проводника через магнитное поле в нем возникает ток. Это происходит благодаря тому, что силовые линии поля заставляют свободные электроны в проводнике двигаться. Такой процесс генерации тока с помощью непостоянного магнитного поля называется индукцией.

Одно из условий возникновения электромагнитной индукции, состоит в том, что проводник должен быть перпендикулярен силовым линиям магнитного поля с целью получения максимальной силы воздействия на свободные электроны. Направление, протекания тока определяется ориентацией силовых линий и направлением перемещения провода в поле.

Если через проводник пропускают переменный ток, то изменения магнитного поля будут совпадать с колебаниями электрического тока по фазе. Также возрастание и убывание магнитного поля может индуцировать электрический ток в другом проводнике, который находится под действием этого поля. Параметры тока во втором проводе будут похожи на первый.

Чтобы увеличить амплитуду переменного тока, проводник наматывают вокруг магнитного сердечника. Таким образом, магнитное поле становится локализованным внутри цилиндра или тора. Это многократно увеличивает разницу потенциалов на концах катушки.

Считается, что индукционный ток всегда протекает по поверхностному слою, а не внутри проводника. Также очень часто такой ток является циркулирующим и замкнутым. Чтобы понять это, надо представить водоворот или вихрь. Благодаря этому сходству, электрические токи такого типа были названы вихревыми.

Обнаружение и измерение напряженности магнитных полей, создаваемых вихревыми токами, позволяет изучать проводники, в случае если нет возможности исследовать их обычными методами. Например, электропроводность материала может быть определена с помощью силы вихревых токов, которые формируются в нем под воздействием магнитного поля.

Таким же методом можно определить микроскопические дефекты вещества. Трещины и другие неровности на поверхности материала будут предотвращать формирование вихревых токов в такой области. Это называется вихретоковым контролем разрушаемости материала. Техники и инженеры используют такой контроль, чтобы найти неровности и дефекты фюзеляжей самолетов и различных конструкций, которые находятся под большим давлением. Такие проверки делаются с определенной периодичностью, ведь каждый материал имеет свой порог усталости и при его достижении необходимо заменить деталь новой.

Методы защиты устройств (датчиков, приборов, контроллеров) с транзисторными выходами от токов самоиндукции

Введение

В данной статье будет рассмотрено явление самоиндукции, проявляющееся зачастую при коммутации индуктивных нагрузок. Также будут рассмотрены способы защиты и используемое для этого оборудование.

Техника безопасности

ВНИМАНИЕ! К работам по монтажу, наладке, ремонту и обслуживанию технологического оборудования допускаются лица, имеющие техническое образование и специальную подготовку (обучение и проверку знаний) по безопасному производству работ в электроустановках с группой не ниже 2 для ремонтного персонала, а также имеющие опыт работ по обслуживанию оборудования, в конструкцию которого вносятся изменения и дополнения, либо производится модернизация. За неисправность оборудования и безопасность работников при неквалифицированном монтаже и обслуживании ООО «КИП‑Сервис» ответственности не несет.

1. Электромагнитная индукция. Определение. Физический смысл

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока, при изменении во времени магнитного поля. Изменение магнитного поля, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в контуре
индуктивной электродвижущей силы (ЭДС). Процесс возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока называется самоиндукцией. Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию, а при убывании тока — препятствует убыванию. Величина ЭДС самоиндукции определяется уравнением:

E=−L×dI/dtE= -L times dI / dt

где:
E — ЭДС самоиндукции
L — индуктивность катушки
dI/dt — изменение тока во времени.

Знак «минус» означает, что ЭДС самоиндукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению магнитного потока. Этот факт отражён в правиле Ленца:

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Явление самоиндукции можно наблюдать при включении и последующем выключении катушек соленоидов, промежуточных реле, электромагнитных пускателей. При подаче напряжения на катушку создается электромагнитное
поле, в следствии чего образуется электродвижущая сила, которая препятствует мгновенному росту тока в катушке. Согласно принципу суперпозиции, основной ток в катушке можно представить в виде суммы токов, один из
которых вызван внешним напряжением и сонаправлен с основным током, а второй вызван ЭДС самоиндукции и имеет противоположное направление основному току. Скорость изменения тока через катушку ограничена и
определяется индуктивностью катушки. При протекании тока катушка «запасает» энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдает запасенную энергию, стремясь поддержать
величину тока в цепи. Это, в свою очередь, вызывает всплеск напряжения обратной полярности на катушке. Данный всплеск может достигать значений во много раз превышающих номинальное напряжение источника питания, что
может помешать нормальной работе электронных устройств, вплоть до их разрушения.

Разберем более подробно, почему скачок ЭДС самоиндукции будет иметь обратную полярность. На рисунке 1 изображены две схемы, на которых стрелками обозначено направление движения тока, а так же потенциалы на всех
элементах схемы при закрытом и открытом ключе.

а — закрытый ключ

б — открытый ключ

Рисунок 1 — Направление тока при закрытом и открытом ключе

При закрытом ключе потенциалы на всех элементах совпадают с потенциалом источника питания (рисунок 1, а). Во время размыкания ключа, из схемы исключается источник питания, и ЭДС самоиндукции стремится поддержать ток в катушке. Для того, что бы сохранить направление тока в катушке, ЭДС меняет свой потенциал на противоположный по знаку источнику питания (рисунок 1, б). Именно поэтому всплеск ЭДС самоиндукции будет иметь обратную полярность.

Более наглядно этот всплеск показан на рисунке 2. На графике изображено напряжение источника питания Uпит, ток возникающий в катушке I, ЭДС самоиндукции.

Рисунок 2 — График изменения тока и напряжения при коммутации

2. Теоретический расчет ЭДС самоиндукции

Рассмотрим явление самоиндукции на примере работы электромагнитной катушки при пропускании через нее постоянного тока. Включение катушки происходит при помощи бесконтактного датчика. Катушку можно заменить на последовательно соединенные активное Rk и индуктивное Lk сопротивления (рисунок 3).

Рисунок 3 — Эквивалентная схема электромагнитной катушки

Тогда электрическая схема будет иметь вид, представленный на рисунке 4.

Рисунок 4 — Схема включения электромагнитной катушки

При сработавшем датчики падение напряжения U на катушке составляет 24 В. При коммутации индуктивной нагрузки в первый момент времени ток остается равным току до коммутации, а после изменяется по экспоненциальному закону. Таким образом, при переходе управляющего транзистора в закрытое состояние катушка начинает генерировать ЭДС самоиндукции, предотвращающую падение тока. Попробуем рассчитать величину генерируемого катушкой напряжения.

