Расчет соединения катушек индуктивности смешанное - ELSTROIKOMPLEKT.RU

Расчет соединения катушек индуктивности смешанное

Последовательное и параллельное соединение проводников, резисторов,
конденсаторов и катушек индуктивности. Онлайн расчёты.

«- Я тебе как электрику объясняю: Надя спит с мужиками последовательно, а Света параллельно. Кто из них шмара вавилонская?
— Ну, Света наверное.
— Вот! А мне, как кладовщику, видится немного другое: «поблядушка обыкновенная» — 2 штуки! »

«- А теперь скажи мне отрок, как течёт электричество по проводам электрическим, и цепям рукотворным, последовательным да параллельным, от плюса к минусу со скоростью света в вакууме?
— С Божьей помощью, батюшка! С Божьей помощью. »

Ну да ладно, достаточно! Шутки — штуками, а пора бы уже дело делать. Так что «Копайте пока здесь! А я тем временем схожу узнаю — где надо. », а заодно набросаю пару-тройку калькуляторов на заданную тему.

Итак.
При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова, при этом общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на концах каждого из проводников.
При параллельном соединении падение напряжения между двумя узлами, объединяющими элементы цепи, одинаково для всех элементов, а сила тока в цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках.
Поясним рисунком с распределением напряжений, токов и формулами.


Рис.1

Расчёт проведём для 4 резисторов (проводников), соединённых последовательно или параллельно. Если элементов в цепи меньше, то оставляем лишние поля в таблице не заполненными.
Заодно, при желании узнать распределение значений токов и напряжений на каждом из элементов при последовательном и параллельном соединениях, есть возможность ввести величину общего напряжения в цепи U. А есть возможность не вводить.
Короче, все вводные, помеченные * — к заполнению не обязательны.

РАСЧЁТ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ
проводников

Теперь, что касается последовательных и параллельных соединений конденсаторов и катушек индуктивности.
Схема, приведённая на Рис.1 для проводников и резисторов, остаётся в полной силе и для катушек с конденсаторами, распределение напряжений и токов тоже никуда не девается, трансформируется лишь осмысление того, что токи эти и напряжения обязаны быть переменными.
Почему переменными?
А потому, что для постоянных значений этих величин — сопротивление конденсаторов составляет в первом приближении бесконечность, а катушек — ноль, соответственно и токи будут равны либо нулю, либо бесконечности, а для переменных значений иметь ярко выраженную зависимость от частоты.

Поэтому, для желающих рассчитать величины напряжений и токов в последовательных или параллельных цепях, состоящих из конденсаторов и катушек индуктивности, имеет полный смысл выяснить на странице ссылка на страницу значения реактивных сопротивлений данных элементов при интересующей Вас частоте и подставить эти значения в таблицу для расчёта проводников и резисторов. А в качестве общего напряжения в цепи — подставлять действующее значение амплитуды переменного тока.

Ну а теперь приведём таблицы для расчёта значений ёмкостей и индуктивностей при условии последовательного и параллельного соединений конденсаторов и катушек в количестве от 2 до 4 штук.
Расчёт поведём на основании хрестоматийных формул:

С = С 1 + С 2 +. + С n и 1/L = 1/L 1 + 1/L 2 +. + 1/L n для параллельных цепей и
L = L 1 + L 2 +. + L n и 1/С = 1/С 1 + 1/С 2 +. + 1/С n для последовательных.

Как и в предыдущей таблице вводные, помеченные * — к заполнению не обязательны.

РАСЧЁТ ЁМКОСТИ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ
конденсаторов

Ну и в завершении ещё одна таблица.

РАСЧЁТ ИНДУКТИВНОСТИ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ
катушек

Тут важно заметить, что приведённые в последней таблице расчёты верны только для индуктивно не связанных катушек, то есть для катушек, намотанных на разных каркасах и расположенных на значительных расстояниях друг от друга, во избежание, пересечения взаимных магнитных полей.

Конвертер величин

  • x
  • TranslatorsCafe.com
  • Онлайн-конвертеры единиц измерения
  • Популярные
  • Механика
  • Теплота
  • Жидкости
  • Звук
  • Свет
  • Электротехника
  • Магнетизм
  • Радиация
  • Другие
  • Калькуляторы
  • Russian (Russia)
  • Калькуляторы
  • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы

Калькулятор параллельных индуктивностей

Калькулятор определяет индуктивность нескольких параллельно соединенных катушек индуктивности.

Пример. Рассчитать эквивалентную индуктивность двух соединенных параллельно катушек индуктивности 10 мкГн и 5 мкГн.

Введите величины индуктивностей в поля L1, L2 и т.д., добавляя при необходимости нужное количество полей для ввода, выберите единицы индуктивности в генри (Гн), миллигенри (мГн), микрогенри (мкГн) или пикогенри (пГн) и нажмите кнопку Рассчитать.

1 мГн = 0,001 Г. 1 мкГн = 0,000001 = 10⁻⁶ Гн. 1 нГн = 0,000000001 = 10⁻⁹ Гн. 1 пГн = 0,000000000001 = 10⁻¹² Г. Подробнее о единицах измерения индуктивности.

Индуктивность характеризует способность электрического проводника преобразовывать электрический ток в изменение электрического потенциала в данном проводнике (самоиндукция) и в расположенных рядом проводниках (взаимоиндукция). Индуктивность обычно обозначается символом L в честь русского физика немецкого происхождения Эмилия Христиановича Ленца (Heinrich Lenz).

По определению самоиндукции напряжение v(t) и ток i(t) в катушке индуктивности связаны выражением

На всех соединенных параллельно катушках индуктивности имеется одно и то же напряжение V. В соответствии с правилом Кирхгофа для тока общий ток I равен сумме токов, протекающих через отдельные катушки:

Общая индуктивность Leq соединенных параллельно трех катушек индуктивности, расположенных далеко друг от друга и не имеющих общего магнитного поля равна величине, обратной сумме величин, обратных их индуктивностям:

Или для n несвязанных катушек индуктивности:

Эта формула для Leq используется для расчетов в этом калькуляторе. Например, общая индуктивность трех катушек индуктивности 10, 15 and 20 мкГн, соединенных параллельно, будет равна

Отметим, что если одна или несколько величин индуктивности равны нулю, то Leq стремится к нулю. Представьте себе очень короткий прямой проводник, шунтирующий катушку индуктивности — он и будет иметь почти нулевую индуктивность. Отметим также, что невозможно создать схему с нулевой индуктивностью.
Если параллельно соединены только две катушки индуктивности, имеем:

Эквивалентная индуктивность n одинаковых соединенных параллельно катушек индуктивности L равна

Отметим, что формула для расчета общей индуктивности нескольких катушек индуктивности, соединенных параллельно, используется и для расчета сопротивления группы резисторов, соединенных параллельно.

Отметим также, что для группы из любого количества соединенных параллельно катушек индуктивности эквивалентная индуктивность всегда будет меньше самой малой индуктивности в группе катушек индуктивности, а добавление еще одной катушки всегда будет уменьшать эквивалентную индуктивность группы.

Если индукторы расположены в магнитном поле друг друга, эти формулы работать не будут из-за явления взаимоиндукции (взаимной индукции), которое рассматривается в нашем калькуляторе взаимной индукции. Эффект взаимоиндукции может уменьшить или увеличить общую индуктивность катушек в зависимости от того как работает магнитная связь между катушками. Величина взаимной индукции зависит от расстояния между катушками и их ориентации. При этом взаимоиндукция может увеличивать или уменьшать общую индуктивность.

Если несколько катушек индуктивности соединены последовательно, их эквивалентная индуктивность определяется простым сложением индуктивностей отдельных катушек.

Для n соединенных последовательно катушек индуктивности имеем

Возможно, вы уже заметили, что катушки индуктивности ведут себя точно так же, как резисторы: если катушки соединены последовательно, их эквивалентные индуктивности всегда будет выше, чем индуктивности отдельных катушек, соединенных последовательно, а при параллельном соединении эквивалентная индуктивность всегда будет меньше индуктивностей отдельных катушек.

Зачем соединять катушки последовательно, если можно просто намотать большую катушку индуктивности? Вот один из примеров.

В микроэлектронике для реализации довольно больших индуктивностей на единицу площади интегральной микросхемы используется комбинирование спиральных катушек в нескольких слоях металлизации. Для этой цели используется многослойная пакетная конфигурация катушек индуктивности. Несколько слоев металлизации со спиральными катушками располагают точно один над другим. Катушки соединяют последовательно, чтобы индуктивности складывались для получения одной большой катушки индуктивности. Без такого пакетного расположения при использовании планарной технологии было бы невозможно создать большие индуктивности. Благодаря такому пакетному расположению коэффициент связи катушек k ≈ 1.

Читайте также  Самая лучшая электробритва для идеально чистого бритья

В этом калькуляторе мы рассматриваем только идеальные катушки индуктивности. Однако мы живем в реальном мире, где реальные катушки обладают как активным сопротивлением, так и емкостью. В другом калькуляторе мы рассмотрим характеристики неидеальных катушек индуктивности, обладающих сопротивлением, которые описываются эквивалентной схемой из последовательно соединенных индуктивности и сопротивления, в частности их временные характеристики.

Примеры расчетов

Вас могут заинтересовать и другие калькуляторы из группы «Электротехнические и радиотехнические калькуляторы»:

Электротехнические и радиотехнические калькуляторы

Электроника — область физики и электротехники, изучающая методы конструирования и использования электронной аппаратуры и электронных схем, содержащих активные электронные элементы (диоды, транзисторы и интегральные микросхемы) и пассивные электронные элементы (резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы), а также соединения между ними.
Радиотехника — инженерная дисциплина, изучающая проектирование и изготовление устройств, которые передают и принимают радиоволны в радиочастотной области спектра (от 3 кГц до 300 ГГц), также обрабатывают принимаемые и передаваемые сигналы. Примерами таких устройств являются радио- и телевизионные приемники, мобильные телефоны, маршрутизаторы, радиостанции, кредитные карточки, спутниковые приемники, компьютеры и другое оборудование, которое передает и принимает радиосигналы.
В этой части Конвертера физических единиц TranslatorsCafe.com представлена группа калькуляторов, выполняющих расчеты в различных областях электротехники, радиотехники и электроники.

На этих страницах размещены конвертеры единиц измерения, позволяющие быстро и точно перевести значения из одних единиц в другие, а также из одной системы единиц в другую. Конвертеры пригодятся инженерам, переводчикам и всем, кто работает с разными единицами измерения.

Мы работаем над обеспечением точности конвертеров и калькуляторов TranslatorsCafe.com, однако мы не можем гарантировать, что они не содержат ошибок и неточностей. Вся информация предоставляется «как есть», без каких-либо гарантий. Условия.

Если вы заметили неточность в расчётах или ошибку в тексте, или вам необходим другой конвертер для перевода из одной единицы измерения в другую, которого нет на нашем сайте — напишите нам!

Расчет соединения катушек индуктивности смешанное

9.2. РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Основой расчета являются уравнения цепи (Кирхгофа, контурные или узловые), составленные с учетом взаимного влияния индуктивно связанных элементов.

Для анализа последовательного соединения двух связанных катушек используем уравнения Кирхгофа. При этом маркированные зажимы последовательно включенных катушек могут быть соединены по-разному. Суммарное напряжение согласно включенных катушек (рис. 9.4, а ) равно

Величина L э = ( L 1 + L 2 + 2 M ) в этом случае представляет собой эквивалентную индуктивность .

Для встречного включения (рис. 9.4, б ) имеем

и эквивалентная индуктивность равна L э = ( L 1 + L 2 – 2 M ).

Если две индуктивно связанные катушки (рис. 9.5, а ) имеют общую точку (пусть, например, их немаркированные зажимы соединены друг с другом), то, переписав соотношения для напряжений (9.1) в форме:

получаем возможность заменить их Т-образной схемой замещения, не содержащей индуктивных связей (рис. 9.5, б ).

Для определения эквивалентной индуктивности параллельно соединенных катушек (рис. 9.6, а ), преобразуем эту схему в изображенную на рис. 9.6, б . Поскольку индуктивности при последовательном и параллельном соединениях суммируются по тем же правилам, что и сопротивления, для эквивалентной индуктивности параллельного соединения имеем:

Так как соединенные произвольным образом катушки сохраняют индуктивный характер, то эквивалентная индуктивность при встречном и параллельном соединениях имеет положительное значение, несмотря на наличие отрицательных слагаемых в полученных выражениях. Это означает, что значения L 1 , L 2 и M двух катушек не независимы друг от друга, а связаны неравенствами: L 1 L 2 ³ M 2 ; L 1 + L 2 ³ 2 M . Возведением второго из неравенств в квадрат можно убедиться, что оно является более сильным, чем первое неравенство, т. е. условие L 1 L 2 ³ M 2 обеспечивает выполнение и второго неравенства.

Величина — коэффициент связи обмоток — характеризует степень взаимного влияния обмоток друг на друга. При k = 1 или имеем совершенную связь обмоток —

весь поток, создаваемый одной обмоткой, пересекает сечение витков второй обмотки. К этому режиму можно приблизиться, помещая обе обмотки на общем сердечнике (рис. 9.7), материал которой имеет высокую магнитную проницаемость, либо располагая их витки бесконечно близко друг к другу. При указанных приближениях получим для индуктивности

первой обмотки L 1 = w 1 Φ/ i 1 = / R м ( R м — магнитное сопротивление сердечника). Аналогично L 2 = / R м ; M = w 1 w 2 / R м и k = 1. В системе произвольного числа индуктивно связанных обмоток для любой пары выполняется условиеи матрица взаимных индуктивностей М является при отсутствии совершенных связей (kpq @ 1) одна из индуктивностей в Т-образной схеме замещения (рис. 9.5, б) может оказаться отрицательной. Так, при L 1 > M > L 2 имеем L 2 – M Продолжить чтение . Перейти к п. 9.3 .

Для расчета разветвленных цепей с индуктивно связанными элементами (рис. 9.8) используем метод контурных токов.

Контурные уравнения в комплексной форме имеют общий вид:

Выбор независимых контуров указан стрелками на схеме.

При записи собственных и общих сопротивлений запишем по уже известным правилам сначала члены, не связанные с взаимной индуктивностью. Далее учтем члены, отражающие индуктивные связи. В собственных сопротивлениях контуров слагаемые + j 2ω M появляются, если обе индуктивно связанные катушки входят в данный контур и их маркировка соответствует согласному включению в этом контуре. Если при обходе контура, включающего две связанные катушки, одна из катушек обтекается контурным током в положительном, а другая – в отрицательном направлении, то член в соответствующем собственном сопротивлении будет иметь знак “минус”, т. е. – j 2ω M .

При записи общего сопротивления двух контуров учитывается их взаимное индуктивное влияние друг на друга. Здесь член j ω M имеет знак “плюс”, если положительные направления обоих контурных токов ориентированы одинаково относительно маркированных зажимов катушек, и оба тока протекают по ним либо в положительном, либо в отрицательном направлении. Если же один из влияющих друг на друга токов протекает в положительном, а другой – в отрицательном направлении, в общем сопротивлении контуров учитывают член – j ω M . С учетом сформулированных правил получим для контурных сопротивлений цепи (см. рис. 9.8):

Продолжение решения см. в Задаче 9.2.

Другой пример расчета цепи при наличии взаимной индуктивности детально рассмотрен в Задаче 9.1.

Катушка индуктивности. Описание, характеристики, формула расчета

Катушка индуктивности является пассивным компонентом электронных схем, основное предназначение которой является сохранение энергии в виде магнитного поля. Свойство катушки индуктивности чем-то схоже с конденсатором, который хранит энергию в виде электрического поля.

Индуктивность (измеряется в Генри) — это эффект возникновения магнитного поля вокруг проводника с током. Ток, протекающий через катушку индуктивности, создает магнитное поле, которое имеет связь с электродвижущей силой (ЭДС) оказывающее противодействие приложенному напряжению.

Возникающая противодействующая сила (ЭДС) противостоит изменению переменного напряжения и силе тока в катушке индуктивности. Это свойство индуктивной катушки называется индуктивным сопротивлением. Следует отметить, что индуктивное сопротивление находится в противофазе к емкостному реактивному сопротивлению конденсатора в цепи переменного тока. Путем увеличения числа витков можно повысить индуктивность самой катушки.

Накопленная энергия в индуктивности

Как известно магнитное поле обладает энергией. Аналогично тому, как в полностью заряженном конденсаторе существует запас электрической энергии, в индуктивной катушке, по обмотке которой течет ток, тоже существует запас — только уже магнитной энергии.

Читайте также  Индуктивные датчики положения принцип действия

Энергия, запасенная в катушке индуктивности равна затраченной энергии необходимой для обеспечения протекания тока I в противодействии ЭДС. Величина запасенной энергии в индуктивности можно рассчитать по следующей формуле:

где L — индуктивность, I — ток, протекающий через катушку индуктивности.

Гидравлическая модель

Работу катушки индуктивности можно сравнить с работой гидротурбины в потоке воды. Поток воды, направленный сквозь еще не раскрученную турбину, будет ощущать сопротивление до того момента, пока турбина полностью не раскрутится.

Далее турбина, имеющая определенную степень инерции, вращаясь в равномерном потоке, практически не оказывая влияния на скорость течения воды. В случае же если данный поток резко остановить, то турбина по инерции все еще будет вращаться, создавая движение воды. И чем выше инерция данной турбины, тем больше она будет оказывать сопротивление изменению потока.

Также и индуктивная катушка сопротивляется изменению электрического тока протекающего через неё.

Индуктивность в электрических цепях

В то время как конденсатор оказывает сопротивление изменению переменного напряжения, индуктивность же сопротивляется переменному тока. Идеальная индуктивность не будет оказывать сопротивление постоянному току, однако, в реальности все индуктивные катушки сами по себе обладают определенным сопротивлением.

В целом, отношение между изменяющимися во времени напряжением V(t) проходящим через катушку с индуктивностью L и изменяющимся во времени током I(t), проходящим через нее можно представить в виде дифференциального уравнения следующего вида:

Когда переменный синусоидальной ток (АС) протекает через катушку индуктивности, возникает синусоидальное переменное напряжение (ЭДС). Амплитуда ЭДС зависит от амплитуды тока и частоте синусоиды, которую можно выразить следующим уравнением:

где ω является угловой частотой резонансной частоты F:

Причем, фаза тока отстает от напряжения на 90 градусов. В конденсаторе же все наоборот, там ток опережает напряжение на 90 градусов. Когда индуктивная катушка соединена с конденсатором (последовательно либо параллельно), то образуется LC цепь, работающая на определенной резонансной частоте.

Индуктивное сопротивление ХL определяется по формуле:

где ХL — индуктивное сопротивление, ω — угловая частота, F — частота в герцах, и L индуктивность в генри.

Индуктивное сопротивление — это положительная составляющая импеданса. Оно измеряется в омах. Импеданс катушки индуктивности (индуктивное сопротивление) вычисляется по формуле:

Схемы соединения катушек индуктивностей

Параллельное соединение индуктивностей

Напряжение на каждой из катушек индуктивностей, соединенных параллельно, одинаково. Эквивалентную (общую) индуктивность параллельно соединенных катушек можно определить по формуле:

Последовательное соединение индуктивностей

Ток, протекающий через катушки индуктивности соединенных последовательно, одинаков, но напряжение на каждой катушке индуктивности отличается. Сумма разностей потенциалов (напряжений) равна общему напряжению. Общая индуктивность последовательно соединенных катушек можно высчитать по формуле:

Эти уравнения справедливы при условии, что магнитное поле каждой из катушек не оказывает влияние на соседние катушки.

Добротность катушки индуктивности

На практике катушка индуктивности имеет последовательное сопротивление, созданное медной обмоткой самой катушки. Это последовательное сопротивление преобразует протекающий через катушку электрический ток в тепло, что приводит к потере качества индукции, то есть добротности. Добротность является отношением индуктивности к сопротивлению.

Добротность катушки индуктивности может быть найдена через следующую формулу:

где R является собственным сопротивлением обмотки.

Катушка индуктивности. Формула индуктивности

Базовая формула индуктивности катушки:

  • L = индуктивность в генри
  • μ 0 = проницаемость свободного пространства = 4π × 10 -7 Гн / м
  • μ г = относительная проницаемость материала сердечника
  • N = число витков
  • A = Площадь поперечного сечения катушки в квадратных метрах (м 2 )
  • l = длина катушки в метрах (м)

Индуктивность прямого проводника:

  • L = индуктивность в нГн
  • l = длина проводника
  • d = диаметр проводника в тех же единицах, что и l

Индуктивность катушки с воздушным сердечником:

  • L = индуктивность в мкГн
  • r = внешний радиус катушки
  • l = длина катушки
  • N = число витков

Индуктивность многослойной катушки с воздушным сердечником:

  • L = индуктивность в мкГн
  • r = средний радиус катушки
  • l = длина катушки
  • N = число витков
  • d = глубина катушки

Индуктивность плоской катушки:

  • L = индуктивность в мкГн
  • r = средний радиус катушки
  • N = число витков
  • d = глубина катушки

Конструкция катушки индуктивности

Катушка индуктивности представляет собой обмотку из проводящего материала, как правило, медной проволоки, намотанной вокруг либо железосодержащего сердечника, либо вообще без сердечника.

Применение в качестве сердечника материалов с высокой магнитной проницаемостью, более высокой чем воздух, способствует удержанию магнитного поля вблизи катушки, тем самым увеличивая ее индуктивность. Индуктивные катушки бывают разных форм и размеров.

Большинство изготавливаются путем намотки эмалированного медного провода поверх ферритового сердечника.

Некоторые индуктивные катушки имеют регулируемый сердечник, при помощи которого обеспечивается изменение индуктивности.

Миниатюрные катушки могут быть вытравлены непосредственно на печатной плате в виде спирали. Индуктивности с малым значением могут быть расположены в микросхемах с использованием тех же технологических процессов, которые используются при создании транзисторов.

Применение катушек индуктивности

Индуктивности широко используются в аналоговых схемах и схемах обработки сигналов. Они в сочетании с конденсаторами и другими радиокомпонентами образуют специальные схемы, которые могут усилить или отфильтровать сигналы определенной частоты.

Катушки индуктивности получили широкое применение начиная от больших катушек индуктивности, таких как дроссели в источниках питания, которые в сочетании с конденсаторами фильтра устраняют остаточные помехи и другие колебания на выходе источника питания, и до столь малых индуктивностей, которые располагаются внутри интегральных микросхем.

Две (или более) катушки индуктивности, которые соединены единым магнитным потоком, образуют трансформатор, являющимся основным компонентом схем работающих с электрической сетью электроснабжения. Эффективность трансформатора возрастает с увеличением частоты напряжения.

По этой причине, в самолетах используется переменное напряжение с частотой 400 герц вместо обычных 50 или 60 герц, что в свою очередь позволяет значительно сэкономить на массе используемых трансформаторов в электроснабжении самолета.

Так же индуктивности используются в качестве устройства для хранения энергии в импульсных стабилизаторах напряжения, в высоковольтных электрических системах передачи электроэнергии для преднамеренного снижения системного напряжения или ограничения ток короткого замыкания.

Индуктивность проводника

Индуктивность характеризует способность извлекать энергию из источника энергии и сохранять ее в виде магнитного поля. Это свойство любого проводника, предотвращающее резкие изменения текущего через него тока. Допустим, если ток в катушке увеличивается, то магнитное поле вокруг нее расширяется. Если ток в катушке, наоборот, снижается, то магнитное поле начнет сжиматься. Но сжатие магнитного поля индуцирует в катушке некоторое напряжение, поддерживающее ток. Таким образом, эта физическая величина позволяет энергии источника сохраняться в виде магнитного поля, зависящего от протекающего тока. Когда ток снижается, уменьшается и магнитное поле, возвращая в цепь ранее запасенную энергию.

ЭДС самоиндукции катушки имеет такое направление, что в любой момент времени оно противодействует приложенному внешнему напряжению. Российский физик Эмилий Ленц первым изучил это явление и сформулировал правило. «С ростом тока силовые магнитные линии как будто „выходят» из оси проводника и концентрическими окружностями распространяются наружу, а ЭДС самоиндукции при этом направлена в противоположное направление, относительно увеличивающегося тока.

При снижение силы тока магнитные линии концентрическими окружностями возвращаются к оси проводника, а ЭДС самоиндукции направлено согласно снижаемому уровню тока.

Индуктивность в электротехнике обозначается латинским символом L. Можно сформулировать и более простое определение: индуктивность, электротехническая величина показывающая, сколько энергии магнитного поля можно накопить в проводнике. При скручивание проводника в катушку его индуктивность увеличивается в разы. Чем выше L проводника, тем больше номинальное значение ЭДС самоиндукции. Эта величина измеряется единицей, получившей название генри. Сокращенно генри обозначается Гн. Эта велечина названа в честь американского физика исследователя Джозефа Генри.

Читайте также  Как отличить кабель ГОСТ от ТУ?

Индуктивностью в один генри обладает катушка, в которой с изменением силы тока на один ампер в течение секундного временного интервала наводится ЭДС самоиндукции, равная один вольт.

Кроме генри используются величины: тысячная доля генри (миллигенри—мГн), миллионная доля генри (микрогенри — мкГн)

Катушка индуктивности

Как следует из названия, катушка индуктивности представляет из себя именно катушку, то есть имеется некоторое количество витков проводника (обычно медного) намотанных на каркасе. Причем наличие изоляции между витками и каркасом является важнейшим условием. Кроме того витки катушки индуктивности не должны замыкаться между собой. Чаще всего витки наматываются на тороидальный или цилиндрический каркас.

Винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого проводника, обладает значительно большой величиной индуктивности при относительно малом уровне емкости и низком активном сопротивлении.

Индуктивность катушки прямо пропорциональна квадрату числа витков, так как с увеличением количества витков увеличивается, число магнитных силовых линий, и число пересечений каждой силовой линии с проводником.
— увеличивается с увеличением площади витка, так как возрастает уровень магнитного потока в катушке.
— уменьшается с увеличением осевой длины катушки, так как, чем она выше, тем меньшее число витков на единицу ее осевой длины и, следовательно, тем ниже магнитный поток.

Если в катушку добавить железный или стальной сердечник, то величина индуктивности возрастет многократно.

Разновидностей таких катушексуществуют великое множество. Они бывают высокочастотные, низкочастотные, с подстроечными сердечникам, с отводами, и рассчитанными на большие напряжения. Катушки для СВЧ техники называют микрополосковыми линиями. Они совсем не похожи на обычную индуктивность. (правый рисунок)

Катушка индуктивности с сердечником может выглядеть так — рисунок слева, а с подстроечным сердечником, как на фотографии справа. Величина индуктивности в случае с подстроечным сердечником меняется в небольших пределах. Подстроечные катушки используются в схемах, где необходима одноразовая подстройка. В дальнейшем ее обычно не регулируют.

Одной из разновидностей катушки индуктивности является соленоид, почитать об его устройстве и способах его управления можно перейдя по ссылке.

Индуктивность. Соединение катушек и формулы для расчета

Суммарная индуктивность двух или более катушек, соединенных последовательно и расположенных на определенном расстоянии друг от друга так, что их магнитные поля не пересекали витки соседей, равна сумме их индуктивностей.

при параллельном их соединении и при соблюдении того же условия отсутствие магнитного взаимодействия относительно их расположения, расчет осуществляем по формулам:

Если катушки, соединенные в электрическую цепь последовательно, находятся близко друг к другу, и так, что часть магнитного потока одной пронизывает витки другой, т. е. между катушками присутствует индуктивная связь, то для расчета их общей индуктивности данная выше формула уже не подойдет. При таком расположении могут возникнуть два частных случая:
Магнитные потоки катушек в цепи имеют одинаковые направления
Или наооборот их потоки направлены навстречу друг другу

Любой их них будет иметь место в зависимости от направления витков катушек и от направлений протекания токов в них.

Если обе катушки намотаны в одну сторону и токи в них протекают в одном попутном направлении, то-есть когда магнитные потоки направлены в одну сторону. При этих факторах витки каждой катушки будут пронизываться своим потоком и частью потока соседа, т. е. магнитные потоки в обоих катушках будут выше по сравнению с отсутствием индуктивной связи. Поэтому общая индуктивность схемы будет выше суммы ее составляющих отдельных катушек. Наоборот, когда потоки направлены навстречу друг другу, общая индуктивность схемы будет ниже суммы L отдельных катушек.

В первом случае, в расчетной формуле ставится знак плюс, а во втором знак минус.

Величина М приведенная в формуле, называется коэффициентом взаимной индукции, представляет собой некоторую добавочную индуктивность, обусловленную частью магнитного потока, общей для обеих катушек.

На явлении взаимоиндукции основан принцип работы вариометра. Он состоит из двух катушек, общая L которых может, по необходимости, плавно регулироваться в некотором диапазоне. В радиолюбительской практике вариометры используют для настройки колебательных контуров самодельных радиоприемников и передатчиков.

Индуктивное сопротивление отличается от классического омического тем, что при протекании через индуктивность переменного тока отсутствуют потери мощности.

В реальных условиях любая катушка индуктивности обладает и реальным омическим сопротивлением. Но если оно не очень большое по сравнению с индуктивным сопротивлением, то им можно условно пренебречь.

При этом происходит следующий эффект: в течение первой четверти периода, когда ток увеличивается, магнитное поле потребляет энергию из цепи, а в течение следующей четверти , когда ток снижается, возвращает ее в цепь. Поэтому, в среднем за период в индуктивном сопротивлении мощность не расходуется. Поэтому индуктивное сопротивление получило название реактивного.

Индуктивное сопротивление одной и той же катушки будет отличаться для переменных токов разных частот. Чем выше частота , тем большее влияние на схему оказывает индуктивность и тем выше будет индуктивное сопротивление катушки. Наоборот, чем ниже частота переменного тока, тем индуктивное сопротивление ниже. При нулевой частоте (постоянный ток), индуктивное сопротивление нулевое.

Индуктивное сопротивление в формулах электротехники, обозначается как XL и измеряется в омах.

Величину 2π×f называют круговой частотой и обозначают буквой ω (омега). Поэтому формулу выше можно представить так:

Отсюда следует, что при протекании через катушку постоянного тока (ω = 0). Поэтому, если, требуется пропустить по цепи постоянный ток, задержав переменный, то в цепь вводят последовательно катушку индуктивности.

Для преграждения пртекания токов низких звуковых частот используют катушки с железным сердечником, так называемые дроссели низкой частоты (НЧ), а для высоких радиочастот уже без железного сердечника, которые называют дроссели высокой частоты (ВЧ).

Если она стоит в цепи переменного тока, то в ней, фаза тока всегда будет отставать от напряжения. В курсе этой лекции рассмотрим причины отставания фазы тока на элементарном примере, когда в идеальной цепи есть только индуктивное сопротивление, а омическое сопротивление отсутствует, точнее омическим сопротивлением провода катушки пренебрегаем, так как оно очень низкое.

В однослойной катушке индуктивности диаметр D представляет собой диаметр окружности, образуемой осевой линией активного сечения провода. На высоких частотах этот диаметр равен внутреннему диаметру витков (диаметр каркаса или d1).

Длина катушки l это расстояние между осевыми линиями крайних витков. Обычно d— диаметр провода (без учета изоляции). Шаг намотки τ — расстояние между осевыми линиями соседних витков. Из-за неплотности, для расчетов вводится специальный поправочный коэффициент α так называемый — коэффициент неплотности. Он помогает найти длину катушки с намотанным проводом. Значения коэффициента представлены ниже.

Размеры многослойной катушки индуктивности определяются величиной наружного диаметра D, внутреннего D, Радиальной глубиной t и длиной намотки l. Dср — средний диаметр. N — число витков. Все размеры всегда в мм.

Предлагаемые справочные сведения по маркировке дросселей и индуктивностей будут особенно полезны радиолюбителям и электронщикам при ремонте радиоприемников и аудиотехники. Да и в других электронных устройствах они не редко встречаются.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: