Пристрій та принцип роботи котушки індуктивності.

Індукційна котушка – це дросель або ізольований провідник. Використовується електричний каркас, композитні вставки. Під час розгляду поняття необхідно вивчити властивості, основні особливості котушки індуктивності.

Визначення пристрою

Котушка індуктивності - це пристрій, який має малу ємність і значний опір. Дросель є чудовим провідником електричного струму, враховується високий показник інерційності. Пристрої застосовуються як згорнутий ізольований провідник. Гвинтові, спіральні модифікації здатні справлятися з перешкодами, коливаннями у мережі.

Важливо! Пристрій працює в ланцюгах змінного струму за низької та високої частоти.

Призначення та принцип дії

Фахівці запитують, навіщо потрібна струмова котушка індуктивності в ланцюгу, і для цього необхідно розібратися в показниках. Коефіцієнт ЕРС (електрорушійна сила) показує різницю між енергією та магнітним потоком. Пристрої самоіндукції здатні проводити зміни у ланцюга. Найчастіше дроселі використовуються в силових установках. Вони здатні контролювати рівень напруги, не допускають розрив ланцюга.

Також компоненти встановлюються на пару з конденсаторами чи резисторами. Завдяки роботі котушки фільтри знаходяться у безпеці. Тепер викликає інтерес, як включається індукційна котушка. Принцип роботи побудований на ізоляції провідників. У конструкції використовується електричний каркас із різним перетином. За рахунок намотування забезпечується розподіл ємності на дроселі.

Цікаво! Витки намотуються з певним кроком, багато залежить від типу котушки.

Види та типи

Розрізняють низькочастотні, високочастотні моделі. В окрему категорію виділяють гвинтові, спіральні котушки. Також є модифікації, які використовуються в радіотехніці. Вони підходять для захисту конденсатора чи резонансних контурів.

Пристрої в радіотехніці

Для трансформаторів підходять котушки із підсилювачем каскадом. В останню категорію виділені варіометри, основна відмінність - висока частота коливальних контурів. Дроселі можуть бути одинарними чи здвоєними. Від цього залежить показник індуктивності та живлення системи.

Низькочастотні

Для включення в електричний ланцюг застосовується низькочастотна котушка індуктивності. Вона призначена для придушення змінного струму. У формулі враховується циклічна частота та показники індуктивності. За основу в пристроях береться осердя, який виготовляється із сталі. Він може бути з фільтрами або без них.

Щоб впливати на частоту відбувається гра з опором. У ланцюзі постійного струму напруга має бути незмінною. З метою зниження частоти використовуються фільтри. Основна проблема – це мала ємність. Щоб детально ознайомитись з дроселем, варто докладніше дізнатися про резонансну частоту, що виділяється на контурі робочого сигналу.

Коли ланцюгах підвищується напруга, на каркас виявляється навантаження. У ланцюгу постійного струму застосовуються непрозорі дротяні резистори. Також для цього підходять одношарові котушки типу «універсал». Їх особливість - використання феритових стрижнів.

Високочастотні

Пристрої виготовляються із різними типами обмотки. Йдеться про набір переваг, які рятують у тій чи іншій ситуації. Сфера застосування елементів широка, враховується значна частота модуляції.Таким чином, вдається боротися з підвищеним опором металів. У котушок є сердечник.

Основне завдання – це модуляція частоти генератора. Вона відбувається рахунок посилення сигналу, і за процесом можна простежити при підключенні осцилографа. Багато високочастотних котушки не відрізняються стабільною роботою, оскільки застосовується керамічний каркас. Має малий термін придатності, плюс вони сприйнятливі до підвищеної вологості.

Цікаво! Сучасні товари виготовляються з алюмінію та є компактними.

Електрикам відомі контурні, безконтурні модифікації високої частоти. Залежно від намотування враховується стабільність електричних параметрів. У моделей високої частоти можуть застосовуватися магніти та дроти. Йдеться про порошкові матеріали, зроблені з діелектриків.

Процес виготовлення пов'язаний із методом холодного пресування. Індуктивні датчики відрізняються захищеністю. На підприємствах елементи можуть занурювати в розчин або протягувати трубку. Це робиться з метою уникнення коротких замикань. Світові виробники вирішують проблему шляхом використання вторинного витка.

У моделей значний опір і проблема з концентрацією електроліту. У такий спосіб змінюються властивості котушки індуктивності. Провідність розчину падає та підвищується частота електромагнітного поля.

Основні технічні параметри

Котушки індуктивності мають такі характеристики:

• добротність відхилення;
• ефективність;
• початкова індуктивність;
• температура;
• стабільність;
• гранична ємність;
• номінальна індуктивність.

Стабільність демонструє властивості пристрою за зміни умов використання. Температура фіксується через різні причини. Багато залежить від розміру каркаса.Коли температура зменшується, індуктивність також знижується. Сучасні параметри це циклічність, яка є ставленням температури до лінійного розширення. Враховується зміна в керамічній основі плюс показник густини.

Температура відстежується на гарячому намотуванні. У цьому плані добре себе показали багатошарові дроселі із сердечником, які виготовлені з карбонильного заліза. Ємність відображає кількість витків котушки, враховується кількість секцій і контурів. Високочастотні моделі вважаються ємнішими та стабільнішими.

Номінальна індуктивність – це параметр, який враховує зміну розмірів хвилі. Вимірювання відбувається у мікрогенрах. Якщо дивитися на формулу, враховується кількість витків, довжина намотування плюс діаметр котушки.

Маркування

При розгляді котушок індуктивності оцінюється колірне та кодове маркування. Якщо дивитися перші цифри, відображається показник індуктивності. Далі враховується параметр відхилення:

• Срібна 0,01 мкГн, 10%.
• Золотий 0,1 мкГн, 5%.
• Чорний 0,1 мкГн, 20%.
• Коричневий 1,1 мкГн.
• Червоний 2, 2 мкГн.
• Помаранчевий 1 мкГн.
• Жовтий 4 мкГн.
• Зелений 5 мкГн.
• Блакитний 6 мкГн.
• Фіолетовий 7мкГн.
• Сірий 8 мкГн.
• Білий 9 мкГн.

У нестабільному ланцюзі змінного електричного струму не обійтися без котушки індуктивності. Вище описано основні типи ізольованих провідників, продемонстровано їх параметри. Враховується рівень частоти, а також властивості.

Вітаю всіх на нашому сайті!

Ми продовжуємо вивчати електроніку з самого початку, тобто з самих основ та темою сьогоднішньої статті буде принцип роботи та основні характеристики котушок індуктивності. Забігаючи наперед, скажу, що спочатку ми обговоримо теоретичні аспекти, а кілька майбутніх статей присвятимо цілком і повністю розгляду різних електричних схем, в яких використовуються котушки індуктивності, а також елементи, які ми вивчили раніше в рамках нашого курсу – резистори та конденсатори.

Пристрій та принцип роботи котушки індуктивності.

Як вже зрозуміло з назви елемента - котушка індуктивності, в першу чергу, представляє собою саме котушку :), тобто велика кількість витків ізольованого провідника. Причому наявність ізоляції є найважливішою умовою – витки котушки не повинні замикатися один з одним. Найчастіше витки намотуються на циліндричний або тороїдальний каркас:

Найважливішою характеристикою котушки індуктивності є, природно, індуктивність, інакше навіщо б їй дали таку назву 🙂 Індуктивність – це здатність перетворювати енергію електричного поля на енергію магнітного поля. Ця властивість котушки пов'язана з тим, що при протіканні провідником струму навколо нього виникає магнітне поле:

А ось як виглядає магнітне поле, що виникає при проходженні струму через котушку:

Загалом, строго кажучи, будь-який елемент в електричному ланцюзі має індуктивність, навіть звичайний шмат дроту. Але річ у тому, що величина такої індуктивності дуже незначна, на відміну від індуктивності котушок. Власне, для того щоб охарактеризувати цю величину використовується одиниця виміру Генрі (Гн). 1 Генрі - це насправді дуже велика величина, тому найчастіше використовуються мкГн (мікрогенрі) та мГн (мілігенрі). Величину індуктивності котушки можна розрахувати за такою формулою:

Давайте розберемося, що за величину входять до цього виразу:

- Магнітна проникність вакууму. Це таблична величина (константа) і дорівнює наступному значенню:

З формули випливає, що зі збільшенням числа витків або, наприклад, діаметра (а відповідно і площі поперечного перерізу) котушки, індуктивність буде збільшуватися. А при збільшенні довжини – зменшуватись. Таким чином, витки на котушці варто розташовувати якомога ближче один до одного, оскільки це призведе до зменшення довжини котушки.

З пристроєм котушки індуктивності ми розібралися, настав час розглянути фізичні процеси, які протікають у цьому елементі під час проходження електричного струму. Для цього ми розглянемо дві схеми - в одній пропускатимемо через котушку постійний струм, а в іншій - змінний 🙂

Котушка індуктивності в ланцюзі постійного струму.

Отже, в першу чергу, давайте розберемося, що відбувається в самій котушці при протіканні струму. Якщо струм не змінює своєї величини, то котушка не має ніякого впливу. Чи це означає, що у разі постійного струму використання котушок індуктивності і розглядати не варто? А ось і ні 🙂 Адже постійний струм можна включати/вимикати, і якраз у моменти перемикання відбувається все найцікавіше. Давайте розглянемо ланцюг:

Резистор виконує у разі роль навантаження, його місці могла б бути, наприклад, лампа. Крім резистора та індуктивності в ланцюг включені джерело постійного струму та перемикач, за допомогою якого ми замикатимемо і розмикатимемо ланцюг.

Що ж станеться в той момент, коли ми замкнемо вимикач?

Струм через котушку почне змінюватися, оскільки в попередній момент часу він дорівнював 0.Зміна струму призведе до зміни магнітного потоку всередині котушки, що, у свою чергу, спричинить виникнення ЕРС (електрорушійної сили) самоіндукції, яку можна виразити так:

Виникнення ЕРС призведе до появи індукційного струму в котушці, який протікатиме в напрямку протилежному напрямку струму джерела живлення. Таким чином, ЕРС самоіндукції перешкоджатиме протіканню струму через котушку (індукційний струм компенсуватиме струм ланцюга через те, що їх напрямки протилежні). А це означає, що в початковий момент часу (безпосередньо після замикання вимикача) струм через котушку дорівнюватиме 0. У цей момент часу ЕРС самоіндукції максимальна. А що ж станеться далі? Оскільки величина ЕРС прямо пропорційна швидкості зміни струму, вона поступово слабшатиме, а струм, відповідно, навпаки зростатиме. Давайте подивимося на графіки, що ілюструють те, що ми обговорили:

На першому графіку ми бачимо вхідна напруга ланцюга – спочатку ланцюг розімкнуто, а при замиканні перемикача з'являється постійне значення. На другому графіку ми бачимо зміна величини струму через котушку індуктивності. Безпосередньо після замикання ключа струм відсутній через виникнення ЕРС самоіндукції, потім починає плавно зростати. Напруження на котушці навпаки у початковий момент часу максимально, а потім зменшується. Графік напруги на навантаженні за формою (але не за величиною) співпадати з графіком струму через котушку (оскільки при послідовному з'єднанні струм, що протікає через різні елементи ланцюга однаковий).Таким чином, якщо як навантаження ми будемо використовувати лампу, то вони загоряться не відразу після замикання перемикача, а з невеликою затримкою (відповідно до графіка струму).

Аналогічний перехідний процес у ланцюзі буде спостерігатися і при розмиканні ключа. на підтримку струму в ланцюзі:

Після розмикання ключа виникає ЕРС самоіндукції, яка перешкоджає зменшенню струму через котушку, тому струм досягає нульового значення не відразу, а після закінчення деякого часу. зміна струму, а відповідно і ЕРС самоіндукції у першому та другому випадках протилежні за знаком (у першому випадку струм зростає, тоді як у другому зменшується).

До речі, я згадав, що величина ЕРС самоіндукції прямо пропорційна швидкості зміни сили струму, тож коефіцієнтом пропорційності є ні що інше як індуктивність котушки:

На цьому ми закінчуємо з котушками індуктивності у ланцюгах постійного струму та переходимо до ланцюгам змінного струму.

Котушка індуктивності в ланцюзі змінного струму.

Розглянемо ланцюг, у якому на котушку індуктивності подається змінний струм:

Давайте подивимося на залежності струму та ЕРС самоіндукції від часу, а потім уже розберемося, чому вони виглядають саме так:

Як ми вже з'ясували ЕРС самоіндукції у нас прямо пропорційна і протилежна за знаком швидкості зміни струму:

Власне, графік нам і демонструє цю залежність 🙂 Дивіться самі – між точками 1 і 2 струм у нас змінюється, причому чим ближче до точки 2, тим зміни менше, а в точці 2 протягом якогось невеликого проміжку часу струм взагалі не змінює свого значення. Відповідно швидкість зміни струму максимальна в точці 1 і плавно зменшується при наближенні до точки 2, а в точці 2 дорівнює 0, що ми і бачимо на графіку ЕРС самоіндукції. Причому на всьому проміжку 1-2 струм зростає, а значить швидкість його зміни позитивна, у зв'язку з цим на ЕРС на цьому проміжку навпаки приймає негативні значення.

Аналогічно між точками 2 і 3 – струм зменшується – швидкість зміни струму негативна та збільшується – ЕРС самоіндукції збільшується та позитивна. Не розписуватиму решту ділянок графіка – там усі процеси протікають за таким же принципом 🙂

Крім того, на графіку можна помітити дуже важливий момент - при збільшенні струму (ділянки 1-2 і 3-4) ЕРС самоіндукції та струм мають різні знаки (ділянка 1-2: 0). , ділянка 3-4: 0″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» />,

Де – кругова частота: . - Це частота змінного струму.

Таким чином, чим більша частота струму, тим більший опір йому чинитиме котушка індуктивності. А якщо струм постійний ( = 0), то реактивний опір котушки дорівнює 0, відповідно, вона не впливає на струм, що протікає.

Повернімося до наших графіків, які ми побудували для використання котушки індуктивності в ланцюгу змінного струму. Ми визначили ЕРС самоіндукції котушки, але якою ж буде напруга? Тут все насправді просто 🙂 За 2-м законом Кірхгофа:

Побудуємо на одному графіку залежності струму та напруги в ланцюзі від часу:

Як бачите, струм і напруга зрушені по фазі (посилання) один щодо одного, і це є однією з найважливіших властивостей ланцюгів змінного струму, в яких використовується котушка індуктивності:

При включенні котушки індуктивності ланцюг змінного струму в ланцюгу з'являється зсув фаз між напругою і струмом, при цьому струм відстає по фазі від напруги на чверть періоду.

Ось і з включенням котушки до ланцюга змінного струму ми розібралися 🙂

На цьому, мабуть, закінчимо сьогоднішню статтю, вона вийшла досить об'ємною, тому подальшу розмову про котушки індуктивності ми вестимемо наступного разу. Так що до швидких зустрічей будемо раді бачити вас на нашому сайті!

У цій статті докладно розглянемо індуктор. Окремо розберемо індуктор на схемі, зворотну ЕРС, що генерується індуктором, постійну часу індуктора, струм і напруга в індукторі, а також потужність і енергію в індукторі.

Визначення та принцип роботи

У наших уроках про електромагнетизм ми побачили, що коли електричний струм протікає через провідник, довкола провідника виникає магнітний потік. Це створює взаємозв'язок між напрямком магнітного потоку, який циркулює навколо провідника, і напрямом струму, що протікає через той же провідник, що призводить до добре відомого взаємозв'язку між струмом та напрямом магнітного потоку, званої "Правило правої руки Флемінга".

Але є й інша важлива властивість, що стосується намотаної котушки, яка також існує, а саме те, що вторинна напруга індукується в ту ж котушку рухом магнітного потоку, оскільки воно протистоїть будь-яким змін електричного струму, що протікає по ньому.

У своїй основній формі Індуктор — це не що інше, як котушка дроту, намотана навколо центрального сердечника. Для більшості котушок струмI, що протікає через котушку, створює магнітний потік NΦ навколо неї, яка пропорційна цьому потоку електричного струму.

Індуктор, званий також дроселем, є ще одним типом пасивного електричного компонента, який є простою котушкою проводу призначеного, щоб скористатися цим взаємозв'язком шляхом індукції магнітного поля, сам по собі, або в активній зоні в результаті струму, що проходить через котушки. Це призводить до набагато сильнішого магнітного поля, ніж те, що створювалося б простою котушкою з дроту.

Індуктори утворені дротом, щільно оберненим навколо суцільного центрального сердечника, який може бути або прямий циліндричний стрижень, або безперервну петлю або кільце для концентрації їх магнітного потоку.

Схематичне позначення індуктора - це котушка з дротом, тому котушку з дротом можна також назвати індуктором. Індуктори зазвичай класифікуються відповідно до типу внутрішнього сердечника, навколо якого вони намотані, наприклад, порожнистий сердечник, твердий залізний сердечник або м'який феритовий сердечник, причому різні типи сердечників розрізняються шляхом додавання безперервних або пунктирних паралельних ліній поруч із дротяною котушкою, як показано нижче.

Індуктор на схемі

Струм I, Що протікає через котушку індуктивності виробляє магнітний потік, який пропорційний йому.Але на відміну від конденсатора, який протидіє зміні напруги на своїх пластинах, індуктор протидіє швидкості зміни струму, що протікає через нього через накопичення самоіндукованої енергії в його магнітному полі.

Іншими словами, котушки індуктивності пручаються або протистоять змінам струму, але легко пропустять постійний струм. Ця здатність індуктора протистояти змінам струму і яка також пов'язує струм I з його магнітним потоком NΦ як коефіцієнт пропорційності, називається індуктивністю, якому присвоєно символ L з одиницями виміру Генрі ( H ).

Оскільки Генрі є відносно великою одиницю індуктивності, для молодших індукторів Генрі використовуються позначення його значення. Наприклад:

Префікси індуктивності

Таким чином, для відображення підрозділів Генрі ми будемо використовувати як приклад:

• 1mH = 1 мілі-Генрі - що дорівнює одній тисячній (1/1000) Генрі.
• 100μH = 100 мікро-Генрі - що дорівнює одній 100-мільйонній (1/1 000 000) Генрі.

Індуктори або котушки дуже поширені в електричних ланцюгах, і існує безліч факторів, що визначають індуктивність котушки, таких як форма котушки, число витків ізольованого дроту, кількість шарів дроту, відстань між витками, проникність матеріалу сердечника, розмір або площа поперечного перерізу сердечника і т.д. .

Котушка індуктивності має площу поперечного перерізу сердечника. (A) з постійним числом витків дроту на одиницю довжини (l). Таким чином, якщо котушка N витків пов'язана на величину магнітного потоку Φ то котушка має потокозчеплення NΦ і будь-який струм I, Що протікає через котушку буде виробляти індукований магнітний потік у протилежному напрямку по відношенню до потоку струму. Потім, згідно із законом Фарадея, будь-яка зміна у зв'язку з цим магнітного потоку виробляє самоіндуковану напругу в одній котушці:

• N - число витків
• А - площа поперечного перерізу в м 2
• Φ — кількість потоку у Веберах
• μ - проникність матеріалу сердечника
• L - Довжина котушки в метрах
• di / dt - швидкість зміни струму в Амперах за секунду

Магнітне поле, що змінюється в часі, індукує напругу, яка пропорційна швидкості зміни струму, що створює його, з позитивним значенням, що вказує на збільшення ЕРС, і негативним значенням, що вказує на зменшення ЕРС. Рівняння, що зв'язує цю напругу, струм та індуктивність із самоіндукцією, може бути знайдено шляхом заміни μN 2 A / l на L, позначаючи постійну пропорційність, звану індуктивністю котушки.

Співвідношення між потоком у котушці індуктивності та струмом, що протікає через котушку індуктивності, має вигляд: NΦ = Li . Оскільки котушка індуктивності складається з котушки з провідним дротом, це зменшує наведене вище рівняння, щоб отримати самоіндуковану ЕРС, іноді звану також зворотної ЕРС, індуковані в котушці.

Зворотна ЕРС, що генерується індуктором

Таким чином, з цього рівняння ми можемо сказати, що «самоіндукована ЕРС = індуктивність * швидкість зміни струму» і ланцюг з індуктивністю один Генрі матиме ЕРС 1 вольт, індуковану в ланцюгу, коли струм, що протікає через ланцюг, змінюється зі швидкістю 1 Ампер секунду.

Один важливий момент, який слід зазначити щодо наведеного вище рівняння.Він тільки пов'язує ЕРС, що створюється через індуктор, зі змінами струму, тому що, якщо струм індуктора постійний і не змінюється, наприклад, у постійному струмі, то індукована напруга ЕРС дорівнюватиме нулю, оскільки миттєва швидкість зміни струму дорівнює нуль di/dt = 0.

При постійному струмі, що протікає через індуктор і, отже, нульовому індукованому напрузі на ньому, індуктор діє як коротке замикання, що дорівнює шматку дроту, або принаймні дуже низьке значення опору. Інакше кажучи, протидія протіканню струму, запропонованого індуктором, дуже по-різному в ланцюгах змінного і постійного струму.

Постійна часу індуктора

Тепер ми знаємо, що струм не може миттєво змінюватися в індуктивності, тому що для цього струм повинен змінитися на кінцеву величину за нульовий час, що призведе до того, що швидкість зміни струму буде нескінченною di / dt = ∞ , роблячи індуковану ЕРС нескінченною, а нескінченної напруги не існує. Однак, якщо струм, що протікає через індуктор, дуже швидко змінюється, наприклад, при роботі перемикача, на котушці індуктивності можуть виникати високі напруги.

Розглянемо схему індуктора вище. Коли перемикач (S1) розімкнуть, струм через котушку індуктивності не тече. Оскільки через індуктор струм не протікає, швидкість зміни струму (di/dt) у котушці дорівнюватиме нулю. Якщо швидкість зміни струму дорівнює нулю, то в котушці індуктивності немає ЕРС самоіндукції (V _L= 0 ).

Якщо ми тепер закриємо перемикач (t = 0), струм проходитиме через ланцюг і повільно підніматиметься до свого максимального значення зі швидкістю, що визначається індуктивністю індуктора.Ця швидкість струму, що протікає через котушку індуктивності, помножена на індуктивність Генрі, призводить до того, що на котушці утворюється деяка самоіндукована ЕРС з фіксованим значенням, визначена рівнянням Фарадея V _L = Ldi/dt.

Ця самоіндукована ЕРС на котушці індуктивності (V _L ) бореться з прикладеною напругою доти, поки струм не досягне свого максимального значення і не буде досягнуто сталого стану. Струм, що зараз тече через котушку, визначається лише постійним або «чистим» опором обмоток котушок, оскільки значення реактивного опору котушки зменшилося до нуля, оскільки швидкість зміни струму (di/dt) дорівнює нулю у стійкому стані. Інакше кажучи, тепер є лише опір котушок постійного струму, щоб протистояти потоку струму.

Аналогічно, якщо перемикач (S1) розімкнуть, струм, що протікає через котушку, почне падати, але індуктор знову боротиметься з цією зміною і спробує утримати струм у своєму колишньому значенні, індукуючи напругу в іншому напрямку. Нахил падіння буде негативним і пов'язаний з індуктивністю котушки, як показано нижче.

Струм і напруга в індукторі

Скільки індуктивної напруги генеруватиметься індуктором, залежить від швидкості зміни струму. У нашому уроці про електромагнітну індукцію закон Ленця говорив: «Напрямок індукованої ЕРС таке, що він завжди протистоятиме зміні, що його викликає». Іншими словами, індукована ЕРС завжди протиставлятиме рух чи зміну, які спочатку викликали індуковану ЕРС.

Таким чином, при зменшенні струму полярність напруги діятиме як джерело, а при збільшенні струму полярність напруги діятиме як навантаження. Таким чином, при однаковій швидкості зміни струму через котушку збільшення або зменшення величини індукованої ЕРС буде однаковим.

Потужність в індукторі

Ми знаємо, що індуктор у ланцюгу протистоїть потоку струму I через нього, тому що потік цього струму індукує ЕРС, яка протистоїть йому закон Ленца. Потім необхідно виконати роботу від зовнішнього джерела батареї, щоб струм протікав проти цієї індукованої ЕРС. Миттєва потужність, що використовується для форсування струму I по відношенню до цієї самоіндукованої ЕРС (V _L), Визначається як:

Потужність у ланцюзі задається як P = V * Iтому:

Ідеальний індуктор не має опору, лише індуктивність, тому R = 0 Омі тому потужність в котушці не розсіюється, тому можна сказати, що ідеальний індуктор має нульову втрату потужності.

Енергія в індукторі

Коли потужність надходить у індуктор, енергія накопичується у його магнітному полі. Коли струм, що протікає через індуктор, збільшується і di/dt стає більше за нуль, миттєва потужність ланцюга також повинна бути більше нуля, (P> 0), тобто. позитивна, що означає, що енергія накопичується в індукторі.

Аналогічно, якщо струм через індуктор зменшується і di/dt менше нуля, то миттєва потужність також повинна бути меншою за нуль (P), тобто. негативна, що означає, що індуктор повертає енергію назад у ланцюг. Потім, інтегруючи наведене вище рівняння потужності, повна магнітна енергія, яка завжди позитивна і зберігається в індуктивності, визначається як:

Енергія фактично накопичується в магнітному полі, що оточує індуктор струмом, що тече через нього. В ідеальному індукторі, який не має опору або ємності, оскільки струм збільшує енергію, що стікає в індуктор і накопичується там у його магнітному полі без втрат, він не вивільняється доти, доки струм не зменшиться і магнітне поле не зруйнується.

Потім у змінному струмі, змінного струму індуктор постійно накопичує та доставляє енергію на кожному циклі. Якщо струм, що протікає через індуктор, є постійним, як у ланцюзі постійного струму, то збережена енергія не змінюється, оскільки P = Li (di/dt) = 0 .

Таким чином, індуктори можуть бути визначені як пасивні компоненти, так як вони можуть накопичувати, так і доставляти енергію в ланцюг, але вони не можуть генерувати енергію. Ідеальний індуктор класифікується як менше втрат, що означає, що він може зберігати енергію нескінченно, оскільки енергія не втрачається.

Однак, реальні котушки індуктивності завжди матимуть деякий опір, пов'язаний з обмотками котушки, і щоразу, коли струм протікає через енергію опору, втрачається у вигляді тепла за законом Ома(P = I 2 R) незалежно від того, чи є струм змінним чи постійний.

Тоді основне використання індукторів - це у фільтраційних ланцюгах, резонансних ланцюгах та для обмеження струму. Індуктор може використовуватися в ланцюгах для блокування або зміни змінного струму або діапазону синусоїдальних частот, і в цій ролі індуктор може використовуватися для настроювання простого радіо або генераторів різних типів. Він також може захистити чутливе обладнання від руйнівних стрибків напруги та високих пускових струмів.

У наступному уроці про індукторів ми побачимо, що ефективний опір котушки називається індуктивністю, а індуктивність, яка, як ми тепер знаємо, є характеристикою електричного провідника, який «протидіє зміні струму», може бути як внутрішньою, індукованою, так званою самоіндуктивністю або індукованою званий взаємоіндуктивністю.

comments powered by HyperComments

Індукційна котушка (рисунок 1) є окремим випадком трансформатора. Вона складається з сердечника 1 (набраного з нарізаних шматків сталевого дроту), на який намотано кілька витків товстого ізольованого дроту 2. Ці витки є первинною обмоткою індукційної котушки. Поверх первинної обмотки намотується інша обмотка 3 із тонкого ізольованого дроту з великою кількістю витків (від 16 000 до 1 000 000 і більше). Це – вторинна обмотка індукційної котушки.

Малюнок 1. Схема влаштування індукційної котушки

Принцип роботи індукційної котушки ось у чому. Первинна обмотка через механічний переривник 4 приєднується до джерела постійної напруги 5 (батареї елементів, акумуляторів тощо).

При замиканні вимикача 6 Струм батареї проходить по первинній обмотці котушки і намагнічує її сердечник. Сердечник, що намагнітився, притягує до себе якорець переривника, чим розривається ланцюг первинної обмотки. Наступної миті сердечник, що розмагнітився, відпускає якорець переривника. Останній під дією пружини повертається на місце, замикає ланцюг первинної обмотки, і далі процес повторюється знову.

В результаті безперервних замикань та розмикань ланцюга в первинній обмотці котушки протікає переривчастий струм.Магнітне поле первинної обмотки, що змінюється, перетинаючи витки вторинної обмотки, індукує в ній електрорушійну силу (ЕРС). При замиканні первинного ланцюга ЕРС у вторинній обмотці має один напрямок, при розмиканні – інший. Велика кількість витків дає можливість отримувати на кінцях вторинної обмотки напругу кілька тисяч, а іноді й сотень тисяч вольт. Шар повітря між висновками вторинної обмотки пробивається та проскакує іскра, довжина якої у великих індукційних котушках сягає 1 метра.

Для отримання великої ЕРС у вторинній обмотці необхідно, щоб струм первинного ланцюга змінювався якнайшвидше. Однак іскра в механічному переривнику, що з'являється при розмиканні його контактів, не дає змоги припинятися струму відразу. Для найшвидшого зникнення іскри паралельно до місця розриву включають конденсатор. 7.

Первинну обмотку індукційної котушки можна живити також змінним струмом. Тоді потреба у переривачі відпадає.

За допомогою індукційної котушки було зроблено багато найважливіших фізичних відкриттів. Індукційні котушки широко застосовуються для запалювання робочої суміші в автомобільних та авіаційних двигунах тощо.

Рисунок 2. Зовнішній вигляд автомобільної індукційної котушки та механічного переривника, що використовуються для подачі іскри в камеру згоряння двигуна (зліва котушка, праворуч переривник)

Відео 1. Котушка Румкорфа

Джерело: Кузнєцов М.І., "Основи електротехніки" - 9-е видання, виправлене - Москва: Вища школа, 1964 - 560с.

Котушка індуктивності характеризується своїми параметрами, головними з яких є її індуктивність, опір обмоток та робочий струм, з яким вона може функціонувати.При складанні схеми особливе значення мають її габарити, вага. До котушок пред'являються особливі вимоги, які можуть бути різними залежно від сфери її застосування. Для використання в перетворювачах, фільтрах, котушки використовуються потужніші, ніж це закладено схемою. Головне вибрати таку модель, яка не впливатиме на продуктивність усієї схеми чи ланцюга.

У статті буде розказано про те, що це таке, де використовується така котушка безпеки та з чого складається. Також у статті міститься відеоролик та додатковий матеріал, який допоможе краще розібратися у вибраній темі.

Огляд пасивних компонентів

Сучасна радіоелектронна апаратура (РЕА) містить дуже багато електрорадіокомпонентів, тобто. самостійних виробів, які виконують певні функції. Електрорадіоелементи поділяють на активні та пасивні. До активних відносяться транзистори, мікросхеми, електронні лампи і т.д., тобто елементи, здатні посилювати або перетворювати електричні сигнали. До пасивних відносяться резистори, котушки індуктивності, конденсатори, трансформатори, комутаційні елементи, тобто такі елементи, які призначені для перерозподілу електричної енергії.

Мережева інфраструктура сучасного офісу складається з багатьох складових, правильний вибір яких має важливе значення для успішної роботи всієї інфраструктури в цілому. Пасивні компоненти грають у своїй також важливу роль, забезпечують середовищі передачу даних, і навіть зовнішній вигляд, естетику. Пасивним елементом схеми називається елемент, який має внутрішніх джерел енергії, і виконує або накопичення енергії (конденсатор, індуктивність), або її розсіювання (резистор).

Пасивні компоненти, по суті, відповідає пасивному елементу схеми. Пасивні компоненти характеризуються малими розмірами, малим числом висновків (зазвичай два-три), низькою вартістю і, як правило, досить високою стійкістю до впливів при складанні вузлів. Пасивні елементи можуть бути як дискретні компоненти і як елементи інтегральних мікросхем. У РЕА інтегральні мікросхеми мають дуже велику питому вагу, але пасивні компоненти є все-таки найпоширенішими виробами електронної промисловості. Це можна пояснити тим, деякі елементи важко виконати в мікросхемному виконанні. Практично неможливо в ІМС виготовити конденсатори великої ємності, резистори з великим опором, складності у розробці інтегральних котушок індуктивності та трансформаторів. Крім того, технічні характеристики дискретних елементів краще, ніж інтегральних.

Котушки індуктивності різних розмірів Буде цікаво Діодний міст – що це таке? Використовувані джерела:

• https://rusenergetics.ru/oborudovanie/katushka-induktivnosti
• https://microtechnics.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-katushki-induktivnosti/
• https://meanders.ru/induktor.shtml
• https://www.electromechanics.ru/electrical-engineering/640-induction-coil.html
• https://electroinfo.net/radiodetali/chto-takoe-katushka-induktivnosti-i-pochemu-ee-inogda-nazyvajut-drossel.html