Индукторно съединение

В предишния урок започнахме с Разбиране на индуктор и той работи, сега е време да проучим различните комбинации от индуктори. В електрониката индукторите са най-често използваните компоненти след кондензаторите и резисторите, които се използват в различни комбинации за различни приложения. Също така използвахме индуктор за изграждане на метални детектори и измерихме стойността на индуктора, използвайки различни техники, всички връзки са дадени по-долу:

• LC измервател, използващ Arduino: Измерване на индуктивност и честота
• Как да се измери стойността на индуктор или кондензатор с помощта на осцилоскоп
• Обикновена верига за металдетектор
• Метален детектор Arduino

Какво е свързана верига?

Комбинациите от компоненти са заедно, за да създадат свързани вериги. Смисълът на свързаната верига е, че енергийният трансфер се осъществява от една в друга, когато някоя от веригите е под напрежение. Основните компоненти в електронната верига са свързани или кондуктивно, или електромагнитно.

В този урок обаче ще бъдат обсъдени електромагнитното свързване и комбинацията от индуктори, като индуктори в серия или паралелни комбинации.

Взаимна индуктивност

В предишната статия обсъдихме самоиндуктивността на индуктор и неговия параметър. По време на операцията, свързана със самоиндуктивността, не е имало взаимна индуктивност.

Когато настъпи скоростта на промяна на тока, в бобината се индуцира напрежение. Което може да бъде допълнително демонстрирано с помощта на формулата по-долу, където,

V (t) е индуцираното напрежение вътре в намотката, i е токът, протичащ през намотката, а индуктивността на намотката е L.

V (t) = L {di (t) / dt}

Горното условие е вярно само за елемента на веригата, свързан със самоиндуктивност, където има два извода. В такъв случай в реда не се взема взаимна индуктивност.

Сега, при същия сценарий, ако две намотки са разположени на близко разстояние, ще се случи индуктивното свързване.

На горното изображение са показани две намотки. Тези две намотки са много близо една до друга. Поради тока i1, протичащ през намотката L1, се индуцира магнитен поток, който след това ще се прехвърли към другата намотка L2.

В горното изображение същата схема вече е плътно обвита в материал на сърцевината, така че намотките не могат да се движат. Тъй като материалът е магнитно ядро, той има пропускливост. Двете отделни намотки вече са магнитно свързани. Интересното е, че ако една от намотките е изправена пред скоростта на промяна на тока, другата намотка ще предизвика напрежение, което е пряко пропорционално на скоростта на промяна на тока в другата намотка.

Следователно, когато в бобината L1 се подаде източник на напрежение V1, токът i1 ще започне да тече през L1. Скоростта на промяна на тока произвежда поток, който тече през магнитното ядро ​​и произвежда напрежение в бобината L2. Скоростта на промяна на тока в L1 също променя потока, който може допълнително да манипулира индуцираното напрежение в L2.

Най- индуцирана напрежение в L2 може да бъде изчислена по-долу formula-

V ₂ = M {di ₁ (t) / dt}

В горното уравнение има неизвестен обект. Това е М. Това е така, защото взаимните индуктивности са отговорни за взаимно индуцираното напрежение в две независими вериги. Тази М, взаимната индуктивност е коефициентът на пропорционалност.

Същото за първата намотка L1, взаимно индуцираното напрежение поради взаимната индуктивност за първата намотка може да бъде -

V ₂ = M {di ₂ (t) / dt}

Подобно на индуктивността, взаимната индуктивност също се измерва в Хенри. Максималната стойност на взаимната индуктивност може да бъде √L ₁ L ₂. Тъй като индуктивността индуцира напрежение със скоростта на промяна на тока, взаимната индуктивност също индуцира напрежение, което се нарича взаимно напрежение M (di / dt). Това взаимно напрежение може да бъде положително или отрицателно, което е силно зависимо от физическата конструкция на намотката и посоката на тока.

DOT Конвенция

В Конвенцията Dot е основен инструмент за определяне на полярността на взаимно индуцирана напрежение. Както подсказва името, точковият знак, който е в кръгла форма, е специален символ, който се използва в края на две намотки във взаимно свързани вериги. Тази точка предоставя и информацията за конструкцията на намотката около нейното магнитно ядро.

В горната схема са показани две взаимно свързани индуктори. Тези два индуктора имат самоиндукции на L1 и L2.

Напреженията V1 и V2 се развиват в индукторите и са резултат от постъпване на ток в индукторите на пунктираните клеми. Като се приеме, че взаимната индуктивност на тези два индуктора е M, индуцираното напрежение може да се изчисли, използвайки формулата по-долу,

За първата индуктивност L1 индуцираното напрежение ще бъде -

V ₁ = L ₁ (di ₁ / dt) ± M (di ₂ / dt)

Същата формула може да се използва за изчисляване на индуцираното напрежение на втория индуктор, V ₂ = L ₂ (di ₂ / dt) ± M (di ₁ / dt)

Следователно веригата съдържа два вида индуцирано напрежение, индуцирано напрежение поради самоиндукция и взаимно индуцирано напрежение поради взаимната индуктивност. Индуцираното напрежение в зависимост от самоиндуктивността се изчислява по формулата V = L (di / dt), която е положителна, но взаимно индуцираното напрежение може да бъде отрицателно или положително в зависимост от конструкцията на намотката, както и от потока на тока. Използването на точка е важен параметър за определяне на полярността на това взаимно индуцирано напрежение.

В свързана верига, където два терминала принадлежат на две различни намотки и идентично маркирани с точки, тогава за една и съща посока на тока, която е спрямо подобни терминали, магнитният поток на собствената и взаимната индукция във всяка бобина ще се съберат заедно.

Коефициент на свързване

Коефициентът на индуктивно свързване е важен параметър за свързани вериги, за да се определи количеството на свързване между индуктивно свързаните бобини. На коефициента на свързване е изразена с буквата К.

Формулата на коефициента на свързване е K = M / √L ₁ + L _2, където L1 е самоиндуктивността на първата намотка, а L2 е самоиндуктивността на втората намотка.

Две индуктивно свързани вериги са свързани с помощта на магнитния поток. Ако целият поток на един индуктор е свързан или свързан, другият индуктор се нарича перфектно свързване. По време на тази ситуация K може да се изрази като 1, което е кратката форма на 100% свързване. Коефициентът на свързване винаги ще бъде по-малък от единицата и максималната стойност на коефициента на свързване може да бъде 1 или 100%.

Взаимната индуктивност е силно зависима от коефициента на свързване между двете вериги на индуктивно свързани бобини. Ако коефициентът на свързване е по-висок, така че взаимната индуктивност ще бъде по-висока, от друга страна, ако коефициентът на свързване е по-нисък, което значително ще намали взаимната индуктивност в съединителната верига. Коефициентът на свързване не може да бъде отрицателно число и той няма зависимост от посоката на тока вътре в бобините. Коефициентът на свързване зависи от основните материали. При желязото или феритната сърцевина коефициентът на свързване може да бъде много висок, като 0,99, а за въздушната сърцевина, той може да бъде по-нисък от 0,4 до 0,8 в зависимост от пространството между двете намотки.

Индуктор в серийна комбинация

Индукторите могат да се събират последователно. Има два начина за последователно свързване на индуктори чрез използване на метод за подпомагане или чрез метод на опозиция.

На горното изображение са показани два типа последователни връзки. За първата от лявата страна индукторите са свързани последователно чрез метод за подпомагане. При този метод токът, протичащ през двата индуктора, е в една и съща посока. Тъй като токът тече в една и съща посока, магнитните потоци на самостоятелна и взаимна индукция в крайна сметка ще се свържат помежду си и ще се добавят.

Следователно, общата индуктивност може да се изчисли, като се използва формулата по-долу

L _eq = L ₁ + L ₂ + 2M

Където L _eq е общата еквивалентна индуктивност, а M е взаимната индуктивност.

За правилното изображение се показва опозиционната връзка. В такъв случай токовият поток през индукторите е в обратна посока. Следователно, общата индуктивност може да се изчисли, като се използва формулата по-долу, L _eq = L ₁ + L ₂ - 2M

Където L _eq е общата еквивалентна индуктивност, а M е взаимната индуктивност.

Индуктори в паралелна комбинация

Подобно на серийната комбинация от индуктори, паралелната комбинация от две индуктори може да бъде два вида, като се използва метод за подпомагане и метод на опозиция.

За метода за подпомагане, както се вижда на лявото изображение, конвенцията на точките ясно показва, че текущият поток през индукторите е в същата посока. За да се изчисли общата индуктивност, формулата по-долу може да бъде много полезна. В такъв случай самоиндуцираното електромагнитно поле в две намотки позволява взаимно индуцираната едс.

L _eq = (L ₁ L ₂ - M ²) / (L ₁ + L ₂ + 2M)

За опозиционния метод индукторите са свързани паралелно с противоположната посока една на друга. В такъв случай взаимната индуктивност създава напрежение, което се противопоставя на самоиндуцираната ЕМП. Еквивалентната индуктивност на паралелната верига може да се изчисли, като се използва формулата по-долу

L _eq = (L ₁ L ₂ - M ²) / (L ₁ + L ₂ + 2M)

Приложения на индуктор

Едно от най-добрите използване на свързани индуктори е при създаването на трансформатори. Трансформаторът използва свързани индуктори, увити около желязо или феритна сърцевина. Идеалният трансформатор има нулеви загуби и сто процента коефициенти на свързване. Освен трансформатора, свързани преобразуватели също се използват в сепичен или обратен преобразувател. Това е отличен избор за изолиране на първичния вход с вторичния изход на захранването с помощта на свързания индуктор или трансформатори.

Отделно от това куплираните индуктори се използват и за изработване на единична или двойно настроена верига в радиопредавателна или приемна верига