Муфта індуктора

У попередньому навчальному посібнику ми почали з "Розуміння індуктора і його роботи", тепер настав час дослідити різні комбінації індукторів. В електроніці індуктори є найбільш часто використовуваними компонентами після конденсаторів та резисторів, які використовуються в різних комбінаціях для різних застосувань. Ми також використовували індуктор для побудови металошукачів і вимірювали значення індуктивності, використовуючи різні методи, усі посилання наведені нижче:

• LC-вимірювач з використанням Arduino: Вимірювання індуктивності та частоти
• Як виміряти значення індуктора або конденсатора за допомогою осцилографа
• Простий ланцюг детектора металу
• Детектор металу Arduino

Що таке з'єднані схеми?

Комбінації компонентів складають разом, щоб створити пов'язані схеми. Сенс пов'язаної схеми полягає в тому, що передача енергії відбувається від однієї до іншої, коли будь-яка з ланцюгів знаходиться під напругою. Основні компоненти в електронній схемі з'єднані або кондуктивно, або електромагнітно.

Однак у цьому навчальному посібнику буде обговорено електромагнітне зчеплення та комбінацію індукторів, як індуктори в послідовних або паралельних комбінаціях.

Взаємна індуктивність

У попередній статті ми обговорювали самоіндуктивність індуктивності та її параметр. Під час операції, пов'язаної з самоіндуктивністю, взаємної індуктивності не було.

Коли відбувається швидкість зміни струму, всередині котушки індукується напруга. Що можна додатково продемонструвати, використовуючи формулу нижче, де,

V (t) - індукована напруга всередині котушки, i - струм, що протікає через котушку, а індуктивність котушки - L.

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

Вищевказана умова справедлива лише для елемента схеми, що стосується самоіндукції, де присутні дві клеми. У такому випадку взаємна індуктивність не береться до порядку.

Тепер, за тим самим сценарієм, якщо дві котушки розташовані на близькій відстані, відбудеться індуктивне зчеплення.

На зображенні вище показано дві котушки. Ці дві котушки дуже близькі одна до одної. Завдяки струму i1, що протікає через котушку L1, індукується магнітний потік, який потім передається іншій котушці L2.

На зображенні вище той самий ланцюг тепер щільно обмотаний сердечником, щоб котушки не могли рухатися. Оскільки матеріал є магнітним сердечником, він має проникність. Дві окремі котушки тепер магнітно пов'язані. Тепер, що цікаво, якщо одна з котушок стикається зі швидкістю зміни струму, інша котушка буде індукувати напругу, яка прямо пропорційна швидкості зміни струму в іншій котушці.

Отже, коли в котушці L1 подається джерело напруги V1, струм i1 почне протікати через L1. Швидкість зміни струму виробляє потік, який протікає через магнітопровід і виробляє напругу в котушці L2. Швидкість зміни струму в L1 також змінює потік, який може додатково маніпулювати індукованою напругою в L2.

Індуковане напруга в L2 може бути обчислена в нижче формулюваннях

V ₂ = M {di ₁ (t) / dt}

У наведеному вище рівнянні є невідома сутність. Тобто M. Це пояснюється тим, що взаємні індуктивності відповідають за взаємно індуковану напругу в двох незалежних ланцюгах. Ця М, взаємна індуктивність є коефіцієнтом пропорційності.

Те ж саме для першої котушки L1, взаємно індукована напруга через взаємну індуктивність для першої котушки може бути -

V ₂ = M {di ₂ (t) / dt}

Подібно до індуктивності, взаємна індуктивність також вимірюється в Генрі. Максимальне значення взаємної індуктивності може становити √L ₁ L ₂. Оскільки індуктивність індукує напругу зі швидкістю зміни струму, взаємна індуктивність також індукує напругу, яка називається взаємною напругою M (di / dt). Ця взаємна напруга може бути позитивною чи негативною, що дуже залежить від фізичної конструкції котушки та напрямку струму.

Конвенція DOT

Дот Конвенція є важливим інструментом для визначення полярності взаємно наведеної напруги. Як випливає з назви, крапкова позначка, яка має круглу форму, є спеціальним символом, який використовується на кінці двох котушок у взаємозв'язаних ланцюгах. Ця точка також надає інформацію про конструкцію обмотки навколо її магнітного сердечника.

У наведеній вище схемі показано дві взаємозв'язані котушки індуктивності. Ці два індуктори мають самоіндукції L1 і L2.

Напруги V1 і V2, що розвиваються на котушках індуктивності, є результатом струму, що надходить в котушки індуктивності на пунктирних клемах. Припускаючи, що взаємна індуктивність цих двох котушок індуктивності дорівнює М, індукована напруга може бути розрахована за наведеною нижче формулою,

Для першої котушки індуктивності L1 індукована напруга буде -

V ₁ = L ₁ (di ₁ / dt) ± M (di ₂ / dt)

Цю ж формулу можна використовувати для розрахунку індукованої напруги другого індуктора, V ₂ = L ₂ (di ₂ / dt) ± M (di ₁ / dt)

Отже, схема містить два типи індукованої напруги, індуковану напругу внаслідок самоіндукції та взаємно індуковану напругу внаслідок взаємної індуктивності. Індукована напруга в залежності від самоіндукції обчислюється за формулою V = L (di / dt), яка є додатною, але взаємно індукована напруга може бути негативною або додатною залежно від конструкції обмотки, а також потоку струму. Використання точки є важливим параметром для визначення полярності цієї взаємно індукованої напруги.

У сполученому контурі, де два термінали належать двом різним котушкам і однаково позначені крапками, тоді для одного і того ж напрямку струму, який є відносно подібних терміналів, магнітний потік власного та взаємної індукції в кожній котушці складеться.

Коефіцієнт зчеплення

Коефіцієнт з'єднання індуктивності є важливим параметром для з'єднаних ланцюгів для визначення величини зв'язку між індуктивно пов'язаними котушками. Коефіцієнт зв'язку виражається буквою K.

Формула коефіцієнта зчеплення дорівнює K = M / √L ₁ + L _2, де L1 - самоіндуктивність першої котушки, а L2 - самоіндуктивність другої котушки.

Два індуктивно пов'язаних ланцюга пов'язані за допомогою магнітного потоку. Якщо весь потік одного індуктора зв'язаний або пов'язаний, інший індуктор називається ідеальним зчепленням. Під час цієї ситуації K можна виразити як 1, що є короткою формою 100% зв'язку. Коефіцієнт зчеплення завжди буде менше одиниці, і максимальне значення коефіцієнта зчеплення може становити 1 або 100%.

Взаємна індуктивність дуже залежить від коефіцієнта зв'язку між двома ланцюгами котушок з індуктивною зв'язкою. Якщо коефіцієнт зв’язку вищий, то взаємна індуктивність буде вищою, з іншого боку, якщо коефіцієнт зв’язку знаходиться на меншій величині, що значно зменшить взаємну індуктивність у контурі зчеплення. Коефіцієнт зв'язку не може бути від'ємним числом, і він не має залежності від напрямку струму всередині котушок. Коефіцієнт зчеплення залежить від основних матеріалів. У залізних або феритових сердечникових коефіцієнтах коефіцієнт зчеплення може бути дуже високим, як 0,99, а для повітряного сердечника він може бути від 0,4 до 0,8 залежно від простору між двома котушками.

Індуктор в комбінованій серії

Індуктори можна складати послідовно. Існує два способи послідовного підключення котушок індуктивності за допомогою методу допомоги або методу опозиції.

На зображенні вище показано два типи послідовних з'єднань. Для першого з лівого боку котушки індуктивності з'єднані послідовно методом допомоги. У цьому методі струм, що протікає через два індуктори, знаходиться в одному напрямку. Оскільки струм тече в одному напрямку, магнітні потоки самоіндукції та взаємної індукції в кінцевому підсумку з’єднуються між собою і складатимуться.

Отже, загальну індуктивність можна розрахувати, використовуючи формулу нижче

L _eq = L ₁ + L ₂ + 2M

Де, L _eq - загальна еквівалентна індуктивність, а M - взаємна індуктивність.

Для правильного зображення відображається опозиційне з’єднання. У такому випадку потік струму через котушки індуктивності йде в протилежному напрямку. Отже, загальну індуктивність можна розрахувати за наведеною нижче формулою, L _eq = L ₁ + L ₂ - 2M

Де, L _eq - загальна еквівалентна індуктивність, а M - взаємна індуктивність.

Індуктори в паралельному поєднанні

Як і послідовна комбінація індукторів, паралельна комбінація двох індукторів може бути двох типів, використовуючи допоміжний метод та використовуючи метод опозиції.

Для методу допомоги, як видно на лівому зображенні, умовна точка чітко показує, що потік струму через котушки індуктивності рухається в одному напрямку. Для розрахунку загальної індуктивності наведена нижче формула може бути дуже корисною. У такому випадку самоіндуковане електромагнітне поле у ​​двох котушках дозволяє взаємно індуковану ЕРС.

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

Для опозиційного методу індуктори з'єднуються паралельно протилежному напрямку. У такому випадку взаємна індуктивність створює напругу, яка протистоїть самоіндукованій ЕРС. Еквівалентну індуктивність паралельної схеми можна розрахувати, використовуючи формулу, наведену нижче

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

Застосування індуктора

Одне з найкращих використання зв’язаних індукторів - у створенні трансформаторів. Трансформатор використовує пов'язані індуктори, обмотані навколо залізного або феритового сердечника. Ідеальний трансформатор має нульові втрати і стовідсоткові коефіцієнти зчеплення. Крім трансформатора, з'єднані котушки індуктивності також використовуються в сепічному або зворотньому перетворювачі. Це чудовий вибір для ізоляції первинного входу від вторинного виходу джерела живлення за допомогою зв’язаної котушки індуктивності або трансформаторів.

Окрім цього, з'єднані індуктори також використовуються для створення одно- або двоналаштованої схеми в радіопередаючій або приймальній схемі