На рисунке 5 показано направление тока при открытом транзисторе. Переход транзистора в закрытое состояние фактически означает что цепь катушки с генерируемым ЭДС самоиндукции замыкается через подтягивающий резистор. Обозначим его Ro. По документации датчика это сопротивление составляет 5,1 кОм.

Рисунок 5 — Направление тока при открытом транзистореРисунок 6 — Направление тока после перехода транзистора в закрытое состояние

На рисунке 6 видно что ток на резисторе Ro поменял направление — это обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в катушке. Для полученного замкнутого контура выполняется следующее уравнение:

UR0+URk+ULk=0U_R0+U_Rk+U_Lk=0

Выражая напряжение через ток и сопротивление, получим:

I×R0+I×Rk+ULk=0I times R_0 + I times R_k +U_Lk=0ULk=−I×(Rk+R0)U_Lk= -I times ( R_k + R_0 )

При этом ток в цепи стремится к значению тока при открытом транзисторе:

I=U/RkI= U / R_k

Подставим данное выражение в предыдущую формулу, получим величину генерируемого напряжения самоиндукции:

ULk=−U×(Rk+R0)/Rk=−U×(1+R0/Rk)U_Lk= -U times ( R_k + R_0 ) / R_k = -U times ( 1 + R_0 / R_k )

Все переменные из этой формулы известны:
U = 24В — напряжение питания
R_o = 5,1кОм — сопротивление подтягивающего резистора датчика
R_k = 900 Ом — активное сопротивление катушки (данные из документации).

Подставив значения в формулу, рассчитаем примерное значение напряжения самоиндукции:

ULk=−U×(1+R0/Rk)=−24×(1+5100/900)=−160ВU_Lk= -U times ( 1 + R_0/R_k ) = -24 times ( 1 + 5100 / 900 )=-160 В

Данный расчет упрощен и не учитывает индуктивность катушки, от которой так же зависит ЭДС самоиндукции. Но даже из упрощенного расчета видно, что величина генерируемого напряжения оказывается во много раз больше номинального напряжения 24В.

Воздействие ЭДС самоиндукции может повредить устройства, имеющие общие с индуктивной нагрузкой цепи питания. На рисунке 7 приведена некорректная схема, на которой от одного источника питания подключен бесконтактный датчик и катушка соленоидного клапана.

Рисунок 7 — Некорректная схема подключения

На первый взгляд, данная схема может работать без каких-либо сбоев. Однако, при выключении катушки клапана возникает всплеск напряжения в результате самоиндукции. Всплеск распространяется по цепи питания на клемму «минус» датчика. В результате, разница потенциалов между коллектором и эмиттером закрытого транзистора превышает максимальное значение, что приводит к его пробою.

3. Практическое измерение ЭДС самоиндукции

Чтобы проверить правдивость приведенных выше теоретических расчетов, проведем измерение ЭДС самоиндукции. Для проведения измерений необходимо собрать схему, для которой мы проводили расчеты. При помощи осциллографа на клеммах катушки произведем измерение напряжения (рисунок 8).

Рисунок 8 — Измерение ЭДС самоиндукции

На рисунке 9 изображена осциллограмма значений напряжения самоиндукции катушки с питанием 24 В. На графике видно, что реальный всплеск напряжения при отключении катушки в несколько раз больше напряжения питания и составляет 128 В. Как следствие, транзисторный ключ выйдет из строя. Возникающий скачок ЭДС приводит к пробою транзисторных ключей, бесконтактных датчиков, слаботочных коммутирующих элементов и другим нежелательным эффектам в схемах управления.

Рисунок 9 — ЭДС самоиндукции при выключении катушки с питанием 24 В

4. Методы и средства защиты от ЭДС самоиндукции

Для подавления ЭДС самоиндукции и предотвращения выхода из строя оборудования необходимо принимать специальные меры. Для подавления пиков напряжения на катушке во время выключения, необходимо параллельно катушке включить в схему диод (для постоянного напряжения) или варистор (для переменного напряжения). ЭДС самоиндукции будет ограничиваться этими элементами, тем самым они будут обеспечивать защиту схемы.

Диод включается параллельно катушке против напряжения питания (рисунок 10). Таким образом, в установившемся режиме он не оказывает никакого воздействия на работу схемы. Однако при отключении питания на катушке возникает ЭДС самоиндукции, имеющая полярность, противоположную рабочему напряжению. Диод открывается и шунтирует катушку индуктивности.

а — включение диода в схему PNP

б — включение диода в схему NPN

Рисунок 10 — Схема включения диода для защиты от самоиндукции

Варистор также включается параллельно катушке (рисунок 11).

Рисунок 11 — Схема включения варистора для защиты от самоиндукции

При увеличении напряжения выше пороговой величины, сопротивление варистора резко уменьшается, шунтируя индуктивную нагрузку. Соответственно, при броске тока варистор быстро срабатывает и обеспечивает надежную защиту схемы.

На рисунке 12 изображен график напряжения во время включения и выключения индуктивной катушки с использованием защитного диода для напряжения 24 В.

Рисунок 12 — ЭДС самоиндукции с использованием диода

На графике видно, что использование защитных диодов сглаживает переходную характеристику напряжения.

Для защиты от ЭДС самоиндукции существует целый ряд готовых устройств. Их выбор зависит от применяемой катушки и типа напряжения питания. Для гашения ЭДС самоиндукции на катушках промежуточных реле используют модули FINDER серии 99 (рисунок 13):

Рисунок 13 — Защитный модуль Finder/99.02.9.024.99

99.02.0.230.98 Finder/ Модуль защитный(светодиод+варистор)~/=110…240

99.02.9.024.99 Finder/ Модуль защитный(светодиод+диод), =6…24В

Модули устанавливаются непосредственно на колодку реле, не требуют дополнительного изменения схемы управления.

В случае подключения катушек пускателей, либо катушек соленоидных клапанов, необходимо использовать защитные клеммники Klemsan серии WG-EKI (рисунок 14):

Рисунок 14 – Защитный клеммник WG-EKI

110 220 Клеммник WG-EKI с варистором (0,5…2,5 мм2, рабочее напряжение до 30В, рабочий ток до 10А)

110 040 Клеммник WG-EKI с защитным диодом (0,5…2,5 мм2, рабочее напряжение до 1000В, рабочий ток до 10А, ток диода 1А)

Клеммники позволяют осуществить подключение индуктивной катушки без дополнительного изменения схемы. Клеммник имеет два яруса, соединенных между собой защитным диодом либо варистором. Для осуществления защиты необходимо провести провода питания катушки через этот клеммник. При использовании клеммника с защитным диодом необходимо соблюдать полярность при подключении (рисунок 15).

Рисунок 15 — Схема подключения клеммника WG-EKI с защитным диодом

Заключение

В рамках данной статьи было рассмотрено явление самоиндукции, приведен теоретический расчет ЭДС и практическое подтверждение этого расчета. Применяя модули Finder серии 99 и клеммники Klemsan серии WG-EKI, можно избавиться от пагубного воздействия самоиндукции и сохранить целостность коммутирующих элементов цепей управления.

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Хоровец Г.Н.

Список использованной литературы:

1. Сивухин, Д.В. Общий курс физики. Электричество. Том III / Сивухин Д.В — М.: Наука, 1977. — 724.с.
2. Калашников, С.Г. Электричество / Калашников С.Г. — 6-е изд., стереот. — М.: Физматлит, 2003.-624.с.
3. Алексеев Н.И., Кравцов А.В. Лабораторный практикум по общей физике (электричество и магнетизм). Самоиндукция / Лицей No1580 при МГТУ им.
   Н.Э. Баумана, 2012. — 16 с.

Читайте также:

11.1. Опыты Фарадея. Индукционный ток. Правило Ленца.

Тема 11. ЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ.

11.1. Опыты Фарадея. Индукционный ток. Правило Ленца. 11.2. Величина ЭДС индукции.

11.3. Природа ЭДС индукции.

11.4. Циркуляция вектора напряжённости вихревого электрического поля.

11.5. Бетатрон.

11.6. Токи Фуко.

11.7. Скин-эффект.

Смомента открытия связи магнитного поля с током (что является подтверждением симметрии законов природы), делались многочисленные попытки получить ток с помощью магнитного поля. Задача была решена Майклом Фарадеем в 1831г. (Американец Джозеф Генри тоже открыл, но не успел опубликовать свои результаты. Ампер также претендовал на открытие, но не смог представить свои результаты).

ФАРАДЕЙ Майкл (1791 – 1867) – знаменитый английский физик. Исследования в области электричества, магнетизма, магнитооптики, электрохимии. Создал лабораторную модель электродвигателя. Открыл экстротоки при замыкании и размыкании цепи и установил их направление. Открыл законы электролиза, первый ввел понятия поля и диэлектрической проницаемости, в 1845 употребил термин «магнитное поле».

Кроме всего прочего М. Фарадей открыл явления диа и парамагнетизма. Он установил, что все материалы в магнитном поле ведут себя по-разному: ориентируются по полю (пара и ферромагнетики) или поперек

поля – диамагнетики.

Из школьного курса физики опыты Фарадея хорошо известны: катушка и постоянный магнит (Рис.11.1)

Рис. 11.1 Рис. 11.2

Если подносить магнит к катушке или наоборот, то в катушке возникнет электрический ток. Тоже самое с двумя близко расположенными катушками: если к одной из катушек подключить источник переменного тока, то в другой так же возникнет переменный ток

(Рис.11.2), но лучше всего этот эффект проявляется, если две катушки соединить сердечником (Рис.11.3).

Рис. 11.3

По определению Фарадея общим для этих опытов является то, что: если поток

вектора индукции, пронизывающий замкнутый, проводящий контур меняется, то в контуре возникает электрический ток.

Это явление называют явлением электромагнитной индукции, а ток – индукционным. При этом, явление совершенно не зависит от способа изменения потока вектора магнитной индукции.

Итак, получается, что движущиеся заряды (ток) создают магнитное поле, а движущееся магнитное поле создает (вихревое) электрическое поле и, собственно индукционный ток.

Для каждого конкретного случая Фарадей указывал направление индукционного тока. В 1833 г. Ленц установил общее правило нахождения направления тока:

индукционный ток всегда направлен так, что магнитное поле этого тока препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток. Это утверждение носит название правило Ленца.

Заполнение всего пространства однородным магнетиком приводит при прочих равных условиях к увеличению индукции в µ раз. Этот факт подтверждает то, что

индукционный ток обусловлен изменением потока вектора магнитной индукции B , а не потока вектора напряженности H .

11.2. Величина ЭДС индукции.

Для создания тока в цепи необходимо наличие электродвижущей силы. Поэтому явление электромагнитной индукции свидетельствует о том, что при изменении магнитного потока в контуре возникает электродвижущая сила индукции Ei . Наша

задача, используя законы сохранения энергии, найти величину Ei и выяснить ее

природу.

Рассмотрим перемещение подвижного участка 1 – 2 контура с током в магнитном поле

B (Рис. 11.4).

Рис. 11.4

Пусть сначала магнитное поле B отсутствует. Батарея с ЭДС равной E0 создает

ток I0. За время dt, батарея совершает работу

dA = E·I0 dt (11.2.1)

– эта работа будет переходить в тепло которое можно найти по закону Джоуля-Ленца:

Q = dA = E0 I0·dt = I02·Rdt,

здесь I0= ER0 , R-полное сопротивление всего контура.

Поместим контур в однородное магнитное поле с индукцией B . Линии B || n и связаны с направлением тока правилом буравчика. Поток Ф, сцепленный с контуром – положителен. r

Каждый элемент контура испытывает механическую силу dF . Подвижная сторона рамки будет испытывать силу F0 . Под действием этой силы участок 1 – 2

будет перемещаться со скоростью υ = dx dt . При этом изменится и поток магнитной

индукции.

Тогда в результате электромагнитной индукции ток в контуре изменится и станет

результирующая). Эта сила за время dt произведет работу dA: dA = Fdx = IdФ.

Как и в случае, когда все элементы рамки неподвижны, источником работы является E0.

При неподвижном контуре эта работа сводилась только лишь к выделению тепла. В нашем случае тепло тоже будет выделяться, но уже в другом количестве, так как ток изменился. Кроме того, совершается механическая работа. Общая работа за время dt, равна:

Полученное выражение мы вправе рассматривать как закон Ома для контура, в котором кроме источника E0 действует Ei , которая равна:

107

индукции, пронизывающей этот контур.

Это выражение для ЭДС индукции контура является совершенно универсальным, не зависящим от способа изменения потока магнитной индукции и носит название

закон Фарадея.

Знак (-) – математическое выражение правила Ленца о направлении индукционного тока: индукционный ток всегда направлен так, чтобы своим полем

противодействовать изменению начального магнитного поля.

Направление индукционного тока и направление ddtФ связаны правилом буравчика (Рис. 11.5).

Рис. 11.5

Размерность ЭДС индукции: [Ei ]= [Ф[ ]]= B c = B. t c

Если контур состоит из нескольких витков, то надо пользоваться понятием

потокосцепления (полный магнитный поток):

Ψ = Ф·N,

где N – число витков. Итак, если

11.3. Природа ЭДС индукции.

Ответим на вопрос, что является причиной движения зарядов, причиной возникновения индукционного тока? Рассмотрим рисунок 11.6.

Рис. 11.6

1) Если перемещать проводник в однородном магнитном поле B , то под действием силы Лоренца, электроны будут отклоняться вниз, а положительные заряды вверх – возникает разность потенциалов. Это и будет Ei — сторонняя сила, под действием

которой течет ток. Как мы знаем, для положительных зарядов

Fл = q+[ B , vr ]; для электронов Fл = –e- [ B , v ].

2) Если проводник неподвижен, а изменяется магнитное поле, какая сила возбуждает индукционный ток в этом случае? Возьмем обыкновенный трансформатор (Рис.11.7).

Рис. 11.7

Как только мы замкнули цепь первичной обмотки, во вторичной обмотке сразу возникает ток. Но ведь сила Лоренца здесь ни причем, ведь она действует на движущиеся заряды, а они в начале покоились (находились в тепловом движении – хаотическом, а здесь нужно направленное движение).

Ответ был дан Дж. Максвеллом в 1860 г.: всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле (Е’). Оно и является причиной возникновения индукционного тока в проводнике. То есть Е’ возникает только при наличии переменного магнитного поля (на постоянном токе трансформатор не работает).

Сущность явления электромагнитной индукции совсем не в появлении индукционного тока (ток появляется тогда, когда есть заряды и замкнута цепь), а в возникновении вихревого электрического поля (не только в проводнике, но и в окружающем пространстве, в вакууме).

Это поле имеет совершенно иную структуру, нежели поле, создаваемое зарядами. Так как оно не создается зарядами, то силовые линии не могут начинаться и заканчиваться на зарядах, как это было у нас в электростатике. Это поле вихревое, силовые линии его замкнуты.

Раз это поле перемещает заряды, следовательно, оно обладает силой. Введем

вектор напряженности вихревого электрического поля E’ . Сила с которой это поле действует на заряд

F’ = qE’ .

Но когда заряд движется в магнитном поле, на него действует сила Лоренца

Индукционный нагреватель для лабораторий и магазинов

В сообщении объясняется, как сделать небольшую самодельную цепь индукционного нагревателя для лабораторий и магазинов для выполнения небольших нагревательных работ, таких как плавление украшений или кипячение небольшого количества жидкостей с помощью электричества или батареи. Автор: г-н Суни и г-н Наим

1. Цели и требования схемы
2. Наша задача состоит в том, чтобы создать индукционную цепь для использования от 12 В до 24 В с плоской спиралью, в которой можно довести до кипения пол литра воды. как можно меньше времени.
3. Основная цель — заставить индукционную цепь работать, но есть и другие проблемы, которые описаны ниже.
4. Емкость, в которой должна кипеть вода, изготовлена ​​из нержавеющей стали с двойными стенками и изолирована, а расстояние между внешней и внутренней емкостью, где работает индукция, составляет около 5-7 мм.
5. Мы выбрали индукцию, чтобы защитить электронные компоненты от тепла обычного спирального нагревателя, что возможно, когда резервуар изолирован.
6. Внешний контейнер имеет диаметр Ø 70 мм, а пространство для электронных компонентов имеет высоту 20 мм, поэтому еще одна проблема — посмотреть, есть ли у нас место для компонентов.
7. К источнику питания подключен переключатель наклона, который отключает питание индукционной петли в случае наклона контейнера на 15 градусов и более. Когда питание индукционной цепи прерывается, включается звуковой зуммер.
8. Далее к индукционной петле подключаются два термостата.Один термостат, который отключает питание индукционной цепи, когда вода достигает точки кипения, и другой термостат, который поддерживает температуру воды около 60 градусов — не знаю, потребуется ли для этого программируемая схема. Я также хотел бы знать, есть ли в наличии инфракрасные термостаты.
9. Я знаю, что сразу много, но, как уже упоминалось, основная цель — заставить индукционную цепь работать. Можно ли прислать нам список необходимых компонентов и схему электрической схемы.
10. Будем рады услышать от вас!
11. С уважением, Суни Кристиансен
12. Привет, сэр, мне нужна электрическая схема индукционного нагревателя для нашего магазина, у нас есть магазин серебряных украшений
13. , поэтому я хочу плавить серебро, а иногда и золото, но если вы отправите небольшую схему с бестрансформаторным источником питания, который будет будь добр ко мне.
14. Я видел в Интернете очень маленький проект по индукционному нагревателю, но я не могу найти блок питания без тензодатчика, вы можете мне помочь, если вы отправите и проект индукционного нагревателя, и его источник питания бестрансформаторный

Дизайн

В одном из предыдущих постов мы узнали базовый метод проектирования индивидуальной схемы индукционного нагревателя путем оптимизации резонанса цепи резервуара LC, здесь мы собираемся применить ту же концепцию и посмотреть, как предложенная самодельная схема индукционного нагревателя может быть построена для использования в лабораториях и ювелирных магазинах.

На следующем рисунке показана стандартная конструкция индукционного нагревателя, которую пользователь может настроить в соответствии с его индивидуальными предпочтениями.

Принципиальная схема

Работа схемы

Вся схема сконфигурирована на основе популярной полномостовой ИС IRS2453, которая действительно делает проектирование полномостовых инверторов чрезвычайно простым и надежным. Здесь мы используем эту ИС для создания цепи инвертора индукционного нагревателя постоянного тока в постоянный.

Как видно из конструкции, в ИС используется не более 4 N-канальных МОП-транзисторов для реализации полной мостовой топологии инвертора, кроме того, ИС включает в себя встроенный генератор и сеть самонастройки, что обеспечивает чрезвычайно компактную конструкцию схемы инвертора. .

Частоту генератора можно регулировать, изменяя компоненты Ct и Rt.

Н-мост МОП-транзистора нагружается контуром LC-резервуара с использованием бифилярной катушки, которая образует индукционную рабочую катушку вместе с несколькими параллельными конденсаторами.

Микросхема также включает распиновку для отключения, которую можно использовать для отключения ИС и всей схемы в случае катастрофических обстоятельств.

Здесь мы использовали сеть ограничителя тока на транзисторе BC547 и сконфигурировали ее с выводом SD IC для обеспечения безопасной реализации схемы с управляемым током.С такой компоновкой пользователь может свободно экспериментировать со схемой, не опасаясь сжечь силовые устройства во время различных операций оптимизации.

Как обсуждалось в одной из предыдущих статей, оптимизация резонанса рабочей катушки становится ключевым моментом для любой цепи индукционного нагревателя, и здесь мы также следим за точной настройкой частоты, чтобы обеспечить наиболее благоприятный резонанс для наших индукционный нагреватель LC цепи.

Не имеет значения, имеет ли рабочая катушка форму спиральной бифилярной катушки или цилиндрической спиральной обмотки, до тех пор, пока резонанс правильно согласован, можно ожидать, что результат будет оптимальным для выбранной конструкции.

Как рассчитать резонансную частоту

Резонансную частоту для контура резервуара LC можно рассчитать по формуле:

F = 1/ 2π x √LC Где F — частота , L — индуктивность катушки (со вставленной магнитной нагрузкой), а C — конденсатор, подключенный параллельно катушке. Обязательно укажите значение L в Генри и C в Фараде . В качестве альтернативы вы также можете использовать это программное обеспечение для расчета резонанса для определения значений различных параметров в конструкции .

Значение F может быть выбрано произвольно, например, мы можем предположить, что оно составляет 50 кГц, затем L можно определить путем измерения индуктивности рабочей катушки, и, наконец, значение C можно найти, используя формулу выше , или указанное программное обеспечение калькулятора.

При измерении индуктивности L убедитесь, что ферромагнитная нагрузка прикреплена к рабочей катушке, а конденсаторы отключены.

Выбор конденсатора

Поскольку предлагаемый индукционный нагреватель для лабораторных работ или плавления украшений может потребовать значительного количества тока, конденсатор должен быть рассчитан на работу с высокой частотой тока.

Чтобы решить эту проблему, нам, возможно, придется использовать несколько конденсаторов параллельно и убедиться, что конечное значение параллельной комбинации равно расчетному значению. Например, если рассчитанное значение составляет 0,1 мкФ, и если вы решили использовать 10 конденсаторов параллельно, тогда значение каждого конденсатора должно быть около 0,01 мкФ и так далее.

Выбор резистора ограничителя тока Rx

Rx можно просто рассчитать по формуле:

Rx = 0.7 / Максимальный ток

Здесь максимальный ток означает максимальный ток, который может быть допустим для рабочей катушки или нагрузки без повреждения МОП-транзисторов и для оптимального нагрева нагрузки.

Например, если оптимальный ток нагрева нагрузки определен как 10 ампер, то Rx может быть рассчитан и рассчитан для ограничения всего, что выше этого тока, и МОП-транзисторы должны быть выбраны для работы с током свыше 15 ампер.

Все это может потребовать некоторых экспериментов, и Rx можно сначала поддерживать на более высоком уровне, а затем постепенно снижать, пока не будет достигнута нужная эффективность.

Охлаждение рабочей катушки.

Рабочий змеевик может быть построен с использованием полой латунной трубки или медной трубки и охлажден путем прокачки водопроводной воды через нее, или, в качестве альтернативы, может быть использован охлаждающий вентилятор чуть ниже змеевика для отвода тепла от змеевика из обратный конец корпуса. Пользователь также может попробовать другие подходящие методы.

Источник питания

Блок питания, необходимый для описанного выше индукционного нагревателя для лабораторий и магазинов, может быть построен с использованием трансформатора 20 А, 12 В и выпрямлением выходного сигнала с помощью мостового выпрямителя на 30 А и конденсатора 10 000 мкФ / 35 В.

Бестрансформаторный источник питания может не подходить для индукционного нагревателя, поскольку для этого потребуется схема SMPS на 20 А, что может быть чрезвычайно дорогостоящим.

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Что такое закон индукции Фарадея?

Закон индукции Фарадея описывает, как электрический ток создает магнитное поле и, наоборот, как изменяющееся магнитное поле генерирует электрический ток в проводнике. Английский физик Майкл Фарадей получил признание за открытие магнитной индукции в 1830 году; однако, по данным Техасского университета, американский физик Джозеф Генри независимо сделал то же самое открытие примерно в то же время.

Значение открытия Фарадея невозможно переоценить.Магнитная индукция позволяет создавать электродвигатели, генераторы и трансформаторы, которые составляют основу современных технологий. Понимая и используя индукцию, мы получаем электрическую сеть и многие вещи, которые мы к ней подключаем.

Позже закон Фарадея был включен в более полные уравнения Максвелла, по словам Майкла Дубсона, профессора физики в Университете Колорадо в Боулдере. Уравнения Максвелла были разработаны шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом, чтобы объяснить взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, по сути объединив их в единую электромагнитную силу и описав электромагнитные волны, из которых состоят радиоволны, видимый свет и рентгеновские лучи.

Электричество

Согласно Рочестерскому технологическому институту, электрический заряд — это фундаментальное свойство материи. Хотя трудно описать, что это на самом деле, мы хорошо знакомы с тем, как он ведет себя и взаимодействует с другими зарядами и полями. По словам Серифа Урана, профессора физики в Питтсбургском государственном университете, электрическое поле от локализованного точечного заряда относительно просто. Он описывает ее как излучающуюся одинаково во всех направлениях, как свет от голой лампочки, и уменьшающуюся в силе как обратный квадрат расстояния (1/ r ² ) в соответствии с законом Кулона.Когда вы отодвигаетесь вдвое дальше, напряженность поля уменьшается до одной четвертой, а когда вы удаляетесь в три раза дальше, она уменьшается до одной девятой.

Протоны имеют положительный заряд, а электроны — отрицательный. Однако протоны в основном иммобилизованы внутри атомных ядер, поэтому перенос заряда из одного места в другое выполняют электроны. Электроны в проводящем материале, таком как металл, в значительной степени могут свободно перемещаться от одного атома к другому по своим зонам проводимости, которые являются высшими электронными орбитами.Достаточная электродвижущая сила (ЭДС) или напряжение вызывает дисбаланс заряда, который может заставить электроны перемещаться по проводнику из области с более отрицательным зарядом в область с более положительным зарядом. Это движение мы называем электрическим током.

Магнетизм

Чтобы понять закон индукции Фарадея, важно иметь базовые представления о магнитных полях. По сравнению с электрическим полем магнитное поле более сложное. По данным Государственного университета Сан-Хосе, хотя положительные и отрицательные электрические заряды могут существовать отдельно, магнитные полюса всегда приходят парами — северный и южный.Как правило, магниты всех размеров — от субатомных частиц до магнитов промышленных размеров до планет и звезд — являются диполями, то есть у каждого из них есть два полюса. Мы называем эти полюса северным и южным по направлению, в котором указывают стрелки компаса. Интересно, что поскольку противоположные полюса притягиваются и, как полюса, отталкиваются, северный магнитный полюс Земли на самом деле является южным магнитным полюсом, потому что он притягивает северные полюса стрелок компаса.

Магнитное поле часто изображают в виде линий магнитного потока.В случае стержневого магнита силовые линии выходят из северного полюса и изгибаются, чтобы снова войти в южный полюс. В этой модели количество силовых линий, проходящих через данную поверхность в пространстве, представляет собой плотность потока или напряженность поля. Однако следует отметить, что это только модель. Магнитное поле гладкое и непрерывное и фактически не состоит из дискретных линий.

Силовые линии магнитного поля от стержневого магнита. (Изображение предоставлено snapgalleria Shutterstock)

Магнитное поле Земли создает огромный магнитный поток, но он рассредоточен по огромному пространству.Следовательно, через данную область проходит только небольшое количество потока, что приводит к относительно слабому полю. Для сравнения, магнитный поток от магнита-холодильника крошечный по сравнению с магнитным потоком Земли, но его сила поля во много раз сильнее на близком расстоянии, где его силовые линии гораздо плотнее упакованы. Однако по мере удаления поле быстро становится намного слабее.

Индукция

Если пропустить через провод электрический ток, вокруг него возникнет магнитное поле.Направление этого магнитного поля можно определить по правилу правой руки. По данным физического факультета Университета штата Буффало в Нью-Йорке, если вы вытянете большой палец и согнете пальцы правой руки, ваш большой палец будет указывать в положительном направлении тока, а пальцы согнуты в северном направлении магнитного поля. .

Правило левой и правой руки для магнитного поля, вызванного током в прямом проводе. (Изображение предоставлено Фуадом А. Саадом Shutterstock)

Если вы согнете провод в петлю, силовые линии магнитного поля согнутся вместе с ним, образуя тороид или форму пончика.В этом случае ваш большой палец указывает на северное направление магнитного поля, выходящего из центра петли, а ваши пальцы будут указывать в положительном направлении тока в петле.

В круговой петле с током: (а) правило правой руки определяет направление магнитного поля внутри и снаружи петли. (б) Более подробное отображение поля, подобное полю стержневого магнита. (Изображение предоставлено OpenStax)

Если мы пропустим ток через проволочную петлю в магнитном поле, взаимодействие этих магнитных полей вызовет скручивающую силу или крутящий момент в петле, заставляя ее вращаться, согласно данным Рочестерского института. Технологии.Однако он будет вращаться только до тех пор, пока магнитные поля не выровняются. Если мы хотим, чтобы петля продолжала вращаться, мы должны изменить направление тока, что изменит направление магнитного поля петли. Затем петля повернется на 180 градусов, пока ее поле не выровняется в другом направлении. Это основа электродвигателя.

И наоборот, если мы вращаем проволочную петлю в магнитном поле, поле вызовет электрический ток в проволоке. Направление тока меняется каждые пол-оборота, создавая переменный ток.Это основа электрогенератора. Здесь следует отметить, что это не движение провода, а скорее размыкание и замыкание петли по отношению к направлению поля, которое индуцирует ток. Когда петля обращена лицом к полю, через петлю проходит максимальное количество магнитного потока. Однако, когда петля повернута ребром к полю, силовые линии не проходят через петлю. Именно это изменение количества потока, проходящего через контур, вызывает ток.

Еще один эксперимент, который мы можем провести, — сформировать из провода петлю и подключить концы к чувствительному измерителю тока или гальванометру.Если затем протолкнуть стержневой магнит через петлю, стрелка гальванометра переместится, указывая на индуцированный ток. Однако, как только мы останавливаем движение магнита, ток возвращается к нулю. Поле от магнита будет индуцировать ток только тогда, когда он увеличивается или уменьшается. Если мы вытащим магнит обратно, он снова вызовет ток в проводе, но на этот раз он будет в противоположном направлении.

Магнит в проволочной петле, подключенной к гальванометру. (Изображение предоставлено: Фуад А.Saad Shutterstock)

Если бы мы включили в цепь лампочку, она рассеивала бы электрическую энергию в виде света и тепла, и мы бы чувствовали сопротивление движению магнита, когда мы перемещали его внутрь и из контура. . Чтобы переместить магнит, мы должны совершить работу, эквивалентную энергии, используемой лампочкой.

В еще одном эксперименте мы могли бы построить две проволочные петли, соединить концы одной с батареей с помощью переключателя и подключить концы другой петли к гальванометру.Если мы поместим две петли близко друг к другу, лицом к лицу, и включим питание первой петли, гальванометр, подключенный ко второй петле, покажет индуцированный ток, а затем быстро вернется к нулю.

Здесь происходит то, что ток в первом контуре создает магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует ток во втором контуре, но только на мгновение, когда магнитное поле изменяется. Когда вы выключите переключатель, счетчик на мгновение отклонится в противоположном направлении.Это еще один признак того, что ток индуцирует изменение интенсивности магнитного поля, а не его сила или движение.

Это объясняется тем, что магнитное поле заставляет электроны в проводнике двигаться. Это движение называется электрическим током. В конце концов, однако, электроны достигают точки, в которой они находятся в равновесии с полем, и в этой точке они перестают двигаться. Затем, когда поле снимается или выключается, электроны возвращаются в свое исходное положение, создавая ток в противоположном направлении.

В отличие от гравитационного или электрического поля, магнитное дипольное поле представляет собой более сложную трехмерную структуру, сила и направление которой изменяется в зависимости от места измерения, поэтому для ее полного описания требуется расчет. Однако мы можем описать упрощенный случай однородного магнитного поля — например, очень маленькую часть очень большого поля — как Φ B = BA , где Φ B — абсолютное значение магнитного потока. , B, — напряженность поля, а A, — определенная область, через которую проходит поле.Наоборот, в этом случае напряженность магнитного поля — это поток на единицу площади, или B = Φ B / A .

Закон Фарадея

Теперь, когда у нас есть базовое понимание магнитного поля, мы готовы определить закон индукции Фарадея. В нем говорится, что индуцированное напряжение в цепи пропорционально скорости изменения во времени магнитного потока, проходящего через эту цепь. Другими словами, чем быстрее изменяется магнитное поле, тем больше будет напряжение в цепи.Направление изменения магнитного поля определяет направление тока.

Увеличить напряжение можно за счет увеличения количества витков в цепи. Индуцированное напряжение в катушке с двумя петлями будет вдвое больше, чем с одной петлей, а с тремя петлями — в три раза. Вот почему настоящие двигатели и генераторы обычно имеют большое количество катушек.

Теоретически моторы и генераторы одинаковые. Если вы включите двигатель, он будет вырабатывать электричество, а подача напряжения на генератор заставит его вращаться.Однако большинство реальных двигателей и генераторов оптимизированы только для одной функции.

Трансформаторы

Еще одним важным приложением закона индукции Фарадея является трансформатор, изобретенный Николой Тесла. В этом устройстве переменный ток, который меняет направление много раз в секунду, проходит через катушку, намотанную вокруг магнитного сердечника. Это создает изменяющееся магнитное поле в сердечнике, которое, в свою очередь, индуцирует ток во второй катушке, намотанной вокруг другой части того же магнитного сердечника.

Схема трансформатора (Изображение предоставлено photoiconix Shutterstock)

Отношение числа витков в катушках определяет соотношение напряжения между входным и выходным током. Например, если мы возьмем трансформатор со 100 витками на входе и 50 витками на выходе, и введем переменный ток при 220 вольт, выход будет 110 вольт. Согласно Hyperphysics, трансформатор не может увеличивать мощность, которая является произведением напряжения и тока, поэтому, если напряжение повышается, ток пропорционально уменьшается, и наоборот.В нашем примере входное напряжение 220 В при 10 А или 2200 Вт даст выходное напряжение 110 В при 20 А, опять же 2200 Вт. На практике трансформаторы никогда не бывают идеально эффективными, но, по данным Техасского университета, потери мощности хорошо спроектированного трансформатора обычно составляют всего несколько процентов.

Трансформаторы делают возможной электрическую сеть, от которой мы зависим для нашего промышленного и технологического общества. Линии электропередачи по пересеченной местности работают под напряжением в сотни тысяч вольт, чтобы передавать больше энергии в пределах допустимого для проводов тока.Это напряжение многократно понижается с помощью трансформаторов на распределительных подстанциях, пока оно не достигнет вашего дома, где оно, наконец, понижается до 220 и 110 вольт, которые могут запустить вашу электрическую плиту и компьютер.

Дополнительные ресурсы

.Часто задаваемые вопросы по индукционной плите

— более 152 вопросов и ответов

FYI : Некоторые из приведенных ниже ссылок являются партнерскими ссылками, то есть без дополнительных затрат для вас мы получаем комиссию, если вы переходите по ссылке и покупаете.

Да, безусловно, эти индукционные варочные панели — самые безопасные кухонные приборы, которые вы когда-либо использовали.

Эти варочные панели безопасны благодаря тому факту, что поверхность для приготовления пищи никогда не нагревается, а только сковорода, и это возможно благодаря электромагнитным полям, создаваемым индукционными варочными панелями.

Верите вы или нет, но вы можете сэкономить энергию с помощью индукционной варочной панели; нет лишнего тепла, так как тепло не выходит из горелки вокруг кастрюли.

Индукционные варочные панели энергоэффективны, поскольку они используют до 90% электроэнергии, преобразуемой в тепло, в то время как газовые варочные панели теряют до 60% тепла для приготовления пищи, а это означает, что эффективность этих приборов составляет всего 40%.

Да, индукционные варочные панели легко чистить, потому что продукты или жидкость не проливаются на варочную панель; как вы уже знаете, нагревается только та часть прибора, которая контактирует с кастрюлей или сковородой.Чтобы индукционная варочная панель всегда выглядела великолепно и работала, вам следует регулярно чистить ее.

Индукционные варочные панели используют не электричество напрямую, а электромагнетизм для приготовления пищи.

Это можно объяснить тем, что при включении устройства через катушку протекает переменный ток, который может создавать невидимое магнитное поле.

Пока индукционные варочные панели используют электромагнетизм и на конфорке нет посуды и не выделяется тепло, такие приборы безопасны для прикосновения, они не нагреваются.

С индукционными варочными панелями готовить так просто и безопасно, и, конечно же, вам больше ничего не понадобится.

Индукционная варочная панель создает электромагнитные волны, но это не означает, что она может причинить вред здоровью человека.

Уровень излучаемого излучения очень низкий, и, поскольку эти варочные панели не выделяют тепло, нет возможности выделять CO, CO2 или сжигать O2.

Итак, если есть какой-либо негативный эффект от индукционной варочной панели, он незначителен.

Индукционные варочные панели лучше газовых, потому что, в первую очередь, индукционные приборы безопасны (газовые варочные панели являются источником огня

.

Потребляет ли индукционная плита больше электроэнергии?

Одним из основных преимуществ использования индукционных варочных панелей (по сравнению с газовыми или электрическими) является то, что они более энергоэффективны.

Учитывая, что индукция работает, только когда на нее помещена посуда, и использует механизм электромагнитной индукции для выработки тепла, в конечном итоге она оказывается намного дешевле в эксплуатации, чем другие методы приготовления.

Принимая во внимание стремительные соревнования по улову в мире варочных панелей, производители индукционных плит идут в ногу с тенденциями и требованиями.Если говорить о текущем сценарии, большинство индукционных варочных панелей совместимы со стандартным напряжением питания.

Будучи заветным и популярным устройством для приготовления пищи, индукционные варочные панели обеспечивают отличный контроль температуры и мощности, а также высокую эффективность.

Переходя к вопросу о , потребляет ли индукционная варочная панель больше электроэнергии, нет. . Индукционная варочная панель не потребляет больше электроэнергии и намного более энергоэффективна, чем газовая или электрическая варочная панель.При индукционной варке 85-90% произведенной тепловой энергии используется для приготовления .

По сравнению с газовой плитой или электрическими варочными панелями, только 65-70% тепла используется для приготовления пищи. Это делает индукционное приготовление намного более энергоэффективным.

Если вы ищете энергоэффективную индукционную варочную панель, я предлагаю проверить индукционную варочную панель Max Burton . Это компактная и эффективная индукционная плита с функцией безопасности автоматического отключения.

Почему индукционным варочным панелям требуется меньше электроэнергии

Индукционная варочная панель работает по принципу электромагнетизма. Он использует электричество для создания магнитного поля. Это магнитное поле индуцирует ток внутри кастрюль и сковородок, используемых для приготовления пищи. Таким образом, электричество не используется непосредственно для приготовления пищи.

Во-вторых, индукционная плита быстрее готовит пищу. Более быстрое приготовление снижает потребление электроэнергии

Поскольку он чувствителен к температуре и мощности, он остывает при отключении индукции.Снова снижается потребление электроэнергии.

Индукционные варочные панели оснащены интеллектуальными технологиями. Он автоматически отключает электропитание, если не обнаруживает посуду или пустую посуду. Он также отключает питание, если пища готовится на высокой мощности в течение длительного времени.

В 2014 году независимая некоммерческая организация «Исследовательский институт электроэнергетики» (EPRI) провела техническую оценку индукционного приготовления пищи. Выяснилось, что индукционное приготовление пищи очень эффективно независимо от размера посуды, используемой поверх нее.КПД составил 76%.

Сколько электроэнергии потребляет индукция?

Чтобы понять, сколько электроэнергии потребляет индукция, давайте рассмотрим примеры. Предположительно ваша индукция использует максимальную мощность 2000 Вт (2 киловатта). Теперь 1 единица электроэнергии основана на количестве киловатт, потребляемых в час.

Использование максимальной мощности 2000 Вт в течение одного часа приведет к потреблению 2 единиц электроэнергии.

Формула дневного потребления энергии:

Мощность, умноженная на Количество часов, используемых в день, разделенное на 1000.

Обратите внимание, что 2000 Вт — это максимальная мощность, и для ежедневного приготовления пищи такая мощность обычно не нужна. Индукционная варочная панель поставляется с регулятором, который позволяет потребителю изменять мощность приготовления в соответствии с его / ее комфортом.

Теперь максимальное время приготовления обычно составляет 2 часа (утром, днем ​​и вечером).

Для оценки годового потребления энергии используйте эту формулу:

Суточное потребление киловатт-часов, умноженное на количество дней в году = годовое потребление энергии

Чтобы найти годовые затраты на проведение индукции, используйте эту формулу:

Годовое потребление энергии, умноженное на тариф за киловатт-час, = годовые затраты на запуск индукционной установки

В качестве альтернативы вы можете приобрести мониторы потребления электроэнергии.Они могут измерить потребление электроэнергии любым устройством, работающим от 120 В. Для этого просто подключите монитор к электрической розетке, в которой используется индукция, а затем подключите индукцию к монитору.

Для измерения энергопотребления прибора на 240 В установите систему мониторинга энергопотребления всего дома. Он предоставит вам подробные данные об энергопотреблении вашего дома.

Обратите внимание, что формула потребления электроэнергии включает продолжительность времени, используемую индукцией. Индукция довольно эффективно сокращает время приготовления, тем самым экономя электроэнергию.

Стоимость зависит от цен на электроэнергию

Средняя цена, которую люди платят в США за электричество, составляет 12 центов за киловатт-час. Но есть огромные различия от штата к штату.

Больше всего на Гавайях платят за электричество. Около 33 центов за киловатт-час. В Айдахо самая низкая цена. Около 8 центов за киловатт-час. Чтобы узнать цену за киловатт-час в вашем штате, посмотрите список здесь.

Использование электроэнергии индукционной варочной панелью, использующей, скажем, 1500 Вт в течение двух часов каждый день при 10 центах за кВт · ч, даст 0.1500 — стоимость в час, 0,3000 — стоимость в день, 109,51 — стоимость в год и 3 кВт / ч в день.

Аргументы, поддерживающие индукцию

Индукционная готовка на рынке варочных панелей благодаря быстрому приготовлению и равномерному распределению тепла обеспечивает высокую эффективность использования энергии. Он не только оснащен хорошим контролем мощности и температуры, но и не теряет тепло, так как остывает очень быстро.

Недостаточное питание и подача напряжения могут повлиять на его работу.Но кроме этого, нечего бояться увеличения потребления электроэнергии.

Почти все индукторы снабжены наклейками с информацией о том, сколько кВтч будет потребляться при максимальной мощности.

Другой тест, проведенный в поддержку более высокой эффективности индукции, показал, что индукционная плита действительно экономила электроэнергию за счет минимальных потерь тепла. На классической плите 5 литров воды закипело за полчаса. Индукция же заняла 5,5 минут.

Электрические требования индукции

Каждая компания-производитель строит свои индукционные устройства в соответствии со стандартами страны, в которой они ведут бизнес. Для индукционной горелки мощностью 1800 Вт требуется 15 ампер. Если вы выбираете модель с четырьмя-пятью горелками, потребуется 40-50 ампер.

В Америке стандарт от 100 до 120 вольт. Идеальное требование — 50-60 Гц. многие варочные панели поставляются с напряжением 120 В. Если, однако, вы приобретаете индукционную систему с требованиями к напряжению 220–230 В, используйте ее в штатах, установив трехпроводную двухфазную проводку.

   Связанная статья  : Требуется ли трехфазное питание для индукционной варочной панели? 

Сводка

Индукционным варочным панелям требуется электричество для создания магнитного поля. Затем это магнитное поле проникает внутрь посуды для приготовления пищи и генерирует ток, благодаря которому вырабатывается тепло и готовится еда. Каждая варочная панель имеет свои электрические требования.

Однако электрические требования не превышают стандартное электрическое напряжение, если только вы не приобретете действительно дорогую индукцию высокого класса.

Из-за меньшего количества времени, затрачиваемого на приготовление пищи, и минимальных потерь тепловой энергии, электричество, затрачиваемое на индукцию для приготовления пищи, является номинальным, и беспокоиться не о чем.

Плюсы использования индукции намного перевешивают минусы. Эта потрясающая технология приготовления пищи стоит того, чтобы потратить на нее немного электричества. Вся остальная бытовая техника подождет.

К индукции нужно время, чтобы привыкнуть. Будучи принятым, он вскоре покоряет сердца. Этот высокоэффективный гаджет также оснащен датчиками для экономии энергии и автоматического отключения в случае возникновения каких-либо проблем.Он дает полную свободу выполнять несколько задач одновременно, пока готовит за вас.

Вам также могут понравиться следующие статьи:

.