Kearuhan mencirikan sifat unsur-unsur litar elektrik untuk mengumpul tenaga medan magnet. Ia juga merupakan ukuran hubungan antara arus dan medan magnet. Ia juga dibandingkan dengan inersia elektrik - sama seperti jisim dengan ukuran inersia badan mekanikal.
Kandungan
Fenomena induksi diri
Sekiranya arus yang mengalir melalui litar pengalir berubah magnitud, maka fenomena aruhan kendiri berlaku. Dalam kes ini, fluks magnet melalui litar berubah, dan emf muncul pada terminal gelung semasa, dipanggil emf aruhan kendiri. EMF ini bertentangan dengan arah arus dan sama dengan:
ε=-∆F/∆t=-L*(∆I/∆t)
Adalah jelas bahawa EMF aruhan diri adalah sama dengan kadar perubahan fluks magnet yang disebabkan oleh perubahan arus yang mengalir melalui litar, dan juga berkadar dengan kadar perubahan arus. Pekali perkadaran antara EMF aruhan diri dan kadar perubahan arus dipanggil aruhan dan dilambangkan dengan L. Nilai ini sentiasa positif, dan mempunyai unit SI 1 Henry (1 H). Pecahan pecahan juga digunakan - millihenry dan microhenry. Kita boleh bercakap tentang induktansi 1 Henry jika perubahan arus sebanyak 1 ampere menyebabkan EMF aruhan sendiri sebanyak 1 Volt. Bukan sahaja litar mempunyai induktansi, tetapi juga konduktor yang berasingan, serta gegelung, yang boleh diwakili sebagai satu set litar bersambung siri.
Kearuhan menyimpan tenaga, yang boleh dikira sebagai W=L*I2/2, di mana:
- W—tenaga, J;
- L – kearuhan, H;
- I ialah arus dalam gegelung, A.
Dan di sini tenaga adalah berkadar terus dengan kearuhan gegelung.
Penting! Dalam kejuruteraan, induktansi juga merupakan peranti di mana medan elektrik disimpan. Elemen sebenar yang paling hampir dengan definisi sedemikian ialah induktor.
Formula umum untuk mengira kearuhan gegelung fizikal mempunyai bentuk yang kompleks dan menyusahkan untuk pengiraan praktikal. Adalah berguna untuk diingat bahawa induktansi adalah berkadar dengan bilangan lilitan, diameter gegelung dan bergantung pada bentuk geometri. Juga, induktansi dipengaruhi oleh kebolehtelapan magnet teras di mana penggulungan terletak, tetapi arus yang mengalir melalui selekoh tidak terjejas. Untuk mengira induktansi, setiap kali anda perlu merujuk kepada formula di atas untuk reka bentuk tertentu. Jadi, untuk gegelung silinder, ciri utamanya dikira dengan formula:
L=μ*μ*(N2*S/l),
di mana:
- μ ialah kebolehtelapan magnet relatif teras gegelung;
- μ – pemalar magnet, 1.26*10-6 H/m;
- N ialah bilangan lilitan;
- S ialah luas gegelung;
- l ialah panjang geometri gegelung.
Untuk mengira kearuhan bagi gegelung silinder dan gegelung bentuk lain, lebih baik menggunakan program kalkulator, termasuk kalkulator dalam talian.
Sambungan siri dan selari bagi induktor
Kearuhan boleh disambung secara bersiri atau selari, mendapatkan set dengan ciri-ciri baru.
Sambungan selari
Apabila gegelung disambung secara selari, voltan pada semua elemen adalah sama, dan arus (pembolehubah) diedarkan secara songsang dengan kearuhan unsur-unsur.
- U=U1=U2=U3;
- saya=saya1+Saya2+Saya3.
Jumlah kearuhan litar ditakrifkan sebagai 1/L=1/L1+1/L2+1/L3. Formula ini sah untuk sebarang bilangan elemen, dan untuk dua gegelung ia dipermudahkan kepada bentuk L=L1*L2/(L1+L2). Jelas sekali, kearuhan yang terhasil adalah kurang daripada kearuhan unsur dengan nilai terkecil.
sambungan bersiri
Dengan jenis sambungan ini, arus yang sama mengalir melalui litar yang terdiri daripada gegelung, dan voltan (pembolehubah!) Pada setiap komponen litar diagihkan mengikut perkadaran dengan kearuhan setiap elemen:
- U=U1+U2+U3;
- saya=saya1=I2=I3.
Jumlah kearuhan adalah sama dengan jumlah semua kearuhan, dan akan lebih besar daripada kearuhan unsur dengan nilai terbesar. Oleh itu, sambungan sedemikian digunakan jika perlu untuk mendapatkan peningkatan induktansi.
Penting! Apabila menyambungkan gegelung dalam bateri bersiri atau selari, formula pengiraan adalah betul hanya untuk kes di mana pengaruh bersama medan magnet unsur antara satu sama lain dikecualikan (perisai, jarak jauh, dsb.). Jika pengaruh wujud, maka jumlah nilai induktansi akan bergantung pada kedudukan relatif gegelung.
Beberapa isu praktikal dan reka bentuk induktor
Dalam amalan, pelbagai reka bentuk induktor digunakan. Bergantung pada tujuan dan bidang aplikasi, peranti boleh dibuat dalam pelbagai cara, tetapi kesan yang berlaku dalam gegelung sebenar mesti diambil kira.
Faktor kualiti induktor
Gegelung sebenar, sebagai tambahan kepada induktansi, mempunyai beberapa lagi parameter, dan salah satu yang paling penting ialah faktor kualiti. Nilai ini menentukan kerugian dalam gegelung dan bergantung kepada:
- kehilangan ohmik dalam wayar penggulungan (semakin besar rintangan, semakin rendah faktor kualiti);
- kehilangan dielektrik dalam penebat wayar dan bingkai penggulungan;
- kehilangan skrin;
- kerugian teras.
Semua kuantiti ini menentukan rintangan kehilangan, dan faktor kualiti ialah nilai tanpa dimensi sama dengan Q=ωL/Rloss, di mana:
- ω = 2*π*F - kekerapan bulat;
- L - kearuhan;
- ωL ialah tindak balas gegelung.
Kita boleh lebih kurang mengatakan bahawa faktor kualiti adalah sama dengan nisbah rintangan reaktif (induktif) kepada aktif. Di satu pihak, dengan peningkatan kekerapan, pengangka meningkat, tetapi pada masa yang sama, disebabkan oleh kesan kulit, rintangan kehilangan juga meningkat disebabkan oleh penurunan keratan rentas berguna wayar.
kesan skrin
Untuk mengurangkan pengaruh objek asing, serta medan elektrik dan magnet dan pengaruh bersama unsur melalui medan ini, gegelung (terutamanya yang berfrekuensi tinggi) sering diletakkan di dalam skrin. Sebagai tambahan kepada kesan yang berfaedah, perisai menyebabkan penurunan dalam faktor kualiti gegelung, penurunan dalam induktansinya dan peningkatan dalam kapasiti parasit. Lebih-lebih lagi, semakin dekat dinding skrin dengan lilitan gegelung, semakin tinggi kesan berbahaya. Oleh itu, gegelung terlindung hampir selalu dibuat dengan kemungkinan melaraskan parameter.
Kearuhan perapi
Dalam sesetengah kes, ia diperlukan untuk menetapkan nilai kearuhan dengan tepat di tapak selepas menyambungkan gegelung ke elemen litar lain, mengimbangi sisihan parameter semasa penalaan. Untuk ini, kaedah yang berbeza digunakan (menukar pili selekoh, dll.), Tetapi kaedah yang paling tepat dan lancar ialah penalaan dengan bantuan teras. Ia dibuat dalam bentuk rod berulir, yang boleh diskrukan masuk dan keluar di dalam bingkai, melaraskan kearuhan gegelung.
Kearuhan boleh ubah (variometer)
Di mana pelarasan pantas kearuhan atau gandingan induktif diperlukan, gegelung reka bentuk yang berbeza digunakan. Ia mengandungi dua belitan - boleh alih dan tetap. Jumlah kearuhan adalah sama dengan jumlah kearuhan dua gegelung dan kearuhan bersama di antara mereka.
Dengan menukar kedudukan relatif satu gegelung kepada yang lain, jumlah nilai induktansi diselaraskan. Peranti sedemikian dipanggil variometer dan sering digunakan dalam peralatan komunikasi untuk menala litar resonan dalam kes di mana penggunaan kapasitor berubah adalah mustahil atas sebab tertentu.Reka bentuk variometer agak besar, yang mengehadkan skopnya.
Kearuhan dalam bentuk lingkaran bercetak
Gegelung dengan induktansi kecil boleh dibuat dalam bentuk lingkaran konduktor bercetak. Kelebihan reka bentuk ini ialah:
- kebolehkilangan pengeluaran;
- kebolehulangan tinggi parameter.
Kelemahannya termasuk ketidakmungkinan penalaan halus semasa pelarasan dan kesukaran mendapatkan nilai kearuhan yang besar - semakin tinggi induktansi, semakin banyak ruang yang digunakan oleh gegelung di atas papan.
Kekili luka keratan
Kearuhan tanpa kapasitansi hanya di atas kertas. Dengan sebarang pelaksanaan fizikal gegelung, kapasiti interturn parasit serta-merta timbul. Ini berbahaya dalam banyak kes. Kapasiti parasit menambah sehingga kemuatan litar LC, mengurangkan frekuensi resonans dan faktor kualiti sistem ayunan. Juga, gegelung mempunyai frekuensi resonans sendiri, yang menimbulkan fenomena yang tidak diingini.
Pelbagai kaedah digunakan untuk mengurangkan kapasiti parasit, yang paling mudah ialah kearuhan penggulungan dalam bentuk beberapa bahagian bersambung siri. Dengan kemasukan ini, induktansi menambah, dan jumlah kapasiti berkurangan.
Induktor pada teras toroidal
Garis medan magnet bagi induktor silinder ditarik melalui bahagian dalam penggulungan (jika terdapat teras, kemudian melaluinya) dan ditutup dari luar melalui udara. Fakta ini melibatkan beberapa kelemahan:
- induktansi dikurangkan;
- ciri-ciri gegelung kurang bersetuju dengan pengiraan;
- sebarang objek yang dibawa ke medan magnet luaran mengubah parameter gegelung (aruhan, kapasitans parasit, kehilangan, dll.), jadi perisai diperlukan dalam banyak kes.
Gegelung yang dililit pada teras toroidal (dalam bentuk cincin atau donat) sebahagian besarnya bebas daripada kekurangan ini. Garis magnet melepasi dalam teras dalam bentuk gelung tertutup. Ini bermakna bahawa objek luaran boleh dikatakan tidak mempunyai kesan pada parameter lilitan gegelung pada teras sedemikian, dan perisai tidak diperlukan untuk reka bentuk sedemikian. Kearuhan juga meningkat, perkara lain adalah sama, dan ciri-ciri lebih mudah untuk dikira.
Kelemahan gegelung yang dililit pada tori termasuk ketidakmungkinan pelarasan kearuhan yang lancar di tempat kejadian. Masalah lain ialah intensiti buruh yang tinggi dan kebolehkilangan penggulungan yang rendah. Walau bagaimanapun, ini terpakai kepada semua elemen induktif secara umum, pada tahap yang lebih besar atau lebih kecil.
Juga, kelemahan biasa pelaksanaan fizikal induktansi adalah berat dan saiz yang tinggi, kebolehpercayaan yang agak rendah dan kebolehselenggaraan yang rendah.
Oleh itu, dalam teknologi, mereka cuba menyingkirkan komponen induktif. Tetapi ini tidak selalu mungkin, jadi komponen penggulungan akan digunakan pada masa hadapan dan dalam jangka sederhana.
Artikel yang serupa:
