Induktanssi: kaava. Induktanssin mittaus. Piirin induktanssi

Kuka koulussa ei opiskellut fysiikkaa? Joillekin se oli mielenkiintoinen ja ymmärrettävää, kun taas toiset pored yli kirjoja, yrittää muistaa monimutkaisia ​​käsitteitä. Mutta jokainen meistä on muistanut, että maailma perustuu fyysiseen tietämykseen. Tänään puhumme sellaisista käsitteistä kuin nykyinen induktanssi, silmukkainduktanssi ja selvittää, millaisia ​​kondensaattoreita ja mitä solenoidi on.

Sähköpiiri ja induktanssi

Induktanssi palvelee magneettiasähköpiirin ominaisuudet. Se on määritelty verrannollisuuskerroin nykyisen ja sähkövirran virtaus suljetussa magneettipiirin. Tämän virran muodostaa virtaus ääriviivapinnan kautta. Toinen määritelmä todetaan, että induktanssi piiri parametrin ja määrittää itse-induktio EMF. Termiä käytetään ilmaisemaan piirielementin ja on ominaisuus itseinduktion vaikutus, joka on avattu ja D. Henry M. Faradayn itsenäisesti. Induktanssi liittyvä muoto, koko ja ääriviivat arvo magneettisen permeabiliteetin ympäröivän ympäristön. SI-mittayksikössä tämä arvo mitataan henryllä ja merkitään L.

Itseinduktanssi ja induktanssin mittaus

Induktanssi on määrä, joka on yhtä suuri kuin virtapiirin kaikkien kierrosten läpi kulkevan magneettivuon suhde virran voimakkuuteen:

• L = N × F: I.

Piirin induktanssi riippuumuoto, ääriviivat mitat ja sen ympäristön magneettiset ominaisuudet, joissa se sijaitsee. Jos sähkövirta virtaa suljetussa silmukassa, syntyy muuttuva magneettikenttä. Tämä johtaa sen jälkeen EMF: n syntymiseen. Induktiovirran syntymistä suljetussa piirissä kutsutaan "itseinduktioksi". Lenz-säännön mukaan arvo ei salli virran piirin muuttumista. Jos havaitaan itsesiduktanssin, voidaan käyttää sähköpiiriä, jossa vastus ja käämi, jossa on rautaydin, on kytketty rinnan. Sarjassa niiden kanssa on kytketty ja sähkölamppuja. Tässä tapauksessa vastuksen vastus on yhtä suuri kuin käämin tasavirrassa oleva vastus. Tuloksena on lamppujen kirkas palaminen. Itseinduktanssin ilmiö on yksi radiotekniikan ja sähkötekniikan päätehtävistä.

Miten löytää induktanssi

Kaava, joka on yksinkertaisin löytää arvon, on seuraava:

• L = F: I,

jossa F on magneettivuo ja I on piirin virta.

Induktiivisuuden avulla voimme ilmaista itseinduktiota EMF:

• Ei = -L x dI: dt.

Kaava esittää johtopäätöksen EMF: n numeerisesta tasa-arvosta, joka ilmenee virtapiirissä, kun nykyinen voimakkuus muuttuu yhdellä ampeerilla sekunnissa.

Muuttuva induktanssi mahdollistaa magneettikentän energian löytämisen:

• W = L I² : 2.

"Kierrekela"

Induktori on ahaavan eristettyä kuparilankaa kiinteään alustaan. Kuten eristyksen, sitten materiaalin valinta on laaja - tämä naula ja kaapelin eriste, ja kangas. Magneettivuon suuruus riippuu sylinterin alueesta. Jos käämin virtaa lisätään, magneettikenttä kasvaa ja päinvastoin.

Jos käytät sähkövirtaa kelalle, niinsillä on jännite, joka on vastakkainen nykyisen jännitteen kanssa, mutta se katoaa yhtäkkiä. Tällaista stressiä kutsutaan itsesuuntautumisen sähkömoottorivoimaksi. Kun jännite syötetään käämiin, virta vaihtaa arvonsa 0: sta tiettyyn numeroon. Jännitys tällä hetkellä muuttuu myös Ohmin lain mukaan:

• I = U: R,

jossa luonnehditaan nykyistä voimaa, U - osoittaa jännitteen, R-käämin vastuksen.

Toinen erikoispiirre kelasta onseuraava tosiasia: jos "käämivirta-lähde" ​​-piiri avataan, EMF lisätään jännitteeseen. Nykyinen kasvaa myös alussa, ja sitten se laskee. Tämä merkitsee ensimmäistä kommutointilakia, jossa todetaan, että induktorin virta ei muutu hetkellisesti.

Käämi voidaan jakaa kahteen tyyppiin:

1. Magneettisella kärjellä. Sydämen materiaalin roolissa ovat ferriitit ja rauta. Yläosat lisäävät induktanssia.
2. Ei-magneettisella. Käytetään tapauksissa, joissa induktanssi on enintään viisi milligrammaa.

Laitteet eroavat ulkonäössä jasisäinen rakenne. Tällaisista parametreistä riippuen kelan induktanssi havaitaan. Kaava on kussakin tapauksessa erilainen. Esimerkiksi yhden kerroksen kela, induktanssi on:

• L = 10μ0ΠN²R² : 9R + 10l.

Ja tässä jo monikerroksinen toinen kaava:

• L = μ0N²R² : 2Π (6R + 9l + 10w).

Päätelmät kelojen työstä:

1. Sylinterimäisellä ferriitillä suurin induktanssi syntyy keskellä.
2. Maksimaalisen induktanssin saavuttamiseksi on välttämätöntä käämien tarkkaileminen tiukasti kelalle.
3. Induktanssi on pienempi, sitä pienempi käännösten määrä.
4. Toroidisessa ytimessä kierrosten välinen etäisyys ei ole kelan rooli.
5. Induktanssin arvo riippuu "käännöksistä neliöön".
6. Jos induktorit on kytketty sarjaan, niiden kokonaisarvo on sama kuin induktanssien summa.
7. Yhdistettäessä rinnan, on huolehdittava siitä, että kelat ovat erillään toisistaan. Muutoin niiden lukemat ovat virheellisiä johtuen magneettikenttien keskinäisestä vaikutuksesta.

solenoidi

Tämä termi ymmärretään sylinterimäiseksiKäämitys lanka, joka voidaan kääriä yhteen tai useampaan kerrokseen. Sylinterin pituus on paljon suurempi kuin halkaisija. Tämän ominaisuuden ansiosta, kun virtaa käytetään solenoidiaukkoon, syntyy magneettikenttä. Magneettivuon muutosnopeus on verrannollinen virran muutokseen. Solenoidin induktanssi tässä tapauksessa lasketaan seuraavasti:

• df: dt = L dl: dt.

Toista käämityyppiä kutsutaan sähkömekaaniseksi toimilaitteeksi, jossa on sisäänvedettävä ydin. Tällöin solenoidi toimitetaan ulkoisella ferromagneettisella magneettisella ikeellä.

Nykyään laite voi yhdistää hydrauliikan ja elektroniikan. Tällä perusteella luodaan neljä mallia:

• Ensimmäinen osa pystyy ohjaamaan linjan paineita.
• Toinen malli poikkeaa toisistaan ​​kytkimen lukitsemisen pakko-ohjauksella momenttimuuntimissa.
• Kolmas malli koostuu sen koostumuksesta paineen säätimistä, jotka vastaavat nopeuden vaihtamisesta.
• Neljäs on hydraulisesti ohjattu tai venttiilit.

Laskelmiin tarvittavat kaavat

Solenoidi-induktanssin löytämiseksi kaavaa sovelletaan seuraavasti:

• L = μ0n²V,

missä μ0 osoittaa tyhjiön magneettista läpäisevyyttä, n on kierrosten lukumäärä ja V on solenoidin tilavuus.

Solenoidin induktanssia voidaan myös laskea käyttäen toista kaavaa:

• L = μ0N²S: l,

jossa S on poikkileikkausalue ja l on solenoidin pituus.

Solenoidin induktanssin löytämiseksi kaava soveltaa mitä tahansa ratkaisua tähän ongelmaan.

Suoran ja vaihtovirran työ

Kelan sisällä syntyvä magneettikenttä on suunnattu akselin suuntaisesti ja on yhtä suuri kuin:

• B = μ0nI,

jossa μ0 on tyhjiön magneettinen läpäisevyys, n on kierrosten lukumäärä ja I on nykyinen arvo.

Kun virta liikkuu magneettia pitkin, kela varastoi energiaa, joka on yhtä suuri kuin virran määrittämiseen tarvittava työ. Tässä tapauksessa induktanssin laskemiseksi käytetään kaavaa seuraavasti:

• E = LI² : 2,

jossa L osoittaa induktanssin arvon ja E - varastointiteho.

Itseinduktio EMF tapahtuu, kun solenoidin virta muuttuu.

AC-toiminnon tapauksessa,vaihteleva magneettikenttä. Vetovoiman voiman suunta voi vaihdella, tai se voi säilyä ennallaan. Ensimmäinen tapaus tapahtuu, kun solenoidia käytetään sähkömagneettina. Ja toinen, kun ankkuri on valmistettu pehmeästä magneettisesta materiaalista. AC solenoidilla on monimutkainen vastus, joka sisältää rullausvastuksen ja sen induktanssin.

Solenoidien yleisimpiä sovelluksiaEnsimmäinen tyyppi (suora virta) on progressiivisen tehoaseman roolissa. Lujuus riippuu sydämen ja rungon rakenteesta. Esimerkkejä käyttökohteista ovat saksin työ, kun leikkaavat tarkastukset kassareissa, venttiilit moottoreissa ja hydrauliikkajärjestelmissä, lukot lukot. Toisen tyyppisiä solenoideja käytetään induktoreina induktiolämmöksi upokkaaseen.

Oskillaattoreita

Yksinkertaisin resonanssipiiri onsarja-oskillaattoripiiri, joka koostuu mukana olevista induktoreista ja kondensaattorista, jonka kautta vaihtovirta virtaa. Kelan induktanssin määrittämiseksi käytetään kaavaa seuraavasti:

• XL = L x L,

jossa XL osoittaa käämin reaktanssin ja W on ympyrätaajuus.

Jos käytetään kondensaattorin reaktanssia, kaava näyttää tältä:

Xc = 1: W x C.

Oskillaattoripiirin tärkeät ominaisuudetovat resonanssitaajuus, aaltoimpedanssi ja piirin laatutekijä. Ensimmäinen luonnehtii taajuuden, jossa silmukkakestävyys on luonteeltaan aktiivinen. Toinen osoittaa, kuinka resonanssitaajuuden reaktanssi kulkee sellaisten määrien välillä kuin värähtelypiirin kapasitanssi ja induktanssi. Kolmas ominaisuus määrittää resonanssin amplitudi-taajuusominaisuuksien amplitudi- ja leveyden ja osoittaa piirin energian varauksen mitat verrattuna energian häviöihin yhdessä värähtelyjaksossa. Tekniikassa piirien taajuusominaisuudet arvioidaan taajuusvasteella. Tällöin piiriä pidetään nelipäätteisenä verkona. Graafien piirtämisessä käytetään jännitteen (K) lähetyskertoimen arvoa. Tämä arvo osoittaa lähtöjännitteen suhde tulojännitteeseen. Niille piireille, jotka eivät sisällä energialähteitä ja eri vahvistuselementtejä, kertoimen arvo ei ole suurempi kuin yksikkö. Se pyrkii nollaan, kun muilla taajuuksilla kuin resonanssilla piirin resistanssi on korkea. Jos vastuksen arvo on vähäinen, kerroin on lähellä yhtenäisyyttä.

Rinnakkaisvärähtelypiirillä,kaksi reaktiivista elementtiä, joilla on eri reaktiivisuus. Tällaisen muodon käyttäminen merkitsee tietämystä siitä, että elementtien rinnakkaisvalmistuksessa on tarpeen lisätä vain niiden johtavuutta, mutta ei vastustusta. Resonanssitaajuudella piirin kokonaisjohtavuus on nolla, mikä osoittaa äärettömän suurta resistanssia vaihtovirtaan. Piiri, jossa kapasitanssi (C), resistanssi (R) ja induktanssi ovat rinnakkain, kaava yhdistää ne ja Q (Q) on:

• Q = R√C: L.

Kun rinnakkaispiiri toimii yhden jakson aikanakondensaattorin ja käämin välinen energianvaihto tapahtuu kahdesti. Tällöin ilmestyy silmukkavirta, joka on paljon suurempi kuin ulkoisen piirin nykyinen arvo.

Lauhduttimen toiminta

Laite on kaksipäinen pienijohtavuus ja muuttuva tai vakio kapasitanssiarvo. Kun kondensaattoria ei ole ladattu, sen vastus on lähellä nollaa, muuten se on yhtä kuin ääretön. Jos nykyinen lähde irrotetaan tästä elementistä, siitä tulee tämä lähde, kunnes se puretaan. Elektroniikan kondensaattorin käyttö on suodattimien rooli, joka poistaa melun. Tätä laitetta virransyöttöyksiköissä virtakytkimillä käytetään järjestelmän virranottoon suurilla kuormituksilla. Tämä perustuu elementin kykyyn siirtää vuorotteleva komponentti, mutta ei-vakiovirta. Mitä korkeampi komponentin taajuus on, sitä pienempi kondensaattorin resistanssi. Tämän seurauksena kondensaattorin läpi kaikki häiriöt, jotka kulkevat DC-jännitteen yli, häviävät.

Elementin vastus riippuu kapasiteetista. Tästä eteenpäin on oikeampaa laittaa erilaisia ​​kondensaattoreita erilaisten häiriöiden saamiseksi. Koska laite kykenee lähettämään tasavirta vain latausjakson aikana, sitä käytetään ajanhenkisenä elementtinä generaattoreissa tai pulssin muotoiluna.

Lauhduttimet ovat monenlaisia. Yleensä luokitus perustuu dielektrisen tyypin, koska tämä parametri määrittää kapasitanssin, eristysresistanssin ja niin edelleen. Tämän arvon järjestäminen on seuraava:

1. Kondensaattorit kaasumaisella dielektrillä.
2. Tyhjiö.
3. Nestemäisellä dielektrillä.
4. Kiinteällä epäorgaanisella dielektrillä.
5. Kiinteällä orgaanisella dielektrillä.
6. Kiinteä tila.
7. Elektrolyyttinen.

Kondensaattoreiden luokitus on(suojaava ja suojaamaton, eristetty, ei eristetty, suljettu ja suljettu), kiinnitystekniikka (saranoitu, painettu, pinta, ruuviliittimet, irrotettavat liittimet). Myös laitteet voidaan erottaa kyvystä muuttaa kapasitanssia:

1. Vakiokondensaattorit eli kapasitanssi on aina vakio.
2. Trimmerillä. Niiden kapasiteetti ei muutu laitteen toiminnassa, mutta sitä voidaan säätää kerran tai määräajoin.
3. Muuttujia. Nämä ovat kondensaattoreita, jotka mahdollistavat kapasitanssin muutoksen laitteen käytön aikana.

Induktanssi ja kondensaattori

Laitteen hetkelliset kannettavat elementit kykenevätluo oma induktanssi. Nämä ovat rakenteellisia osia, kuten muuraus, kytkentäväylät, virtajohtimet, liittimet ja sulakkeet. Voit muodostaa lisäkondensaattorin induktanssin kiinnittämällä väylät. Sähköpiirin käyttötapa riippuu induktanssista, kapasitanssista ja aktiivisesta vastuksesta. Resonanssitaajuudelle lähestyttävän induktanssin laskentakaava on seuraava:

• Ce = C: (1 - 4Π²f²LC),

jossa Ce määrittää kondensaattorin tehokapasiteetin, C osoittaa todellisen kapasitanssin, f on taajuus, L on induktanssi.

Induktanssin arvo on aina otettava huomioonkun työskentelet voimakondensaattoreiden kanssa. Pulssikondensaattoreille, sisäisen induktanssin arvo on tärkein. Niiden päästöt kuuluvat induktiiviseen piiriin ja niissä on kahta tyyppiä - aperiodista ja värähtelevää.

Induktanssi kondensaattorissa onriippuen sen elementtien liitännästä. Esimerkiksi osuuksien ja väylien rinnakkaisliitännällä tämä arvo on yhtä suuri kuin pääväylän ja nappipaketin induktanssien summa. Tällaisen induktanssin löytämiseksi kaava on seuraava:

• Lk = Lp + Lm + Lb,

jossa Lk osoittaa laitteen induktanssin, Lp-paketin, Lm-pääbussin ja Lb-induktanssin päätteistä.

Jos linjavirta muuttuu rinnakkaisliitännän suuntaisesti pituudeltaan, vastaava induktanssi määritellään seuraavasti:

• Lk = Lc: n + μ0 lxd: (3b) + Lb,

jossa l on renkaiden pituus, b on sen leveys ja d on renkaiden välinen etäisyys.

Laitteen induktanssin pienentämiseksi,On välttämätöntä sijoittaa kondensaattorin nykyiset kannettavat osat siten, että niiden magneettikentät kompensoidaan keskenään. Toisin sanoen nykyiset kuljettavat osat, joilla on sama nykyinen liike, on poistettava toisistaan ​​mahdollisimman pitkälle ja vastakkaiseen suuntaan yhdistettynä. Kun virrankeräimet yhdistetään dielektrisen paksuuden pienenemiseen, osuuden induktanssia voidaan pienentää. Tämä voidaan saavuttaa jopa jakamalla osa suuresta tilavuudesta useisiin pienempiin kapasiteettiin.

</ p>