Ang inductance ay nagpapakilala sa mga katangian ng mga elemento ng isang de-koryenteng circuit upang maipon ang enerhiya ng isang magnetic field. Ito rin ay isang sukatan ng ugnayan sa pagitan ng kasalukuyang at magnetic field. Inihahambing din ito sa inertia ng kuryente - tulad ng masa na may sukat ng inertia ng mga mekanikal na katawan.
Nilalaman
Ang kababalaghan ng self-induction
Kung ang kasalukuyang dumadaloy sa isang conducting circuit ay nagbabago sa magnitude, kung gayon ang kababalaghan ng self-induction ay nangyayari. Sa kasong ito, nagbabago ang magnetic flux sa pamamagitan ng circuit, at lumilitaw ang isang emf sa mga terminal ng kasalukuyang loop, na tinatawag na self-induction emf. Ang EMF na ito ay kabaligtaran sa direksyon ng kasalukuyang at katumbas ng:
ε=-∆F/∆t=-L*(∆I/∆t)
Malinaw na ang EMF ng self-induction ay katumbas ng rate ng pagbabago ng magnetic flux na dulot ng pagbabago sa kasalukuyang dumadaloy sa circuit, at proporsyonal din sa rate ng pagbabago ng kasalukuyang. Ang koepisyent ng proporsyonalidad sa pagitan ng EMF ng self-induction at ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang ay tinatawag na inductance at tinutukoy ng L. Ang halagang ito ay palaging positibo, at may SI unit na 1 Henry (1 H). Ginagamit din ang mga fractional fraction - millihenry at microhenry. Maaari nating pag-usapan ang tungkol sa inductance ng 1 Henry kung ang pagbabago sa kasalukuyang ng 1 ampere ay nagdudulot ng self-induction EMF na 1 Volt. Hindi lamang ang circuit ay may inductance, kundi pati na rin ang isang hiwalay na konduktor, pati na rin ang isang coil, na maaaring kinakatawan bilang isang hanay ng mga series-connected circuits.
Ang inductance ay nag-iimbak ng enerhiya, na maaaring kalkulahin bilang W=L*I2/2, kung saan:
- W—enerhiya, J;
- L - inductance, H;
- Ako ang kasalukuyang nasa coil, A.
At dito ang enerhiya ay direktang proporsyonal sa inductance ng coil.
Mahalaga! Sa engineering, ang isang inductance ay isang aparato din kung saan nakaimbak ang isang electric field. Ang totoong elemento na pinakamalapit sa gayong kahulugan ay isang inductor.
Ang pangkalahatang formula para sa pagkalkula ng inductance ng isang pisikal na coil ay may isang kumplikadong anyo at hindi maginhawa para sa mga praktikal na kalkulasyon. Kapaki-pakinabang na tandaan na ang inductance ay proporsyonal sa bilang ng mga liko, ang diameter ng coil at depende sa geometric na hugis. Gayundin, ang inductance ay apektado ng magnetic permeability ng core kung saan matatagpuan ang paikot-ikot, ngunit ang kasalukuyang dumadaloy sa mga pagliko ay hindi apektado. Upang kalkulahin ang inductance, sa bawat oras na kailangan mong sumangguni sa mga formula sa itaas para sa isang partikular na disenyo. Kaya, para sa isang cylindrical coil, ang pangunahing katangian nito ay kinakalkula ng formula:
L=μ*μ*(N2*S/l),
saan:
- μ ay ang relatibong magnetic permeability ng coil core;
- μ – magnetic constant, 1.26*10-6 H/m;
- N ay ang bilang ng mga liko;
- S ay ang lugar ng coil;
- l ay ang geometric na haba ng coil.
Upang kalkulahin ang inductance para sa isang cylindrical coil at coils ng iba pang mga hugis, mas mahusay na gumamit ng mga programa ng calculator, kabilang ang mga online calculators.
Serye at parallel na koneksyon ng mga inductors
Ang mga inductance ay maaaring konektado sa serye o kahanay, pagkuha ng isang set na may mga bagong katangian.
Parallel na koneksyon
Kapag ang mga coils ay konektado sa parallel, ang boltahe sa lahat ng mga elemento ay pantay, at ang mga alon (mga variable) ay ipinamamahagi nang baligtad sa mga inductance ng mga elemento.
- U=U1=U2=U3;
- I=I1+Ako2+Ako3.
Ang kabuuang inductance ng circuit ay tinukoy bilang 1/L=1/L1+1/L2+1/L3. Ang formula ay wasto para sa anumang bilang ng mga elemento, at para sa dalawang coils ito ay pinasimple sa form na L=L1*L2/(L1+L2). Malinaw, ang resultang inductance ay mas mababa kaysa sa inductance ng elemento na may pinakamaliit na halaga.
serial connection
Sa ganitong uri ng koneksyon, ang parehong kasalukuyang dumadaloy sa circuit na binubuo ng mga coils, at ang boltahe (variable!) Sa bawat bahagi ng circuit ay ipinamamahagi sa proporsyon sa inductance ng bawat elemento:
- U=U1+U2+U3;
- I=I1=I2=I3.
Ang kabuuang inductance ay katumbas ng kabuuan ng lahat ng inductance, at magiging mas malaki kaysa sa inductance ng elemento na may pinakamalaking halaga. Samakatuwid, ang gayong koneksyon ay ginagamit kung kinakailangan upang makakuha ng pagtaas sa inductance.
Mahalaga! Kapag nagkokonekta ng mga coils sa isang serye o parallel na baterya, ang mga formula ng pagkalkula ay tama lamang para sa mga kaso kung saan ang magkaparehong impluwensya ng mga magnetic field ng mga elemento sa bawat isa ay hindi kasama (shielding, long distance, atbp.). Kung mayroong isang impluwensya, kung gayon ang kabuuang halaga ng inductance ay depende sa kamag-anak na posisyon ng mga coils.
Ilang praktikal na isyu at disenyo ng mga inductors
Sa pagsasagawa, ginagamit ang iba't ibang disenyo ng mga inductor. Depende sa layunin at larangan ng aplikasyon, ang mga aparato ay maaaring gawin sa iba't ibang paraan, ngunit ang mga epekto na nangyayari sa mga tunay na coil ay dapat isaalang-alang.
Ang kadahilanan ng kalidad ng inductor
Ang isang tunay na coil, bilang karagdagan sa inductance, ay may ilang higit pang mga parameter, at ang isa sa pinakamahalaga ay ang kadahilanan ng kalidad. Tinutukoy ng halagang ito ang mga pagkalugi sa coil at depende sa:
- ohmic na pagkalugi sa winding wire (mas malaki ang paglaban, mas mababa ang kalidad na kadahilanan);
- dielectric na pagkalugi sa wire insulation at winding frame;
- pagkawala ng screen;
- pangunahing pagkalugi.
Tinutukoy ng lahat ng mga dami na ito ang paglaban sa pagkawala, at ang kadahilanan ng kalidad ay isang walang sukat na halaga na katumbas ng Q=ωL/Rlosses, kung saan:
- ω = 2*π*F - pabilog na dalas;
- L - inductance;
- Ang ωL ay ang reactance ng coil.
Maaari naming humigit-kumulang na sabihin na ang kadahilanan ng kalidad ay katumbas ng ratio ng reaktibo (inductive) na pagtutol sa aktibo. Sa isang banda, sa pagtaas ng dalas, ang numerator ay tumataas, ngunit sa parehong oras, dahil sa epekto ng balat, ang pagkawala ng resistensya ay tumataas din dahil sa isang pagbawas sa kapaki-pakinabang na cross section ng wire.
epekto ng screen
Upang mabawasan ang impluwensya ng mga dayuhang bagay, pati na rin ang mga electric at magnetic field at ang magkaparehong impluwensya ng mga elemento sa pamamagitan ng mga field na ito, ang mga coils (lalo na ang mga high-frequency) ay madalas na inilalagay sa isang screen. Bilang karagdagan sa kapaki-pakinabang na epekto, ang shielding ay nagdudulot ng pagbawas sa kalidad na kadahilanan ng coil, isang pagbawas sa inductance nito at isang pagtaas sa parasitic capacitance. Bukod dito, mas malapit ang mga pader ng screen sa mga pagliko ng coil, mas mataas ang nakakapinsalang epekto. Samakatuwid, ang mga shielded coils ay halos palaging ginawa na may posibilidad na ayusin ang mga parameter.
Trimmer inductance
Sa ilang mga kaso, kinakailangan na tumpak na itakda ang halaga ng inductance sa site pagkatapos ikonekta ang coil sa iba pang mga elemento ng circuit, na nagbabayad para sa mga deviations ng parameter sa panahon ng pag-tune. Para dito, iba't ibang mga pamamaraan ang ginagamit (pagpapalit ng mga gripo ng mga liko, atbp.), Ngunit ang pinakatumpak at makinis na paraan ay ang pag-tune sa tulong ng isang core. Ito ay ginawa sa anyo ng isang sinulid na baras, na maaaring i-screwed in at out sa loob ng frame, inaayos ang inductance ng coil.
Variable inductance (variometer)
Kung saan kinakailangan ang mabilis na pagsasaayos ng inductance o inductive coupling, ginagamit ang mga coils ng ibang disenyo. Naglalaman ang mga ito ng dalawang windings - movable at fixed. Ang kabuuang inductance ay katumbas ng kabuuan ng mga inductance ng dalawang coils at ang mutual inductance sa pagitan nila.
Sa pamamagitan ng pagbabago ng kamag-anak na posisyon ng isang likid sa isa pa, ang kabuuang halaga ng inductance ay nababagay. Ang ganitong aparato ay tinatawag na variometer at kadalasang ginagamit sa mga kagamitan sa komunikasyon upang ibagay ang mga resonant circuit sa mga kaso kung saan ang paggamit ng mga variable na capacitor ay imposible sa ilang kadahilanan.Ang disenyo ng variometer ay medyo malaki, na naglilimita sa saklaw nito.
Inductance sa anyo ng isang naka-print na spiral
Ang mga coils na may maliit na inductance ay maaaring gawin sa anyo ng isang spiral ng mga naka-print na conductor. Ang bentahe ng disenyo na ito ay:
- kakayahang gumawa ng produksyon;
- mataas na repeatability ng mga parameter.
Kabilang sa mga disadvantages ang imposibilidad ng fine tuning sa panahon ng pagsasaayos at ang kahirapan sa pagkuha ng malalaking halaga ng inductance - mas mataas ang inductance, mas maraming espasyo ang kinukuha ng coil sa board.
Sectional na reel ng sugat
Ang inductance na walang kapasidad ay nasa papel lamang. Sa anumang pisikal na pagpapatupad ng coil, ang isang parasitic interturn capacitance ay agad na lumitaw. Ito ay nakakapinsala sa maraming mga kaso. Ang parasitic capacitance ay nagdaragdag ng hanggang sa capacitance ng LC circuit, na binabawasan ang resonant frequency at ang quality factor ng oscillatory system. Gayundin, ang coil ay may sariling resonant frequency, na naghihikayat ng hindi kanais-nais na mga phenomena.
Ang iba't ibang mga pamamaraan ay ginagamit upang mabawasan ang kapasidad ng parasitiko, ang pinakasimpleng kung saan ay ang paikot-ikot na inductance sa anyo ng ilang mga seksyon na konektado sa serye. Sa pagsasama na ito, ang mga inductance ay nagdaragdag, at ang kabuuang kapasidad ay bumababa.
Inductor sa isang toroidal core
Ang mga linya ng magnetic field ng isang cylindrical inductor ay iginuhit sa loob ng paikot-ikot (kung mayroong isang core, pagkatapos ay sa pamamagitan nito) at sarado mula sa labas sa pamamagitan ng hangin. Ang katotohanang ito ay nagsasangkot ng ilang mga kawalan:
- ang inductance ay nabawasan;
- ang mga katangian ng coil ay hindi gaanong katanggap-tanggap sa pagkalkula;
- Ang anumang bagay na dinala sa isang panlabas na magnetic field ay nagbabago sa mga parameter ng coil (inductance, parasitic capacitance, pagkalugi, atbp.), kaya kinakailangan ang shielding sa maraming mga kaso.
Ang mga likid na sugat sa mga toroidal core (sa anyo ng isang singsing o isang donut) ay higit na libre mula sa mga pagkukulang na ito. Ang mga magnetic na linya ay pumasa sa loob ng core sa anyo ng mga closed loop. Nangangahulugan ito na ang mga panlabas na bagay ay halos walang epekto sa mga parameter ng isang coil na sugat sa naturang core, at hindi kailangan ang shielding para sa gayong disenyo. Ang inductance ay tumataas din, ang iba pang mga bagay ay pantay, at ang mga katangian ay mas madaling kalkulahin.
Ang mga disadvantages ng mga coils na sugat sa tori ay kinabibilangan ng imposibilidad ng maayos na pagsasaayos ng inductance sa lugar. Ang isa pang problema ay ang mataas na labor intensity at mababang manufacturability ng winding. Gayunpaman, ito ay nalalapat sa lahat ng inductive na elemento sa pangkalahatan, sa mas malaki o mas maliit na lawak.
Gayundin, ang isang karaniwang kawalan ng pisikal na pagpapatupad ng inductance ay mataas na timbang at sukat, medyo mababa ang pagiging maaasahan at mababang pagpapanatili.
Samakatuwid, sa teknolohiya, sinusubukan nilang alisin ang mga inductive na bahagi. Ngunit hindi ito laging posible, kaya ang mga paikot-ikot na bahagi ay gagamitin kapwa sa nakikinita na hinaharap at sa katamtamang termino.
Mga katulad na artikulo:
