1831. aastal selgitas Michael Faraday teooriat elektromagnetiline induktsioon teaduslikult. Termin induktiivsus on juhi võime vastu seista voolavale voolule ja indutseerib emf. Faraday induktsiooniseaduste järgi indutseeritakse elektromotoorjõud (EMF) või pinge dirigent vooluahela kaudu toimuva magnetvälja muutumise tõttu. Seda protsessi nimetatakse elektromagnetiliseks induktsiooniks. Indutseeritud pinge on vastu voolu muutuse kiirusele. Seda nimetatakse Lenzi seaduseks ja indutseeritud pinget nimetatakse tagasi EMFiks. Induktiivsus jaguneb kahte tüüpi. Nad on, eneseinduktsioon ja vastastikune induktiivsus. See artikkel räägib kahe mähise või juhi vastastikusest induktiivsusest.
Mis on vastastikune induktiivsus?
Definitsioon: Kahe mähise vastastikune induktiivsus on määratletud kui ühe mähise magnetvälja tõttu indutseeritud emf on vastu teise mähise voolu ja pinge muutumisele. See tähendab, et need kaks mähist on muutuste tõttu magnetiliselt omavahel ühendatud magnetiline voog. Ühe mähise magnetväli või voog ühendub teise mähisega. Seda tähistab M.
Ühes mähises voolav vool indutseerib magnetvoo muutuse tõttu teises mähises pinge. Kahe pooliga seotud magnetvoo hulk on otseselt proportsionaalne vastastikuse induktiivsuse ja voolu muutusega.
Vastastikune induktiivsuse teooria
Selle teooria on väga lihtne ja seda saab mõista kahe või enama mähise abil. Seda kirjeldas Ameerika teadlane Joseph Henry 18. sajandil. Seda nimetatakse ahelas kasutatava mähise või juhi üheks omaduseks. Vara induktiivsus on see, et kui ühe mähise vool aja jooksul muutub, indutseerib EMF teises mähises.
Oliver Heaviside võttis induktiivsuse mõiste kasutusele aastal 1886. Vastastikuse induktiivsuse omadus on paljude tööpõhimõte elektrilised komponendid mis töötavad koos magnetväljaga. Näiteks on trafo vastastikuse induktiivsuse põhinäide.
Vastastikuse induktiivsuse peamine puudus on see, et ühe mähise induktiivsuse lekkimine võib katkestada teise mähise töö, kasutades elektromagnetilist induktsiooni. Lekke vähendamiseks on vajalik elektriline sõelumine
Kahe mähise positsioneerimine vooluringis otsustab vastastikuse induktiivsuse suuruse, mis seob ühte mähisega.
Vastastikuse induktiivsuse valem
Kahe mähise valem on antud
M = (μ0.μr. N1. N2. A) / L
Kus μ0 = vaba ruumi läbilaskvus = 4π10-kaks
μ = pehme rauast südamiku läbilaskvus
N1 = mähise 1 pöörded
N2 = mähise 2 pöörded
A = ristlõikepindala meetriteskaks
L = mähise pikkus meetrites
Vastastikuse induktiivsuse ühik
Vastastikuse induktiivsuse ühik on kg. mkaks.s- kaks.TO- kaks
Induktiivsuse suurus tekitab 1A pinge sekundis voolu muutumise kiiruse tõttu ühe volti pinge.
The SI vastastikuse induktiivsuse ühik on Henry. See on võetud Ameerika teadlaselt Joseph Henrylt, kes selgitas kahe mähise nähtust.
Vastastikuse induktiivsuse mõõde
Kui kaks või enam mähist on magnetiliselt ühendatud sama magnetvooga, on ühes mähises indutseeritud pinge proportsionaalne teise mähise voolu muutuse kiirusega. Seda nähtust nimetatakse vastastikuseks induktiivsuseks.
Mõelge, kas kahe mähise kogu induktiivsus on L, kuna M = √ (L1L2) = L
Selle mõõtme võib määratleda potentsiaalse erinevuse ja voolu muutuse määra suhtena. Seda antakse kui
Kuna M = √L1L2 = L
L = € / (dI / dt)
Kus € = indutseeritud EMF = tehtud töö / elektrilaeng aja suhtes = M. Lkaks. T-kaks/ IT = M.Lkaks. T-3. Mina-1või € = M. L- kaks. T-3. A-1(Kuna I = A)
Induktiivsuse jaoks
ϕ = LI
L = ϕ / A = (B. Lkaks) / TO
Kus B = magnetväli = (MLT-kaks) / LT-1AT = MT- kaksTO-1
Magnetvoog ϕ = BLkaks= MT- kaksLkaksTO-1
B ja substit asendusväärtus ületab valemit L
L = MT-kaksLkaks.TO- kaks
Vastastikuse induktiivsuse mõõde, kui L1 ja L2 on samad, on antud
M = L / (T-kaksLkaks.TO- kaks)
M = LTkaksLkaks.TO- kaks
Tuletus
Järgige protsessi saamiseks vastastikuse induktiivsuse tuletamine .
Ühes mähises indutseeritud elektromagnetvälja suhe ja teise mähise voolu muutuse kiirus on vastastikune induktiivsus.
Vaatleme kahte mähist L1 ja L2, nagu on näidatud alloleval joonisel.
Kaks mähist
Kui vool L1-s muutub aja jooksul, muutub aja jooksul ka magnetväli ja teise pooliga L2 seotud magnetvoo. Selle magnetvoo muutuse tõttu indutseeritakse esimeses poolis L1 EMF.
Samuti indutseerib voolu muutuse kiirus esimeses mähises teises mähises elektromagnetvälja. Seega indutseeritakse EMF kahes poolis L1 ja L2.
See on antud kui
€ = M (dI1 / dt)
M = € / (di / dt). … .. Eq 1
Kui € = 1 volt ja dI1 / dt = 1Amp, siis
M = 1 Henry
Samuti
Voolu muutumise kiirus ühes mähises tekitab esimese mähise magnetvoo ja seostub teise mähisega. Seejärel antakse Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadustest (indutseeritud pinge on otseselt proportsionaalne seotud magnetvoo muutumise kiirusega) teises mähises indutseeritud EMF
€ = M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt… .. Eq 2
€ = N2 (dϕ12 / dt) = d (N2ϕ12) / dt… ekv 3
Võrreldes ekvivalente 2 ja 3
MI1 = N2ϕ12
M = (N2ϕ12) / I1 Henry
Kus M = vastastikune induktiivsus
€ = vastastikune induktiivsus EMF
N2 = pöörete arv esimeses poolis L1
I1 = vool esimeses mähises
ϕ12 = kahes rullis ühendatud magnetvoog.
Kahe mähise vastastikune induktiivsus sõltub teise mähise või külgneva mähise pöörete arvust ja ristlõike pindalast
Kahe mähise vaheline kaugus.
Voolu muutuse kiiruse tõttu esimeses mähises indutseeritud EMF on esitatud järgmiselt:
E = -M12 (dI1 / dt)
Miinusmärk näitab vastuseisu voolu muutuse kiirusele esimeses mähises, kui EMF on indutseeritud.
Kahe mähise vastastikune induktiivsus
Kahe mähise vastastikust induktiivsust saab suurendada, asetades need pehmele rauast südamikule või suurendades kahe mähise pöörete arvu. Kahe mähise vahel on ühtsusühendus, kui need on tihedalt pehmele rauast südamikule keritud. Voo leke oleks väike.
Kui kahe mähise vaheline kaugus on lühike, siis esimeses mähises tekkiv magnetvoog toimib teise spiraali kõigi pööretega, mille tulemuseks on suur EMF ja vastastikune induktiivsus.
Kahe mähise vastastikune induktiivsus
Kui need kaks mähist asuvad üksteisest kaugemal ja erineva nurga all, tekitab esimese mähise indutseeritud magnetvoog teises mähises nõrga või väikese EMF-i. Seega on ka vastastikune induktiivsus väike.
Kaks mähist üksteisest eemal
Seega sõltub selle väärtus peamiselt kahe mähise positsioneerimisest ja vahekaugusest pehmel rauast südamikul. Mõelgem joonisele, mis näitab, et kaks mähist on tihedalt üks pehme rauast südamiku ülaosas.
Mähised on tihedalt haavatud
Voolu muutus esimeses mähises tekitab magnetvälja ja viib magnetjooned läbi teise mähise, mida kasutatakse vastastikuse induktiivsuse arvutamiseks.
Kahe mähise vastastikune induktiivsus on antud
M12 = (N2ϕ12) / I1
M21 = (N1ϕ21) / I2
Kus M12 = esimese mähise ja teise mähise vastastikune induktiivsus
M21 = teise mähise vastastikune induktiivsus rusikamähise suhtes
N2 = teise mähise pöörded
N1 = esimese mähise pöörded
I1 = esimese mähise ümber voolav vool
I2 = teise mähise ümber voolav vool.
Kui L1 ja L2-ga seotud voog on sama, mis nende ümber voolav vool, siis esimese mähise ja teise mähise vastastikune induktiivsus esitatakse kui M21
Kahe mähise vastastikust induktiivsust saab defineerida kui M12 = M21 = M
Niisiis, kaks mähist sõltuvad peamiselt kahe mähise suurusest, pööretest, asendist ja vahekaugusest.
Esimese mähise eneseinduktsioon on
L1 = (μ0.μr.N1kaks.A) / L
Teiste mähiste eneseinduktsioon on
L2 = (μ0.μr.Nkaks.A) / L
Korrutage ülaltoodud kaks valemit ristiga
Seejärel antakse kahe mähise vastastikune induktiivsus, mis nende vahel eksisteerib
Mkaks= L1. L2
M = √ (L1.L2) Henry
Ülaltoodud võrrand annab magnetvoo = 0
100% magnetiline sidestus L1 ja L2 vahel
Haaketegur
Magnetvoo osa, mis on seotud kahe rulliga kogu pooli vahelise magnetvoo suhtes, on tuntud kui sidestustegur ja seda tähistatakse tähega „k”. Sidestuskoefitsient on määratletud kui avatud vooluahela suhe tegelikku pingesuhtesse ja mõlemas poolis saadud magnetvoo suhe. Kuna ühe mähise magnetvoog ühendub teise mähisega.
Sidestuskoefitsient määrab induktori induktiivsuse. Kui koefitsiendi sidestus k = 1, siis on need kaks mähist tihedalt ühendatud. Niisiis, ühe mähise kõik magnetvoo jooned lõikavad teise mähise kõik pöörded. Seega on vastastikune induktiivsus kahe mähise üksikute induktsioonide geomeetriline keskmine.
Kui kahe mähise induktiivsused on ühesugused (L1 = L2), siis võrdub kahe mähise vastastikune induktiivsus ühe mähise induktiivsusega. See tähendab,
M = √ (L1. L2) = L
kus L = ühe mähise induktiivsus.
Mähiste vaheline sidumistegur
Mähiste vahelist sidestustegurit saab esitada kui 0 ja 1
Kui sidestustegur on 1, siis mähiste vahel induktiivset sidestust ei toimu.
Kui sidestustegur on 0, siis on mähiste vahel maksimaalne või täielik induktiivne sidestus.
Induktiivset sidestust tähistatakse 0 ja 1, kuid mitte protsentides.
Näiteks kui k = 1, on need kaks mähist ideaalselt ühendatud
Kui k> 0,5, on need kaks mähist tihedalt ühendatud
Kui k<0.5, then the two coils are coupled loosely.
Kahe mähise vahelise koefitsiendi sidumisteguri leidmiseks tuleks rakendada järgmist võrrandit:
K = M / √ (L1. L2)
M = k. √ (L1. L2)
Kus L1 = esimese mähise induktiivsus
L2 = teise mähise induktiivsus
M = vastastikune induktiivsus
K = sidestustegur
Rakendused
The vastastikuse induktiivsuse rakendused on,
- Trafo
- Elektrimootorid
- Generaatorid
- Muud magnetväljaga töötavad elektriseadmed.
- Kasutatakse pöörisvoolude arvutamisel
- Digitaalne signaalitöötlus
Seega on see kõik ülevaade vastastikusest induktiivsusest - määratlus, valem, ühik, tuletis, sidestustegur, koefitsiendi sidestus ja rakendused. Siin on teile küsimus, mis on kahe mähise vastastikuse induktiivsuse puudus?
