Базовая электроника - индуктивность

Свойство индуктора получать напряжение, вызванное изменением тока, определяется как индуктивность. Индуктивность - это отношение напряжения к скорости изменения тока.

Скорость изменения тока вызывает изменение магнитного поля, которое вызывает ЭДС в направлении, противоположном источнику напряжения. Это свойство индукции ЭДС называется индуктивностью .

Формула для индуктивности

$$ Индуктивность \: \: = \: \: \ гидроразрыва {Volatge} {скорость \: из \: изменение \: из \: ток} $$

Единицы -

  • Единица индуктивности - Генри . На это указывает L.

  • Индукторы в основном доступны в мГн (милли Генри) и мкГн (микро Генри).

Говорят, что катушка имеет индуктивность, равную одному Генри, когда в катушке самоиндуцируется ЭДС в один вольт, где текущий ток изменяется со скоростью один ампер в секунду .

Самоиндукции

Если рассматривать катушку, в которой течет некоторый ток, она имеет некоторое магнитное поле, перпендикулярное течению тока. Когда этот ток продолжает изменяться, магнитное поле также изменяется, и это изменяющееся магнитное поле вызывает ЭДС, противоположную напряжению источника. Эта противоположная создаваемая ЭДС является напряжением с самоиндукцией, и этот метод называется самоиндуктивностью .

Самоиндуктивность

Ток i s на рисунке показывает ток источника, в то время как i ind указывает наведенный ток. Поток представляет собой магнитный поток, создаваемый вокруг катушки. С приложением напряжения ток течет и создается поток. Когда ток меняется, поток меняется, производя инд .

Эта индуцированная ЭДС на катушке пропорциональна скорости изменения тока. Чем выше скорость изменения тока, тем выше значение вызванной ЭДС.

Мы можем написать вышеприведенное уравнение как

$$ E \: \: \ альфа \: \: \ гидроразрыва {dì} {дт} $$

$$ Е \: \: = \: \: L \: \: \ гидроразрыва {Di} {дт} $$

Где,

  • E - ЭДС, произведенная

  • dI / dt указывает скорость изменения тока

  • L указывает коэффициент индуктивности.

Самоиндуктивность или Коэффициент самоиндуктивности можно назвать как

$$ L \: \: = \: \: \ гидроразрыва {Е} {\ гидроразрыва {} {Di дт}} $$

Фактическое уравнение записывается как

$$ E \: \: = \: \: - L \: \: \ гидроразрыва {dì} {дт} $$

Минус в приведенном выше уравнении указывает на то, что ЭДС индуцируется в направлении, противоположном источнику напряжения в соответствии с законом Ленца.

Взаимная индуктивность

Поскольку токонесущая катушка создает вокруг себя некоторое магнитное поле, если рядом с этой катушкой находится другая катушка, так что она находится в области магнитного потока первичной обмотки, то изменяющийся магнитный поток вызывает ЭДС во второй катушке. Если эту первую катушку называют первичной , то вторую можно назвать вторичной .

Когда ЭДС индуцируется во вторичной катушке из-за переменного магнитного поля первичной катушки, то такое явление называется взаимной индуктивностью .

Взаимная индуктивность

Ток i s на рисунке показывает ток источника, в то время как i ind указывает наведенный ток. Поток представляет собой магнитный поток, создаваемый вокруг катушки. Это распространяется и на вторичную катушку.

С приложением напряжения ток течет и создается поток. Когда ток i s изменяется, поток изменяется, производя i ind во вторичной катушке, из-за свойства взаимной индуктивности.

Изменение произошло так.

$$ V_ {р} \: \: I_ {р} \ RightArrow \: \: В \: \: \ RightArrow \: \: V_ {s} \: \: I_ {s} $$

Где,

  • V p i p Укажите напряжение и ток в первичной катушке соответственно

  • B обозначает магнитный поток

  • V s i s Указывает напряжение и ток во вторичной катушке соответственно

Взаимная индуктивность М двух цепей описывает величину напряжения во вторичной обмотке, вызванную изменениями тока первичной обмотки.

$$ V (Среднее) \: \: = \: \: - M \ frac {\ Delta I} {\ Delta t} $$

Где $ \ frac {\ Delta I} {\ Delta t} $ скорость изменения тока во времени, а M - коэффициент взаимной индуктивности. Знак минус указывает направление тока, противоположное источнику.

Единицы -

Единицы Взаимной индуктивности

$$ вольта \: \: = \: \: М \ гидроразрыва {амперы} {сек} $$

(Из приведенного выше уравнения)

$$ M \: \: = \: \: \ гидроразрыва {вольта \:. Сек} {ампер} $$

$$ = \: \: Генри (H) $$

В зависимости от числа витков первичной и вторичной катушек связь магнитного потока и количество индуцированной ЭДС варьируются. Число витков в первичном обозначается как N1, а вторичное - как N2. Коэффициент связи - это термин, который определяет взаимную индуктивность двух катушек.

Факторы, влияющие на индуктивность

Есть несколько факторов, которые влияют на производительность индуктора. Основные из них обсуждаются ниже.

Длина катушки

Длина катушки индуктивности обратно пропорциональна индуктивности катушки. Если длина катушки больше, индуктивность, предлагаемая этим индуктором, уменьшается, и наоборот.

Площадь поперечного сечения катушки

Площадь поперечного сечения катушки прямо пропорциональна индуктивности катушки. Чем выше площадь катушки, тем выше индуктивность.

Количество ходов

С количеством витков катушка напрямую влияет на индуктивность. Значение индуктивности становится квадратным к числу витков, которые имеет катушка. Следовательно, чем больше число витков, тем квадратнее от него будет значение индуктивности катушки.

Проницаемость керна

Проницаемость (μ) материала сердечника индуктора указывает на то, что сердечник обеспечивает формирование магнитного поля внутри себя. Чем выше проницаемость материала сердечника, тем выше будет индуктивность.

Коэффициент сцепления

Это важный фактор, который необходимо знать для расчета взаимной индуктивности двух катушек. Рассмотрим две соседние катушки N1 и N2 витков соответственно.

Ток через первую катушку i 1 создает некоторый поток Ψ 1 . Количество связей магнитного потока понимается через веб-витки.

Пусть величина магнитного потока, связанного со второй катушкой, из-за единичного тока i 1 будет

$$ \ гидроразрыва {N_ {2} \ varphi_ {1}} {i_ {1}} $$

Это можно понимать как Коэффициент взаимной индуктивности, что означает

$$ М \: \: = \: \: \ гидроразрыва {N_ {2} \ varphi_ {1}} {i_ {1}} $$

Следовательно, Коэффициент взаимной индуктивности между двумя катушками или цепями понимается как повороты Вебера в одной катушке из-за 1А тока в другой катушке.

Если самоиндукция первой катушки равна L 1 , то

$$ L_ {1} i_ {1} \: \: = \: \: {N_ {1} \ varphi_ {1}} \: \: => \: \: \ гидроразрыва {L_ {1}} {N_ {1}} \: \: \ гидроразрыва {\ varphi_ {1}} {i_ {1}} $$

$$ М \: \: = \: \: \ гидроразрыва {N_ {2} L_ {1}} {N_ {1}} $$

Аналогично, коэффициент взаимной индуктивности, обусловленной током i 2 во второй катушке, равен

$$ М \: \: = \: \: \ гидроразрыва {N_ {1} \ varphi_ {2}} {i_ {2}} \: \ dotsm \: \ dotsm \: \ dotsm \: \ dotsm \: \ : 1 $$

Если самоиндукция второй катушки равна L 2

$$ L_ {2} i_ {2} \: \: = \: \: N_ {2} \ varphi_ {2} $$

$$ \ гидроразрыва {L_ {2}} {N_ {2}} \: \: = \: \: \ гидроразрыва {\ varphi_ {2}} {i_ {2}} $$

Следовательно,

$$ М \: \: = \: \: \ гидроразрыва {N_ {1} L_ {2}} {N_ {2}} \: \ dotsm \: \ dotsm \: \ dotsm \: \ dotsm \: \: 2 $$

Умножая 1 и 2, получим

$$ М \: \: \ \ раз: \: М = \: \: \ гидроразрыва {N_ {2} L_ {1}} {N_ {1}} \: \: \ \ раз: \: \ гидроразрыва { N_ {1} L_ {2}} {N_ {2}} $$

$$ M ^ {2} \: \: = \: \: L_ {1} {L_ 2} \: \: => \: \: М \: \: = \: \: \ SQRT {L_ {1 } L_ {2}} $$

Вышеприведенное уравнение справедливо, когда весь изменяющийся поток первичной катушки соединяется со вторичной катушкой, что является идеальным случаем. Но на практике это не так. Следовательно, мы можем написать как

$$ М \: \: \ NEQ \: \: \ SQRT {L_ {1} L_ {2}} $$

$$ и \ frac {M} {\ sqrt {L_ {1} L_ {2}}} \: \: = \: \: K \: \: \ neq \: \: 1 $$

Где К известен как коэффициент связи.

Коэффициент связи K можно определить как отношение фактического коэффициента взаимной индуктивности к идеальному (максимальному) коэффициенту взаимной индуктивности.

Если значение k близко к единице, то говорят, что катушки тесно связаны, а если значение k = 0, то катушки говорят, что они слабо связаны.

Применение индукторов

Есть много применений индукторов, таких как -

  • Индукторы используются в цепях фильтров для определения высокочастотных компонентов и подавления шумовых сигналов.

  • Чтобы изолировать цепь от нежелательных ВЧ сигналов.

  • Индукторы используются в электрических цепях для формирования трансформатора и изоляции цепей от пиков.

  • Индукторы также используются в двигателях.