Ajo që quhet reaktancë induktive e bobinës. Aplikimi në teknologji

Induktor - një spirale, spirale ose spirale e një përcjellësi të izoluar të mbështjellë, i cili ka një induktivitet të konsiderueshëm me një kapacitet relativisht të vogël dhe rezistencë të ulët aktive. Si rezultat, kur një rrymë elektrike alternative rrjedh nëpër spirale, vërehet inercia e saj e rëndësishme.

Për të rritur induktivitetin, përdoren bërthama të bëra nga materiale feromagnetike: çelik elektrik, permalloy, fluxtrol, hekur karbonil, ferrite. Bërthamat përdoren gjithashtu për të ndryshuar induktivitetin e mbështjelljeve brenda një diapazoni të vogël.

Ekzistojnë gjithashtu mbështjellje, përçuesit e të cilëve janë instaluar në një tabelë të qarkut të shtypur.

Induktor në një qark elektrik përçon mirë rrymën e drejtpërdrejtë dhe në të njëjtën kohë i reziston rrymës alternative, pasi kur rryma ndryshon në spirale, lind një EMF i vetë-induksionit, i cili e pengon këtë ndryshim.

Parametri kryesor i një induktori është i tij induktiviteti, e cila përcakton se çfarë lloj fluksi fushe magnetike do të krijojë spiralja kur një rrymë prej 1 amper kalon nëpër të. Vlerat tipike të induktancave të spirales janë nga të dhjetat e µH në dhjetëra H.

Humbjet në tela shkaktohet nga tre arsye:

· Telat e mbështjelljes kanë rezistencë omike (aktive).

· Rezistenca e telit të mbështjelljes rritet me rritjen e frekuencës për shkak të efektit të lëkurës. Thelbi i efektit është zhvendosja e rrymës në shtresat sipërfaqësore të telit. Si rezultat, seksioni kryq i dobishëm i përcjellësit zvogëlohet dhe rezistenca rritet.

· Në telat e mbështjelljes, të përdredhur në një spirale, manifestohet efekti i afërsisë, thelbi i të cilit është zhvendosja e rrymës nën ndikimin e rrymave vorbull dhe një fushë magnetike në periferi të mbështjelljes. Si rezultat, seksioni kryq nëpër të cilin rrjedh rryma merr një formë gjysmëhënës, gjë që çon në një rritje shtesë të rezistencës së telit.

Humbje dielektrike (izolimi me tela dhe kafazi me spirale) mund të klasifikohen në dy kategori:

· Humbjet nga dielektriku i një kondensatori ndërhyrës (rrjedhje nga ndërthurja dhe humbje të tjera karakteristike për dielektrikët e kondensatorëve).

· Humbjet për shkak të vetive magnetike të dielektrikut (këto humbje janë të ngjashme me humbjet në bërthamë).

Në rastin e përgjithshëm, mund të shihet se për bobinat moderne të aplikimit të përgjithshëm, humbjet në dielektrikë janë më shpesh të papërfillshme.

Humbje thelbësore janë shuma e humbjeve të rrymës vorbull, humbjeve të histerezës dhe humbjeve fillestare.

Humbje e rrymës turbulluese . Rryma që rrjedh nëpër përcjellës indukton një emf në përçuesit përreth, për shembull, në bërthamën, ekranin dhe telat e kthesave ngjitur. Rrymat e vorbullës që rezultojnë bëhen burim humbjesh për shkak të rezistencës së përcjellësve.

Varietetet e induktorëve

Induktorët e lakut . Këto mbështjellje përdoren në lidhje me kondensatorët për të formuar qarqe rezonante. Duhet të kenë stabilitet, saktësi dhe faktor cilësor të lartë.

Bobinat e komunikimit. Bobina të tilla përdoren për të siguruar bashkim induktiv midis qarqeve individuale dhe kaskadave. Një lidhje e tillë bën të mundur ndarjen e qarqeve të bazës dhe kolektorit me rrymë të vazhdueshme etj. Nuk ka kërkesa strikte për faktorin e cilësisë dhe saktësinë për mbështjellje të tilla, prandaj ato janë bërë nga një tel i hollë në formën e dy mbështjelljeve me përmasa të vogla. . Parametrat kryesorë të këtyre bobinave janë induktiviteti dhe koeficienti i bashkimit.

Variometra.Këto janë mbështjellje, induktiviteti i të cilave mund të ndryshohet gjatë operimit për të rindërtuar qarqet osciluese. Ato përbëhen nga dy mbështjellje të lidhura në seri. Njëra prej mbështjelljeve është e palëvizshme (statori), tjetra ndodhet brenda së parës dhe rrotullohet (rotori). Kur pozicioni i rotorit në lidhje me statorit ndryshon, vlera e induktivitetit të ndërsjellë ndryshon dhe, rrjedhimisht, induktiviteti i variometrit. Një sistem i tillë bën të mundur ndryshimin e induktivitetit me një faktor 4-5. Në ferrovariometrat, induktiviteti ndryshohet duke lëvizur bërthamën ferromagnetike.

Mbytje . Këta janë induktorë me rezistencë të lartë AC dhe rezistencë të ulët DC. Ato përdoren në qarqet e fuqisë së pajisjeve inxhinierike radio si një element filtri. Për rrjetet e energjisë me frekuenca 50-60 Hz, ato janë bërë në bërthama të bëra prej çeliku transformator. Në frekuenca më të larta, përdoren gjithashtu bërthama permalloy ose ferrite. Një lloj i veçantë i mbytjeve janë fuçitë (rruazat) e ferritit që shtypin zhurmën në tela.

Mbytje të dyfishta dy induktorë kundër-plagë përdoren në filtrat e fuqisë. Për shkak të mbështjelljes së kundërt dhe induksionit të ndërsjellë, ato janë më efektive për filtrimin e ndërhyrjeve të modalitetit të përbashkët me të njëjtat dimensione. Mbytje të dyfishta përdoren gjerësisht si filtra të hyrjes së furnizimit me energji elektrike; në filtrat e sinjaleve diferenciale të linjave dixhitale, si dhe në teknologjinë audio. ato. janë projektuar si për të mbrojtur furnizimet me energji elektrike nga hyrja e sinjaleve të induktuara me frekuencë të lartë në to, dhe për të shmangur bllokimin e rrjetit të furnizimit me energji elektrike me ndërhyrje elektromagnetike. Në frekuenca të ulëta, përdoret në filtrat e furnizimit me energji elektrike dhe zakonisht ka një bërthamë ferromagnetike (të bërë nga çeliku transformator) ose ferrit.

Aplikimi i induktorëve

· Induktorët (së bashku me kondensatorët dhe/ose rezistorët) përdoren për të ndërtuar qarqe të ndryshme me veti të varura nga frekuenca, si filtra, qarqe kthyese, qarqe lëkundëse, etj.

· Induktorët përdoren në rregullatorët komutues si një element që ruan energjinë dhe konverton nivelet e tensionit.

· Dy ose më shumë mbështjellje të lidhura në mënyrë induktive formojnë një transformator.

· Një induktor i ushqyer nga një rrymë pulsuese nga një ndërprerës tranzistor përdoret ndonjëherë si një burim i tensionit të lartë me fuqi të ulët në qarqet me rrymë të ulët, kur krijimi i një tensioni të veçantë të furnizimit të lartë në furnizimin me energji elektrike është i pamundur ose jo ekonomikisht i realizueshëm. Në këtë rast, rritjet e tensionit të lartë ndodhin në spirale për shkak të vetë-induksionit, i cili mund të përdoret në qark, për shembull, duke u drejtuar dhe zbutur.

· Bobinat përdoren gjithashtu si elektromagnetë.

· Bobinat përdoren si një burim energjie për ngacmimin e plazmës së bashkuar në mënyrë induktive.

· Për komunikimet radio - emetimi dhe marrja e valëve elektromagnetike (antenë magnetike, antenë unaze).

o Antenë me lak

o DDRR

o lak induksioni

· Për ngrohjen e materialeve përçuese elektrike në furrat me induksion.

· Si një sensor zhvendosjeje: ndryshimi në induktivitetin e spirales mund të ndryshohet në një gamë të gjerë duke lëvizur (tërhequr) bërthamën.

· Induktori përdoret në sensorë induktivë të fushës magnetike. Magnetometrit me induksion u zhvilluan dhe u përdorën gjerësisht gjatë Luftës së Dytë Botërore.

Metodat efikase të dredha-dredha të zhvilluara në ndërmarrjen tonë:

Lejoni të hiqni kufizimet në diapazonin e tensioneve, rrymave dhe temperaturave të aplikuara. Zvogëloni seksionin kryq të telit, koston dhe peshën e bobinave në të njëjtat kushte funksionimi. Ose ato ju lejojnë të rritni tensionet, rrymat dhe temperaturat e funksionimit me të njëjtin seksion kryq teli.

Hulumtimet tona afatgjata kanë treguar se mënyra më efektive e ftohjes është ajri. Përdorimi i llojeve shtesë të izolimit ndonjëherë është i padëshirueshëm dhe përkeqëson vetitë e mbështjelljes. Në vend të izolimit, ne përdorim ndarjen e mbështjelljes në seksione. Ne përpiqemi të rrisim zonën e kontaktit të telit me flukse të fuqishme ajri.

1. Dredha-dredha e ndarë.

Alternativa më e mirë për izolim shtesë. Dredha-dredha ndahet në çdo numër seksionesh të lidhura në seri. Potenciali ndërmjet seksioneve ndahet me numrin e seksioneve. Potenciali ndërmjet shtresave ndahet me numrin e seksioneve me numrin e shtresave. Potenciali midis kthesave ngjitur në një shtresë ndahet me numrin e seksioneve të shumëzuar me numrin e shtresave dhe numrin e kthesave në shtresë. Kështu, çdo tension i rrezikshëm i prishjes mund të reduktohet në performancën mbrojtëse elektrike të një teli të zakonshëm të emaluar pa përdorimin e masave të veçanta izoluese elektrike. Sa më shumë seksione individuale, aq më mirë mund të organizoni ftohjen.

2. Dredha pa kontakt.

Mbështjelljet e mbështjelljes janë pezulluar në ajër në mbajtëse speciale. Nuk kanë kontakt mekanik, elektrik dhe termik me asnjë material tjetër të bobinës, as me kornizën, as me trupin dhe as me izolimin elektrik. Ftohja më efikase e ajrit, ngrohjes dhe izolimit elektrik.

3. Trup në formë kërmilli.

Ne e konsiderojmë ajrin si mënyrën më efektive për të ftohur mbështjelljet. Përdorimi i një rasti të tillë me tifozët dhe një llogaritje e gabuar e karakteristikave aerodinamike ofron avantazhe të konsiderueshme.

4. Dredha-dredha me valë të plotë.

Çdo gjë e re është e vjetër e harruar mirë. Ndarja e mbështjelljes në dy krahë dhe ndezja përmes urës diodike jep ndezjen alternative të krahëve me frekuencën e rrjetit. Në një gjysmë cikli, njëra shpatull funksionon, tjetra pushon. Kjo lejon përdorimin e mbështjelljeve me një seksion kryq më të vogël. Një dredha-dredha me valë të plotë është veçanërisht e rëndësishme kur kërkohet të vendoset një mbështjellje shumë e fuqishme me një tel kaq të trashë në dimensione të vogla, saqë është e pamundur të përkulet në këndet e kërkuara pa dëmtuar. Ose industria nuk prodhon goma kaq të trasha, dhe kështu është e mundur të kalohet në një seksion më të vogël.

5. Dredha-dredha e tubacionit.

Për punë në temperatura veçanërisht të larta. Si tel, përdoren një tub bakri, lëng qarkullues, pompa, shkëmbyes nxehtësie, ftohës, rezervuarë.

6. Mbushje me komponime me papastërti të bazuara në nitrid bor dhe të tjera për të rritur përçueshmërinë termike të përbërjes. Ose shtrirje rezistente ndaj dridhjeve duke përdorur pllaka të veçanta teknike. Përdoret në mënyra komplekse funksionimi me ndikim vibro.

Ekspertët tanë do të zhvillojnë mënyrën më efektive për të zgjidhur problemet tuaja. Ne do të jemi të lumtur të bashkëpunojmë me ju.

Ne presim porositë tuaja.

“Thuhet se kur ndizni dhe me çdo ndryshim të rrymës në qarkun elektrik për shkak të kryqëzimit të përcjellësit me fushën e tij magnetike, në të lind një forcë elektromotore e induktuar (EMF). Ne e quajtëm këtë EMF vetja. -EMF me induksion. EMF vetë-induksion ka karakter reaktiv. Kështu, për shembull, kur një rritje e rrymës në qark, EMF vetë-induksion do të drejtohet kundër EMF-së së burimit të tensionit, dhe rrjedhimisht rrymës në qarku elektrik nuk mund të vendoset menjëherë. Dhe, anasjelltas, kur rryma zvogëlohet në qark, EMF vetë-induksion induktohet në atë drejtim që, duke parandaluar zhdukjen e rrymës, ruan këtë rrymë në rënie.

Figura 1. Qarku AC që përmban induktivitetin

Siç e dimë tashmë, EMF e vetë-induksionit varet nga shkalla e ndryshimit të rrymës në qark dhe nga induktiviteti i këtij qarku (numri i kthesave, prania e bërthamave të çelikut).

Në një qark të rrymës alternative, EMF vetë-induksion ndodh vazhdimisht, pasi rryma në qark ndryshon vazhdimisht.

Figura 1 tregon një diagram të një qarku AC që përmban një spirale me një induktancë L pa bërthamë çeliku. Për thjeshtësi, së pari do të supozojmë se rezistenca aktive e spirales është shumë e vogël dhe mund të neglizhohet.

Le të hedhim një vështrim më të afërt në ndryshimin e rrymës alternative gjatë një periudhe. Figura 2 tregon lakoren e rrymës alternative. Gjysma e parë e periudhës është e ndarë në pjesë të vogla identike.

Figura 2. Përcaktimi i shpejtësisë së ndryshimit të rrymës AC

Për një periudhë kohe 0 - 1 vlera aktuale ka ndryshuar nga zero në 1 - 1 '. Rritja e rrymës gjatë kësaj kohe është e barabartë me a.

Për kohën e treguar nga segmenti 1 - 2 , vlera e menjëhershme u rrit në 2 - 2 ', dhe rritja e madhësisë së rrymës është e barabartë me b.

Gjatë kohës së treguar nga segmenti 2 - 3 , rryma rritet në 3 - 3 ', fitimi aktual tregon segmentin në etj.

Pra, me kalimin e kohës, rryma alternative do të rritet në maksimum (në 90 °). Por, siç shihet nga vizatimi, rritja e rrymës bëhet gjithnjë e më pak, derisa, më në fund, në vlerën maksimale të rrymës, kjo rritje bëhet e barabartë me zero.

Me një ndryshim të mëtejshëm të rrymës nga maksimumi në zero, ulja e madhësisë së rrymës bëhet gjithnjë e më e madhe, derisa, më në fund, afër zeros, rryma, duke ndryshuar me shpejtësinë më të lartë, zhduket, por menjëherë rishfaqet, duke rrjedhur në drejtim i kundërt.

Duke marrë parasysh ndryshimin e rrymës gjatë periudhës, shohim se rryma ndryshon me shpejtësinë më të madhe pranë vlerave të saj zero. Pranë vlerave maksimale, shpejtësia e ndryshimit të rrymës zvogëlohet, dhe në vlerën maksimale të rrymës, rritja e saj është e barabartë me zero. Kështu, rryma alternative ndryshon jo vetëm në madhësi dhe drejtim, por edhe në shkallën e ndryshimit të saj. Një rrymë alternative, duke kaluar nëpër kthesat e spirales, krijon një fushë magnetike të alternuar. Linjat magnetike të kësaj fushe, duke kapërcyer kthesat e spirales së tyre, nxisin një EMF të vetë-induksionit në to.

Figura 3 kurba i tregon ndryshimin e rrymës alternative në spirale. Siç është treguar tashmë, madhësia e emf-it të vetë-induksionit varet nga shkalla e ndryshimit të rrymës dhe nga induktiviteti i spirales. Por meqenëse induktiviteti i spirales në rastin tonë mbetet i pandryshuar, EMF e vetë-induksionit do të varet vetëm nga shkalla e ndryshimit të rrymës. Më sipër u tregua se shkalla më e lartë e ndryshimit të rrymës ndodh afër vlerave aktuale zero. Prandaj, ndryshimi më i madh në EMF të vetë-induksionit ka të njëjtat momente.

Figura 3. EMF i vetë-induksionit në një spirale të përfshirë në një qark të rrymës alternative

Në këtë moment a rryma rritet ndjeshëm dhe me shpejtësi nga zero, dhe për këtë arsye, siç vijon nga formula e mësipërme, EMF vetë-induksion (kurba eL) ka një vlerë maksimale negative. Meqenëse rryma rritet, EMF e vetë-induksionit, sipas rregullit Lenz, duhet të parandalojë një ndryshim (këtu, një rritje) në rrymë. Prandaj, EMF e vetë-induksionit me rrymë në rritje do të ketë një drejtim të kundërt me rrymën (pozicioni b), që rrjedh edhe nga kjo formulë. Shpejtësia e ndryshimit të rrymës zvogëlohet ndërsa i afrohet maksimumit. Prandaj, EMF e vetë-induksionit gjithashtu zvogëlohet, derisa, më në fund, në rrymën maksimale, kur ndryshimet e saj janë të barabarta me zero, ajo bëhet e barabartë me zero (pozicioni në).

Rryma alternative, pasi ka arritur maksimumin, fillon të ulet. Sipas rregullit të Lenz-it, EMF i vetë-induksionit do të parandalojë zvogëlimin e rrymës dhe, tashmë i drejtuar në drejtim të rrjedhës së rrymës, do ta mbështesë atë (pozicioni G).

Me një ndryshim të mëtejshëm, rryma alternative zvogëlohet me shpejtësi në zero. Një rënie e mprehtë e rrymës në spirale do të sjellë gjithashtu një ulje të shpejtë të fushës magnetike, dhe si rezultat i kryqëzimit të linjave magnetike të kthesave të spirales, EMF më e lartë e vetë-induksionit do të induktohet në to. (pozicioni d).

Figura 4. Rryma në spirale është përpara EMF vetë-induksionit në fazë me 90 °

Në gjysmën e dytë të periudhës së ndryshimit aktual, fotografia përsëritet dhe përsëri, me një rritje të rrymës, EMF vetë-induksion do të ndërhyjë në të, duke pasur një drejtim të kundërt me rrymën (pozicioni e).

Kur rryma zvogëlohet, EMF e vetë-induksionit, duke pasur një drejtim në drejtim të rrymës, do ta mbështesë atë, duke e parandaluar atë të zhduket menjëherë (pozicioni h).

Figura tregon se EMF e vetë-induksionit mbetet prapa rrymës në fazë me 90 ° ose ¼ të periudhës. Meqenëse fluksi magnetik është në fazë me rrymën, mund të themi se EMF i induktuar nga fluksi magnetik mbetet pas tij në fazë me 90 ° ose ¼ të periudhës.

Tashmë e dimë se dy sinusoidë të zhvendosur në lidhje me njëri-tjetrin me 90° mund të përfaqësohen nga vektorë të vendosur në një kënd prej 90° (Figura 4).

Meqenëse EMF vetë-induksion në qarqet e rrymës alternative kundërvepron vazhdimisht me ndryshimet në rrymë, në mënyrë që të lejojë që rryma të rrjedhë nëpër kthesat e spirales, voltazhi i rrjetit duhet të balancojë EMF-në e vetë-induksionit. Me fjalë të tjera, voltazhi i rrjetit në çdo moment të kohës duhet të jetë i barabartë dhe i kundërt me EMF të vetë-induksionit.

Figura 5. Tensioni i rrjetit të aplikuar në spirale e çon rrymën me 90 ° dhe është e kundërt me EMF-në e vetë-induksionit

Vektori i tensionit të rrjetit, EMF i barabartë dhe i kundërt i vetë-induksionit eL, shënojmë me U(Figura 5). Vetëm me kusht që një tension i rrjetit të aplikohet në terminalet e spirales, i barabartë dhe i kundërt me EMF-në e vetë-induksionit, dhe, për rrjedhojë, ky është tensioni i rrjetit U balanconi EMF-në e vetë-induksionit eL, një rrymë alternative mund të kalojë përmes spirales Unë.

Por në këtë rast, tensioni i rrjetit U rryma do të çojë në fazë Unë 90°.

Kështu, në qarqet e rrymës alternative, EMF vetë-induksion, që lind vazhdimisht, shkakton një zhvendosje fazore midis rrymës dhe tensionit. Duke u kthyer në figurën 3, shohim se rryma i spiralja do të kalojë gjithashtu kur tensioni i rrjetit (lakorja u L) është zero (pozicioni në), madje edhe kur voltazhi i rrjetit drejtohet në drejtim të kundërt me rrymën (pozicioni G dhe h).

Pra, vërejmë se në një qark të rrymës alternative, kur nuk ka EMF vetë-induksion, voltazhi dhe rryma e rrjetit janë në fazë. Ngarkesa induktive në qarqet AC (mbështjelljet e motorëve dhe gjeneratorëve elektrikë, mbështjelljet e transformatorëve, mbështjelljet induktive) gjithmonë shkakton një zhvendosje fazore midis rrymës dhe tensionit.

Mund të tregohet se shpejtësia e ndryshimit të rrymës është proporcionale me frekuencën këndore ω. Prandaj, vlera efektive e EMF e vetë-induksionit eL mund të gjendet duke përdorur formulën:

eL = ω × L × Unë= 2 × π × f × L × Unë .

Siç u përmend më lart, voltazhi i aplikuar në terminalet e qarkut që përmban induktivitetin në çdo moment të kohës duhet të jetë i barabartë në madhësi me EMF të vetë-induksionit:

u L = eL.

u L= 2 × π × f × L × Unë .

Duke treguar 2 × π × f × L = x L, marrim

u L = x L × Unë .

Formula për ligjin e Ohmit për një qark AC që përmban induktancë do të ishte:

Vlera x L thirrur reaktancë induktive e qarkut, ose reaktanca e induktivitetit, dhe matet në ohmë. Kështu, reaktanca induktive reaktive është një lloj pengese që një qark duhet të ndryshojë rrymën në të. Është e barabartë me produktin e induktivitetit dhe frekuencës këndore. Formula për reaktancën induktive është:

x L = ω × L .

Reaksioni induktiv i një përcjellësi varet nga frekuenca e rrymës alternative dhe induktiviteti i përcjellësit. Prandaj, rezistenca induktive e spirales së përfshirë në qarkun e rrymave të frekuencave të ndryshme do të jetë e ndryshme. Për shembull, nëse ka një spirale me një induktivitet prej 0.05 H, atëherë duke llogaritur reaktancën induktive rezulton se në një qark me një frekuencë prej 50 Hz, reaktanca e tij induktive do të jetë:

x L1= 2 × π × f 1× L\u003d 2 × 3,14 × 50 × 0,05 \u003d 15,7 ohmë,

dhe në qarkun aktual me frekuencë 400 Hz

x L2= 2 × π × f 2× L\u003d 2 × 3,14 × 400 × 0,05 \u003d 125,6 ohmë.

Ajo pjesë e tensionit të rrjetit që shkon për të kapërcyer (balancuar) EMF të vetë-induksionit quhet rënia e tensionit induktiv ose komponenti reaktiv i tensionit.

u L = x L × Unë .

Le të shqyrtojmë tani se sa energji konsumohet nga një burim i tensionit alternativ nëse një induktivitet është i lidhur me terminalet e tij.

Figura 6. Lakoret e vlerave të menjëhershme të tensionit, rrymës dhe fuqisë për një qark që përmban induktivitet

Figura 6 tregon lakoren e çastit të tensionit, rrymës dhe fuqisë për këtë rast. Vlera e fuqisë së menjëhershme është e barabartë me produktin e vlerave të tensionit dhe rrymës së menjëhershme:

fq = u × i .

Nga vizatimi shihet se nëse u dhe i kanë të njëjtat shenja, pastaj kurba fq pozitive dhe ndodhet mbi boshtin ω t. Nëse u dhe i kanë shenja të ndryshme, pastaj kurba fqështë negativ dhe ndodhet nën boshtin ω t.

Në tremujorin e parë të periudhës rritet rryma dhe në vendin me të fluksi magnetik i spirales. Spiralja merr energji nga rrjeti. Zona e mbyllur midis kurbës fq dhe boshti ω t, është puna (energjia) e rrymës elektrike. Gjatë tremujorit të parë të periudhës, energjia e marrë nga rrjeti përdoret për të krijuar një fushë magnetike rreth kthesave të spirales (fuqi pozitive). Sasia e energjisë së ruajtur në fushën magnetike gjatë rritjes aktuale mund të përcaktohet me formulën:

Për tremujorin e dytë të periudhës, rryma është në rënie. EMF i vetë-induksionit, i cili në tremujorin e parë të periudhës u përpoq të parandalonte rritjen e rrymës, tani, kur rryma fillon të ulet, do ta pengojë atë të ulet. Vetë spiralja bëhet, si të thuash, një gjenerues i energjisë elektrike. Ai kthen në rrjet energjinë e ruajtur në fushën e tij magnetike. Fuqia është negative dhe në figurën 6 kurba fq ndodhet poshtë boshtit ω t.

Për gjysmën e dytë të periudhës, fenomeni përsëritet. Kështu, midis burimit të tensionit të alternuar dhe spirales që përmban induktancën, ekziston një shkëmbim i energjisë. Gjatë tremujorit të parë dhe të tretë të periudhës, fuqia thithet nga spiralja, gjatë tremujorit të dytë dhe të katërt, fuqia kthehet në burim.

Në këtë rast, mesatarisht, nuk do të ketë konsum të energjisë, pavarësisht nga fakti se ka tension në terminalet e qarkut U dhe rryma rrjedh në qark Unë.

Do të marrim të njëjtin rezultat nëse llogarisim fuqinë mesatare ose aktive duke përdorur formulën e mësipërme:

P = U × Unë× cos φ .

Në rastin tonë, ka një zhvendosje fazore prej 90° midis tensionit dhe rrymës, dhe cos φ = 90° = 0.

Prandaj, fuqia aktive është gjithashtu zero, domethënë nuk ka konsum të energjisë.

Oriz. 4.12.Oriz. 4.13

nëse rryma e furnizuar në qarkun që përmban spiralen rritet ndjeshëm, atëherë rryma në qark do të rritet pa probleme derisa të arrijë vlerën e saj maksimale.

Aftësia e një induktori për të parandaluar një ndryshim në rrymën që rrjedh përmes tij quhet induktiviteti i asaj bobine. Induktiviteti tregohet me shkronjë L, njësia e saj është henry (H).

Konstante kohore RC-zinxhirët

Në fig. 4.13 Një qark i serisë së një kondensatori dhe një rezistence lidhet përmes një çelësi me një burim energjie. Kur çelësi është në pozicionin 1, kondensatori ngarkohet gradualisht përmes rezistencës derisa voltazhi në të arrijë nivelin E dmth EMF ose tensionet e furnizimit me energji elektrike.

Procesi i ngarkimit të një kondensatori është paraqitur në Fig. 4.14(a) kurba eksponenciale. Koha gjatë së cilës voltazhi në kondensator arrin një vlerë prej 0.63 nga maksimumi, d.m.th. në këtë rast 0.63 E, quhet konstanta kohore e ciklit ose qarkut.

Le të kthehemi te fig. 4.13. Nëse çelësi vendoset në pozicionin 2, kondensatori do të ruajë energjinë e ruajtur. Kur çelësi kthehet në pozicionin 3, kondensatori fillon të shkarkohet në tokë përmes rezistorit R dhe tensioni në të bie gradualisht në zero. Procesi i shkarkimit të një kondensatori është paraqitur në Fig. 4.14 (b). Në këtë rast, konstanta kohore e qarkut është koha gjatë së cilës voltazhi në kondensator zvogëlohet me 0.63 nga vlera e tij maksimale.

Oriz. 4.14.Kurbat e ngarkesës (a) dhe shkarkimit (b) të kondensatorit, ku t- konstante kohore.

Si për rastin e karikimit ashtu edhe për rastin e shkarkimit të kondensatorit përmes rezistencës R, konstanta kohore e qarkut shprehet me formulën

ku t- konstante kohore në sekonda, Me- kapaciteti në farad, R- rezistenca e shprehur në ohmë.

Për shembull, për rastin Me= 10uF dhe R= Konstanta kohore e qarkut 10 kΩ është

Në fig. 4.15 tregon grafikët e proceseve të ngarkimit për qarqet me një konstante kohore të vogël dhe të madhe.

Oriz. 4.15.

Konstante kohoreRL-zinxhirët

Konsideroni qarkun e treguar në Fig. 4.16. Induktor L i lidhur në seri me një rezistencë R me një rezistencë prej 1 kOhm. Kur çelësi është i mbyllur S rryma në qark është zero, megjithëse nën veprimin e EMF të burimit, duket se duhet të rritet ndjeshëm. Sidoqoftë, induktori, siç e dini, parandalon çdo ndryshim në fuqinë e rrymës që rrjedh përmes tij, kështu që rryma në qark do të rritet në mënyrë eksponenciale, siç tregohet në Fig. 4.17. Rryma do të rritet derisa të arrijë vlerën e saj maksimale. Pas kësaj, rritja e rrymës do të ndalet dhe rënia e tensionit në të gjithë rezistencën R bëhet i barabartë me tensionin e aplikuar E. Vlera e qëndrueshme e rrymës është e barabartë me

E/R= 20 V / 1 kΩ = 20 mA.

Shkalla e ndryshimit të rrymës në qark varet nga vlerat specifike R dhe L. Koha e nevojshme që rryma të arrijë një vlerë të barabartë me 0.63 të vlerës së saj maksimale quhet konstante kohore e qarkut. Konstanta kohore llogaritet me formulë L/R ku L shprehur në henry, dhe R- në ohmë. Në këtë rast, konstanta e kohës merret në sekonda. Përdorimi i vlerave L dhe R, të treguar në figurë, marrim

Duhet theksuar se aq më shumë R, aq më pak L/R dhe aq më shpejt ndryshon rryma në qark.

Oriz. 4.16.

Oriz. 4.17.

Rezistenca DC

Induktori i përfshirë në qark nuk parandalon rrjedhën e rrymës direkte, përveç nëse, sigurisht, merr parasysh rezistencën shumë të ulët të telit nga i cili është bërë. Prandaj, induktori ka rezistencë zero ose shumë të vogël dhe mund të konsiderohet në një qark DC si një qark i shkurtër. Kondensatori, për shkak të pranisë së një dielektriku izolues në të, ka një rezistencë të pafundme ose shumë të lartë dhe mund të konsiderohet në një qark DC si një ndërprerje.

Paraqitja vektoriale

Një sinjal sinusoidal mund të përfaqësohet si një vektor OA që rrotullohet në drejtim të kundërt të akrepave të orës me shpejtësi këndore ω = 2π f, ku f- frekuenca e sinjalit (Fig. 4.18). Ndërsa vektori rrotullohet, ordinata e skajit të tij karakterizon sinjalin sinusoidal të paraqitur në figurë. Një rrotullim i plotë i vektorit (360°, ose 2π) korrespondon me një periudhë të plotë. Gjysma e një kthese (180°, ose π) korrespondon me gjysmën e një periudhe, e kështu me radhë. Kështu, boshti i kohës, siç tregohet në figurë, mund të përdoret për të paraqitur vlerat e këndit me të cilin është kthyer vektori. Sinjali maksimal arrihet në 90° (periudha 1/4), dhe minimumi - në 270° (periudha 3/4).

Tani merrni parasysh dy sinjalet sinusoidale të paraqitura në Fig. 4.19(a) nga vektorët OA dhe OB, respektivisht. Nëse të dy sinjalet kanë të njëjtat frekuenca, atëherë vektorët OA dhe OB do të rrotullohen me të njëjtën shpejtësi këndore ω = 2π f. Kjo do të thotë se këndi ndërmjet këtyre vektorëve

Oriz. 4.18.

Oriz. 4.19. Dallimi i fazës. Vektori OA është përpara vektorit OB

(ose vektori OB mbetet pas vektorit OA) me një kënd θ .

nuk do të ndryshojë. Thuhet se vektori OA është përpara vektorit OB për një kënd θ , dhe vektori OB mbetet pas vektorit OA për një kënd në. Në fig. 4.19(b) këto sinjale vendosen në kohë.

Nëse të dy këto sinjale sinusoidale shtohen, atëherë rezultati do të jetë një sinjal tjetër sinusoidal që ka të njëjtën frekuencë f por amplitudë të ndryshme. Sinjali që rezulton mund të përfaqësohet nga vektori OT, i cili, siç tregohet në Fig. 4.19(c) është shuma vektoriale e vektorëve OA dhe OB. Vektori OT drejton vektorin OB me një kënd α dhe mbetet pas vektorit OA me një kënd γ. Do të shihni më vonë se përfaqësimi i vektorit është një teknikë shumë e dobishme për analizimin dhe llogaritjen e qarqeve AC.

Kjo video flet për induktorin:

Sot do të shqyrtojmë një induktor në një qark të rrymës alternative, do të zbulojmë se cili do të ishte ndryshimi nëse qarku do të mundësohej nga rryma direkte, si dhe shumë karakteristika interesante të këtij elementi radio të thjeshtë por shumë të rëndësishëm.

Së pari, le të përcaktojmë qëllimin e kësaj pjese, si dhe konceptet dhe termat bazë që lidhen me të.

Çfarë është një induktor

Një induktor është një element radio që përdoret në qarqe të ndryshme për sa vijon:

• Beat zbutjen;
• Shtypja e ndërhyrjeve;
• Kufiri i rrymës AC;
• Ruajtja e energjisë dhe më shumë.

Ky element është një spirale, spirale ose spirale e bërë nga një përcjellës i izoluar. Pjesa ka një kapacitet relativisht të ulët dhe rezistencë të ulët aktive, ndërsa ka një induktivitet të lartë, domethënë aftësinë për të gjeneruar një EMF (forcë elektromotore) në një përcjellës kur një rrymë elektrike rrjedh në një qark.

• Induktori, në varësi të vendit dhe qëllimit të aplikimit, mund të ketë emra të tjerë. Për shembull, nëse elementi përdoret për izolim me frekuencë të lartë në pjesë të ndryshme të qarkut, akumulimin e energjisë së fushës magnetike të bërthamës, zbutjen e valëzimeve dhe shtypjen e ndërhyrjes, spiralja quhet mbytje ose reaktor (emri i dytë përdoret rrallë).
• Nëse flasim për inxhinierinë elektrike të energjisë, atëherë emri rektor është vendosur atje - përdoret nëse është e nevojshme të kufizohet rryma, për shembull, nëse ka një qark të shkurtër në një linjë elektrike.

• Ekzistojnë gjithashtu induktorë cilindrikë të quajtur solenoidë. Gjatësia e një cilindri të tillë është disa herë diametri i tij.

Interesante të dini! Fusha magnetike brenda solenoidit është uniforme. Kjo fushë magnetike mund të bëjë punë mekanike duke tërhequr në thelbin e ferritit.

• Induktorët përdoren gjithashtu në reletë elektromagnetike, ku quhen mbështjellje rele.
• Elementë të ngjashëm janë instaluar edhe në ngrohësit me induksion - këtu ata quhen induktorë të ngrohjes.

• Ju gjithashtu mund të dëgjoni terma si një pajisje ruajtëse me induksion ose një mbytje ruajtëse kur bëhet fjalë për pajisjet e stabilizimit të tensionit të pulsit.

Karakteristikat e projektimit

Strukturisht, induktori është një përcjellës i izoluar me një bërthamë ose me shumë bërthama (më shpesh, tela bakri të llakuar) i plagosur në një spirale ose vidë rreth një bërthame dielektrike (kornizë). Forma e bërthamës mund të jetë e rrumbullakët, toroidale, drejtkëndore, katrore. Materialet e përdorura për bërthamën kanë një përshkueshmëri magnetike më të lartë se ajo e ajrit, e cila gjithashtu e mban fushën magnetike pranë spirales, që do të thotë se rritet edhe induktiviteti.

Ka edhe mbështjellje që nuk kanë fare bërthamë, ose është e rregullueshme, gjë që ju lejon të ndryshoni induktivitetin e pjesës.

Dredha-dredha e përcjellësit mund të jetë ose me një shtresë, quhet edhe e zakonshme me hap, ose me shumë shtresa (përdoren emrat vagon, pjesa më e madhe, e zakonshme). Distanca midis kthesave quhet hap.

Aplikacion

Bobinat përdoren në qarqet e përpunimit të sinjalit dhe qarqet analoge. Në kombinim me kondensatorët dhe komponentët e tjerë të radios, ato mund të formojnë seksione qarqesh që amplifikojnë ose filtrojnë sinjale të caktuara.

Mbytëset përdoren gjerësisht në furnizimin me energji elektrike, ku ato, së bashku me kondensatorët e filtrit, janë krijuar për të eliminuar zhurmën e mbetur dhe luhatjet e tjera që ndodhin në dalje.

Nëse dy mbështjellje janë të lidhura nga një fushë magnetike, atëherë fitohet një transformator - një pajisje e aftë për të transmetuar energji elektrike nga një pjesë e qarkut në tjetrën, për shkak të induksionit elektromagnetik, duke ndryshuar njëkohësisht vlerën e tensionit.

Per referim! Transformatorët mund të funksionojnë vetëm me rrymë alternative.

Karakteristikat kryesore të induktorëve

Para se të merremi me mënyrën se si sillet rryma kur kalon nëpër një induktor në një qark, le të zbulojmë së pari karakteristikat kryesore të këtij elementi.

• Para së gjithash, ne jemi të interesuar për induktivitetin - një vlerë e shprehur numerikisht nga raporti i fluksit të fushës magnetike, i cili krijohet nga rryma rrjedhëse, me forcën e vetë kësaj rryme. Ky parametër matet në Henry (H).
• Në terma më të thjeshtë, ky fenomen mund të përshkruhet si më poshtë. Kur rryma rrjedh nëpër induktor, krijohet një fushë elektromagnetike, e cila lidhet drejtpërdrejt me EMF, e cila kundërshton ndryshimin e tensionit të alternuar, domethënë, lind një rrymë në qark që rrjedh në drejtim të kundërt me atë kryesor.
• Matja e fuqisë së rrymës në induktor dhe tensioni i alternuar, e kundërshtojnë këtë forcë, më saktë e kundërta. Kjo veti e elementit quhet reaktancë induktive, e cila është në kundërshtim me kapacitetin reaktiv të kondensatorit të përfshirë në qarkun e rrymës alternative.

Çfarë imagjinoni nën fjalën "spiral"? Epo ... kjo është ndoshta një lloj "figovinka" mbi të cilën fijet, litari, litari, çfarëdo! Induktori është saktësisht i njëjtë, por në vend të një fije, linja peshkimi ose diçka tjetër, tela e zakonshme bakri është mbështjellë atje në izolim.

Izolimi mund të bëhet me llak të pastër, izolim PVC dhe madje edhe pëlhurë. Këtu çipi është i tillë që megjithëse telat në induktor janë shumë të shtrënguar me njëri-tjetrin, ato ende të izoluar nga njëri-tjetri. Nëse i mbështillni induktorët me duart tuaja, në asnjë rast mos përpiquni të merrni një tel të zakonshëm bakri të zhveshur!

Induktiviteti

Çdo induktor ka induktiviteti. Induktiviteti i një spirale matet në Henri(GN), e shënuar me një shkronjë L dhe matet me njehsor LC.

Çfarë është induktiviteti? Nëse një rrymë elektrike kalon nëpër një tel, ajo do të krijojë një fushë magnetike rreth vetes:

ku

B - fusha magnetike, Wb

une-

Dhe le ta marrim dhe ta mbështjellim këtë tel në një spirale dhe të aplikojmë tension në skajet e tij

Dhe ne marrim këtë foto me linja të fushës magnetike:

Përafërsisht, sa më shumë linja të fushës magnetike të kalojnë zonën e këtij solenoidi, në rastin tonë zona e cilindrit, aq më i madh do të jetë fluksi magnetik. (F). Meqenëse një rrymë elektrike rrjedh nëpër spirale, kjo do të thotë që një rrymë kalon nëpër të me një forcë rryme (Unë) dhe koeficienti ndërmjet fluksit magnetik dhe fuqisë së rrymës quhet induktancë dhe llogaritet me formulën:

Nga pikëpamja shkencore, induktiviteti është aftësia për të nxjerrë energji nga një burim i rrymës elektrike dhe për ta ruajtur atë në formën e një fushe magnetike. Nëse rryma në spirale rritet, fusha magnetike rreth spirales zgjerohet, dhe nëse rryma zvogëlohet, atëherë fusha magnetike tkurret.

vetëinduksioni

Induktori ka gjithashtu një veti shumë interesante. Kur një tension konstant aplikohet në spirale, tensioni i kundërt shfaqet në spirale për një periudhë të shkurtër kohore.

Ky tension i kundërt quhet EMF i vetë-induksionit. Kjo varet nga vlera e induktivitetit të spirales. Prandaj, në momentin që tensioni aplikohet në bobina, forca e rrymës ndryshon pa probleme vlerën e saj nga 0 në një vlerë të caktuar brenda fraksioneve të sekondave, sepse tensioni, në momentin e aplikimit të rrymës elektrike, gjithashtu ndryshon vlerën e tij nga zero. në një vlerë të qëndrueshme. Sipas ligjit të Ohmit:

ku

Unë- rryma në spirale, A

U- Tensioni në spirale, V

R- rezistenca e spirales, Ohm

Siç mund ta shohim nga formula, voltazhi ndryshon nga zero në tensionin e furnizuar në spirale, prandaj edhe rryma do të ndryshojë nga zero në një vlerë të caktuar. Rezistenca e spirales për DC është gjithashtu konstante.

Dhe fenomeni i dytë në induktor është se nëse hapim qarkun e induktorit - burimin aktual, atëherë EMF-ja jonë e vetë-induksionit do t'i shtohet tensionit që kemi aplikuar tashmë në spirale.

Kjo do të thotë, sapo të thyejmë qarkun, voltazhi në spirale në këtë moment mund të jetë shumë herë më i madh se sa ishte para hapjes së qarkut, dhe rryma në qarkun e spirales do të bjerë në heshtje, pasi EMF vetë-induksioni do të mbajë një tension në rënie.

Le të nxjerrim përfundimet e para në lidhje me funksionimin e induktorit kur aplikohet një rrymë e drejtpërdrejtë në të. Kur aplikohet një rrymë elektrike në spirale, forca e rrymës do të rritet gradualisht, dhe kur rryma elektrike hiqet nga spiralja, forca aktuale do të ulet pa probleme në zero. Me pak fjalë, rryma në spirale nuk mund të ndryshojë menjëherë.

Llojet e induktorëve

Induktorët ndahen kryesisht në dy klasa: me bërthamë magnetike dhe jomagnetike. Më poshtë në foto është një spirale me një bërthamë jo magnetike.

Por ku është zemra e saj? Ajri është një bërthamë jomagnetike :-). Bobina të tilla mund të mbështillen edhe në një lloj tubi letre cilindrike. Induktiviteti i bërthamës jomagnetike përdoret kur induktanca nuk kalon 5 mH.

Dhe këtu janë induktorët kryesorë:

Kryesisht përdorni bërthama të bëra nga pllaka ferriti dhe hekuri. Bërthamat rrisin induktivitetin e mbështjelljeve nganjëherë. Bërthamat në formën e një unaze (toroidale) ju lejojnë të merrni më shumë induktivitet sesa thjesht bërthama nga një cilindër.

Bërthamat e ferritit përdoren për mbështjellje me induktivitet të mesëm:

Bobinat me një induktivitet të madh bëhen si një transformator me bërthamë hekuri, por me një dredha-dredha, ndryshe nga një transformator.

Mbytje

Ekziston edhe një lloj i veçantë induktorësh. Këto janë të ashtuquajturat. Një mbytje është një induktor detyra e të cilit është të krijojë një rezistencë të lartë ndaj rrymës AC në një qark në mënyrë që të shtypë rrymat me frekuencë të lartë.

Rryma DC kalon nëpër induktor pa probleme. Pse ndodh kjo, mund të lexoni në këtë artikull. Në mënyrë tipike, mbytjet përfshihen në qarqet e fuqisë së pajisjeve përforcuese. Mbytëset janë krijuar për të mbrojtur furnizimin me energji elektrike nga sinjalet me frekuencë të lartë (sinjalet RF) që hyjnë në to. Në frekuenca të ulëta (LF) ato përdoren në qarqet e fuqisë dhe zakonisht kanë bërthama metalike ose ferrite. Më poshtë në foto janë mbytet e energjisë:

Ekziston edhe një lloj tjetër i veçantë i mbytjeve - kjo. Ai përbëhet nga dy induktorë kundër plagës. Për shkak të dredha-dredha kundër dhe induksionit të ndërsjellë, është më efikas. Mbytje të dyfishta përdoren gjerësisht si filtra hyrës për furnizimin me energji elektrike, si dhe në teknologjinë audio.

Eksperimentet me një spirale

Nga cilët faktorë varet induktiviteti i një spirale? Le të bëjmë disa eksperimente. Kam mbështjellë një spirale me një bërthamë jomagnetike. Induktiviteti i tij është aq i vogël sa matësi LC më tregon zero.

Ka një bërthamë ferriti

Filloj të fus spiralen në bërthamë deri në skaj

Matësi LC lexon 21 mikrohenri.

E fut spiralen në mes të ferritit

35 mikrohenry. Tashmë më mirë.

Unë vazhdoj të fus spiralen në skajin e djathtë të ferritit

20 mikrohenri. Ne konkludojmë induktiviteti më i madh në një ferrit cilindrik ndodh në mes të tij. Prandaj, nëse mbështillni në një cilindër, përpiquni ta mbështillni atë në mes të ferritit. Kjo veti përdoret për të ndryshuar pa probleme induktancën në induktorët e ndryshueshëm:

ku

1 është korniza e spirales

2 janë rrotullime spirale

3 - bërthama, e cila ka një zakon në krye për një kaçavidë të vogël. Duke vidhosur ose hequr bërthamën, ne në këtë mënyrë ndryshojmë induktivitetin e spirales.

Induktiviteti është bërë gati 50 mikrohenri!

Dhe le të përpiqemi të drejtojmë kthesat rreth ferritit

13 mikrohenry. Përfundojmë: për induktivitetin maksimal, spiralja duhet të mbështillet "nga ana tjetër".

Zvogëloni kthesat e spirales përgjysmë. Kishte 24 kthesa, u bënë 12.

Shumë pak induktivitet. Unë zvogëloja numrin e kthesave me 2 herë, induktiviteti u ul me 10 herë. Përfundim: sa më i vogël të jetë numri i kthesave, aq më i ulët është induktiviteti dhe anasjelltas. Induktiviteti nuk ndryshon në vijë të drejtë në kthesat.

Le të eksperimentojmë me një unazë ferriti.

Ne matim induktancën

15 mikrohenri

Ndani kthesat e spirales nga njëra-tjetra

Ne masim përsëri

Hmm, gjithashtu 15 mikrohenries. Përfundojmë: Distanca nga kthesa në kthesë nuk luan asnjë rol në një induktor toroidal.

Ne ecim më shumë kthesa. Kishte 3 kthesa, u bënë 9.

Ne masim

Uau! Unë e rrita numrin e kthesave me 3 herë, dhe induktiviteti u rrit me 12 herë! konkluzioni: induktiviteti nuk ndryshon në vijë të drejtë midis kthesave.

Nëse i besoni formulave për llogaritjen e induktancës, induktiviteti varet nga "kthesa në katror". Unë nuk do t'i postoj këto formula këtu, sepse nuk e shoh të nevojshme. Mund të them vetëm se induktiviteti varet edhe nga parametra të tillë si bërthama (nga çfarë materiali është bërë), zona e seksionit tërthor të bërthamës dhe gjatësia e spirales.

Përcaktimi në diagrame

Lidhja serike dhe paralele e bobinave

Në lidhja serike e induktorëve, induktanca totale e tyre do të jetë e barabartë me shumën e induktancave.

Dhe kur lidhje paralele marrim kështu:

Kur lidhni induktancat, rregulli është që ato të jenë të ndara në dërrasë. Kjo për faktin se nëse ato janë afër njëra-tjetrës, fushat e tyre magnetike do të ndikojnë njëra-tjetrën, dhe për këtë arsye leximet e induktancave do të jenë të pasakta. Mos vendosni dy ose më shumë mbështjellje toroidale në një bosht hekuri. Kjo mund të çojë në lexime të pasakta të induktivitetit total.

Përmbledhje

Induktori luan një rol shumë të rëndësishëm në elektronikë, veçanërisht në pajisjet e transmetuesit. Pajisjet e ndryshme elektronike të radios janë ndërtuar gjithashtu në induktorë, dhe në inxhinierinë elektrike përdoret gjithashtu si një kufizues i rritjes së rrymës.

Djemtë nga Hekuri i Saldimit bënë një video shumë të mirë për induktorin. Unë ju këshilloj të hidhni një sy: