Spojka induktora

V predchádzajúcom tutoriáli sme začali s pochopením induktora a jeho fungovaním, teraz je čas preskúmať rôzne kombinácie induktorov. V elektronike sú induktory najbežnejšie používanými komponentmi za kondenzátormi a rezistormi, ktoré sa používajú v rôznych kombináciách pre rôzne aplikácie. Použili sme tiež induktor na zostavenie detektorov kovov a merali sme hodnotu induktora pomocou rôznych techník, všetky odkazy sú uvedené nižšie:

• LC meter využívajúci Arduino: Meranie indukčnosti a frekvencie
• Ako merať hodnotu induktora alebo kondenzátora pomocou osciloskopu
• Jednoduchý obvod detektora kovov
• Arduino detektor kovov

Čo sú to spojené obvody?

Kombináciou komponentov sa vytvárajú prepojené obvody. Zmyslom viazaného obvodu je, že prenos energie prebieha z jedného do druhého, keď je niektorý z obvodov napájaný. Hlavné komponenty v obvode elektroniky sú spojené buď vodivo, alebo elektromagneticky.

V tomto návode však bude diskutovaná elektromagnetická väzba a kombinácia induktorov, ako sú sériové alebo paralelné induktory.

Vzájomná indukčnosť

V predchádzajúcom článku sme diskutovali o vlastnej indukčnosti induktora a jeho parametroch. Počas operácie súvisiacej s vlastnou indukčnosťou nedošlo k vzájomnej indukčnosti.

Keď dôjde k rýchlosti zmeny prúdu, vo vnútri cievky sa indukuje napätie. Čo možno ďalej demonštrovať pomocou nasledujúceho vzorca, kde

V (t) je indukované napätie vo vnútri cievky, i je prúd pretekajúci cievkou a indukčnosť cievky je L.

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

Vyššie uvedená podmienka platí iba pre prvok obvodu vzťahujúci sa na vlastnú indukčnosť, kde sú prítomné dve svorky. V takom prípade sa do objednávky neberie žiadna vzájomná indukčnosť.

Teraz, v rovnakom scenári, ak sú dve cievky umiestnené v tesnej vzdialenosti, dôjde k indukčnej väzbe.

Na vyššie uvedenom obrázku sú zobrazené dve cievky. Tieto dve cievky sú navzájom veľmi blízko. Vďaka prúdu i1 pretekajúcemu cievkou L1 je indukovaný magnetický tok, ktorý sa potom prenesie na druhú cievku L2.

Na vyššie uvedenom obrázku je ten istý obvod teraz pevne zabalený do materiálu jadra, takže sa cievky nemôžu pohybovať. Pretože materiál je magnetické jadro, má priepustnosť. Dve samostatné cievky sú teraz magneticky spojené. Teraz je zaujímavé, že ak jedna z cievok čelí rýchlosti zmeny prúdu, druhá cievka indukuje napätie, ktoré je priamo úmerné rýchlosti zmeny prúdu v druhej cievke.

Preto keď je do cievky L1 privádzaný zdroj napätia V1, prúd i1 začne tiecť cez L1. Rýchlosť zmeny prúdu vytvára tok, ktorý preteká magnetickým jadrom a vytvára napätie v cievke L2. Rýchlosť zmeny prúdu v L1 tiež mení tok, ktorý môže ďalej manipulovať s indukovaným napätím v L2.

Indukované napätie v L2 sa môže vypočítať v nižšie formula-

V ₂ = M {di ₁ (t) / dt}

Vo vyššie uvedenej rovnici existuje neznáma entita. To je M. Je to tak preto, lebo vzájomné indukčnosti sú zodpovedné za vzájomne indukované napätie v dvoch nezávislých obvodoch. Táto M, vzájomná indukčnosť, je koeficientom proporcionality.

Rovnako pre prvú cievku L1 môže byť vzájomne indukované napätie v dôsledku vzájomnej indukčnosti pre prvú cievku -

V ₂ = M {di ₂ (t) / dt}

Rovnako ako indukčnosť, aj v Henrym sa meria vzájomná indukčnosť. Maximálna hodnota vzájomnej indukčnosti môže byť √L ₁ L ₂. Pretože indukčnosť indukuje napätie s rýchlosťou zmeny prúdu, vzájomná indukčnosť tiež indukuje napätie, ktoré sa nazýva vzájomné napätie M (di / dt). Toto vzájomné napätie môže byť kladné alebo záporné, čo je veľmi závislé od fyzickej konštrukcie cievky a smeru prúdu.

Dohovor DOT

Dot dohovor je nevyhnutným nástrojom pre stanovenie polarity vzájomne indukovaného napätia. Ako naznačuje názov, bodková značka, ktorá má kruhový tvar, je špeciálnym symbolom, ktorý sa používa na konci dvoch cievok vo vzájomne spojených obvodoch. Táto bodka tiež poskytuje informácie o konštrukcii vinutia okolo jeho magnetického jadra.

Vo vyššie uvedenom obvode sú zobrazené dva vzájomne spojené tlmivky. Tieto dva induktory majú vlastnú indukčnosť L1 a L2.

Napätia V1 a V2 sa vyvíjajú na tlmivkách sú výsledkom vstupu prúdu do tlmiviek na bodkovaných svorkách. Za predpokladu, že vzájomná indukčnosť týchto dvoch induktorov je M, možno indukované napätie vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca,

Pre prvý induktor L1 bude indukované napätie - -

V ₁ = L ₁ (di ₁ / dt) ± M (di ₂ / dt)

Rovnaký vzorec možno použiť na výpočet indukovaného napätia druhého induktora, V ₂ = L ₂ (di ₂ / dt) ± M (di ₁ / dt)

Obvod preto obsahuje dva typy indukovaného napätia, indukované napätie v dôsledku vlastnej indukčnosti a vzájomne indukované napätie v dôsledku vzájomnej indukčnosti. Indukované napätie v závislosti od vlastnej indukčnosti sa počíta pomocou vzorca V = L (di / dt), ktorý je kladný, ale vzájomne indukované napätie môže byť záporné alebo kladné v závislosti od konštrukcie vinutia, ako aj od toku prúdu. Použitie bodky je dôležitým parametrom na určenie polarity tohto vzájomne indukovaného napätia.

V prepojenom obvode, kde dve svorky patria dve rôzne cievky a sú identicky označené bodkami, sa potom pre rovnaký smer prúdu, ktorý je relatívny k podobným svorkám, magnetický tok seba a vzájomná indukcia v každej cievke sčítajú.

Koeficient spojenia

Koeficient indukčnej väzby je dôležitým parametrom pre spojené obvody na určenie množstva väzby medzi indukčne viazanými cievkami. Koeficient prepojenie je vyjadrený písmenom K.

Vzorec koeficientu väzby je K = M / √L ₁ + L _2, kde L1 je samoindukčnosť prvej cievky a L2 je samoindukčnosť druhej cievky.

Dva indukčne viazané obvody sú spojené pomocou magnetického toku. Ak je celý tok jedného induktora spojený alebo prepojený, druhý induktor sa nazýva dokonalé spojenie. Počas tejto situácie môže byť K vyjadrené ako 1, čo je krátka forma 100% väzby. Koeficient väzby bude vždy menší ako jednotka a maximálna hodnota koeficientu väzby môže byť 1 alebo 100%.

Vzájomná indukčnosť je vysoko závislá od koeficientu väzby medzi dvoma obvodmi indukčne viazaných cievok. Ak je koeficient väzby vyšší, bude vzájomná indukčnosť vyššia, na druhej strane, ak je koeficient väzby na nižšej hodnote, čo veľmi zníži vzájomnú indukčnosť v spojovacom obvode. Spojovací koeficient nemôže byť záporné číslo a nemá žiadne závislosti od smeru prúdu vo vnútri cievok. Koeficient väzby závisí od materiálov jadra. V železných alebo feritových materiáloch jadra môže byť koeficient spojenia veľmi vysoký, napríklad 0,99, a pre vzduchové jadro môže byť až 0,4 až 0,8 v závislosti od priestoru medzi dvoma cievkami.

Induktor v sériovej kombinácii

Induktory je možné spájať do sérií. Existujú dva spôsoby zapojenia induktorov do série, a to pomocou Aidingovej metódy alebo pomocou opozičnej metódy.

Na vyššie uvedenom obrázku sú zobrazené dva typy sériových pripojení. Pri prvom na ľavej strane sú induktory zapojené do série pomocou Aiding Method. Pri tejto metóde je prúd pretekajúci dvoma induktormi v rovnakom smere. Keď bude prúd tiecť rovnakým smerom, magnetické toky vlastnej a vzájomnej indukcie sa nakoniec vzájomne prepoja a spoja.

Preto je možné celkovú indukčnosť vypočítať pomocou nižšie uvedeného vzorca

L _eq = L ₁ + L ₂ + 2M

Kde, L _eq je celková ekvivalentná indukčnosť a M je vzájomná indukčnosť.

Pre pravý obrázok je zobrazené pripojenie opozície. V takom prípade je prúd prúdiaci cez tlmivky v opačnom smere. Preto je možné celkovú indukčnosť vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca

L _eq = L ₁ + L ₂ - 2M

Kde, L _eq je celková ekvivalentná indukčnosť a M je vzájomná indukčnosť.

Induktory v paralelnej kombinácii

Rovnako ako kombinácia sériových tlmiviek môže byť paralelná kombinácia dvoch induktorov dva typy, a to pomocou metódy napomáhania a metódy opozície.

Pokiaľ ide o metódu podpory, ako je vidieť na ľavom obrázku, bodková konvencia jasne ukazuje, že prúd pretekajúci induktormi je v rovnakom smere. Na výpočet celkovej indukčnosti môže byť veľmi užitočný nasledujúci vzorec. V takom prípade umožňuje samoindukované elektromagnetické pole v dvoch cievkach vzájomne indukované emf.

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

V prípade metódy opozície sú tlmivky spojené paralelne s opačným smerom. V takom prípade vzájomná indukčnosť vytvára napätie, ktoré je v rozpore so samočinným EMF. Ekvivalentnú indukčnosť paralelného obvodu je možné vypočítať pomocou nižšie uvedeného vzorca

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

Aplikácie induktorov

Jedným z najlepších spôsobov použitia spojených tlmiviek je vytváranie transformátorov. Transformátor používa spojené tlmivky omotané okolo železného alebo feritového jadra. Ideálny transformátor má nulové straty a stopercentné väzobné koeficienty. Okrem transformátora sa spojené väzbové tlmivky používajú aj v sepickom alebo flyback prevodníku. Je to vynikajúca voľba na izolovanie primárneho vstupu od sekundárneho výstupu napájania pomocou prepojeného tlmivky alebo transformátorov.

Okrem toho sa spojené induktory používajú aj na výrobu jedno alebo dvoj ladených obvodov v rádiových vysielacích alebo prijímacích obvodoch