Vuonna 1831 Michael Faraday selitti teorian elektromagneettinen induktio tieteellisesti. Termi induktanssi on johtimen kyky vastustaa sen läpi kulkevaa virtaa ja indusoi emf. Faradayn induktiolakeista johtuen sähkömoottorivoima (EMF) tai jännite indusoidaan kapellimestari johtuen piirin läpi tapahtuvasta magneettikentän muutoksesta. Tämä prosessi ilmoitetaan sähkömagneettisena induktiona. Indusoitu jännite vastustaa virran muutosnopeutta. Tätä kutsutaan Lenzin laiksi ja indusoitua jännitettä kutsutaan takaisin EMF: ksi. Induktanssi on jaettu kahteen tyyppiin. Ne ovat, Itseinduktanssi ja keskinäinen induktanssi. Tässä artikkelissa on kyse kahden kelan tai johtimen keskinäisestä induktanssista.
Mikä on keskinäinen induktanssi?
Määritelmä: Kahden kelan keskinäinen induktanssi määritellään siten, että yhdessä kelassa olevan magneettikentän aiheuttama emf vastustaa virran ja jännitteen muutosta toisessa kelassa. Tämä tarkoittaa, että kaksi kelaa on magneettisesti kytketty toisiinsa muutoksen takia magneettinen virtaus. Yhden kelan magneettikenttä tai virtaus liittyy toiseen kelaan. Tätä merkitään M.
Yhdessä kelassa virtaava virta aiheuttaa toisen kelan jännitteen magneettivuon muutoksen vuoksi. Molempiin keloihin liitetyn magneettivuon määrä on suoraan verrannollinen keskinäiseen induktanssiin ja virran muutokseen.
Keskinäinen induktanssiteoria
Sen teoria on hyvin yksinkertainen ja se voidaan ymmärtää käyttämällä kahta tai useampaa kelaa. Sen kuvasi amerikkalainen tiedemies Joseph Henry 1700-luvulla. Sitä kutsutaan yhdeksi piirissä käytetyn kelan tai johtimen ominaisuuksista. Omaisuus induktanssi on, jos yhden kelan virta muuttuu ajan myötä, niin EMF indusoi toisen kelan.
Oliver Heaviside otti induktanssin termin käyttöön vuonna 1886. Keskinäisen induktanssin ominaisuus on monien toimintaperiaate. sähkökomponentit jotka kulkevat magneettikentän kanssa. Esimerkiksi muuntaja on perusesimerkki keskinäisestä induktanssista.
Keskinäisen induktanssin tärkein haittapuoli on, että yhden kelan induktanssin vuotaminen voi keskeyttää toisen kelan toiminnan käyttämällä sähkömagneettista induktiota. Vuotojen vähentämiseksi tarvitaan sähköinen seulonta
Kahden käämin sijoittaminen piiriin päättää keskinäisen induktanssin määrän, joka liittyy toisiinsa kelaan.
Keskinäinen induktanssikaava
Kahden kelan kaava on annettu
M = (μ0.μr. N1. N2. A) / L
Missä μ0 = vapaan tilan läpäisevyys = 4π10-kaksi
μ = pehmeän rautasydämen läpäisevyys
N1 = kelan 1 käännökset
N2 = kelan 2 käännökset
A = poikkileikkauspinta-ala metreinäkaksi
L = kelan pituus metreinä
Keskinäisen induktanssin yksikkö
Keskinäisen induktanssin yksikkö on kg. mkaksi.s-kaksi.TO-kaksi
Induktanssin määrä tuottaa yhden voltin jännitteen johtuen 1 A / sekunnin virran muutosnopeudesta.
SI-keskinäisen induktanssin yksikkö on Henry. Se on otettu yhdysvaltalaiselta tiedemieheltä Joseph Henryltä, joka selitti kahden kelan ilmiön.
Keskinäisen induktanssin ulottuvuus
Kun kaksi tai useampia keloja kytketään toisiinsa magneettisesti samalla magneettivuolla, yhdessä kelassa indusoitu jännite on verrannollinen toisen kelan virranmuutosnopeuteen. Tätä ilmiötä kutsutaan keskinäiseksi induktanssiksi.
Harkitse kahden kelan välisen kokonaisinduktanssin olevan L, koska M = √ (L1L2) = L
Tämän ulottuvuus voidaan määritellä potentiaalieron ja virran muutosnopeuden suhteena. Se annetaan nimellä
Koska M = √L1L2 = L
L = € / (dI / dt)
Missä € = indusoitu EMF = tehty työ / sähkövaraus ajan suhteen = M.Lkaksi. T-kaksi/ IT = M.Lkaksi.T-3. Minä-1tai € = M. L-kaksi. T-3. A-1(Koska I = A)
Induktanssia varten
ϕ = LI
L = ϕ / A = (B. Lkaksi) / TO
Missä B = magneettikenttä = (MLT-kaksi) / LT-1AT = MT-kaksiTO-1
Magneettivuon ϕ = BLkaksi= MT-kaksiLkaksiTO-1
B: n ja ϕ: n korvaava arvo on kaavan L yläpuolella
L = MT-kaksiLkaksi.TO-kaksi
Annetaan keskinäisen induktanssin ulottuvuus, kun L1 ja L2 ovat samat
M = L / (T-kaksiLkaksi.TO-kaksi)
M = LTkaksiLkaksi.TO-kaksi
Johtaminen
Seuraa prosessia saadaksesi keskinäisen induktanssin johtaminen .
Yhdessä kelassa indusoidun EMF: n ja toisen kelan virran muutosnopeus on keskinäinen induktanssi.
Tarkastellaan kahta kelaa L1 ja L2 alla olevan kuvan mukaisesti.
Kaksi kelaa
Kun L1: n virta muuttuu ajan myötä, myös magneettikenttä muuttuu ajan myötä ja muuttaa toiseen kelaan L2 liitettyä magneettivuotoa. Tämän magneettivuon muutoksen vuoksi EMF indusoituu ensimmäiseen kelaan L1.
Myös virran muutosnopeus ensimmäisessä kelassa indusoi EMF: n toisessa kelassa. Siksi EMF indusoituu kahdessa kelassa L1 ja L2.
Tämä annetaan muodossa
€ = M (dI1 / dt)
M = € / (di / dt). … .. Yhtälö 1
Jos € = 1 voltti ja dI1 / dt = 1Amp, niin
M = 1 Henry
Myös,
Yhden kelan virran muutosnopeus tuottaa magneettivuon ensimmäisessä kelassa ja liittyy toiseen kelaan. Sitten Faradayn sähkömagneettisen induktion laeista (indusoitu jännite on suoraan verrannollinen kytketyn magneettivuon muutosnopeuteen) toisessa kelassa indusoitu EMF annetaan
€ = M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt… .. Eq 2
€ = N2 (dϕ12 / dt) = d (N2ϕ12) / dt… ekv. 3
Yhdistämällä ekvivalentit 2 ja 3
MI1 = N212
M = (N2ϕ12) / 11 Henry
M = keskinäinen induktanssi
€ = keskinäinen induktanssi EMF
N2 = käännösten lukumäärä ensimmäisessä kelassa L1
I1 = virta ensimmäisessä kelassa
ϕ12 = magneettivuo kytkettynä kahteen kelaan.
Kahden kelan välinen induktanssi riippuu toisen kelan tai viereisen kelan kierrosta ja poikkileikkauksen pinta-alasta
Kahden kelan välinen etäisyys.
Ensimmäisessä kelassa indusoitu EMF fluxin muutosnopeuden vuoksi on seuraava:
E = -M12 (dl1 / dt)
Miinusmerkki osoittaa vastustuksen virran muutosnopeudelle ensimmäisessä kelassa, kun EMF indusoidaan.
Kahden kelan keskinäinen induktanssi
Kahden kelan keskinäistä induktanssia voidaan lisätä asettamalla ne pehmeälle rautasydämelle tai lisäämällä kahden kelan kierroslukua. Kahden kelan välillä on yhtenäinen kytkentä, kun ne on kiedottu tiukasti pehmeälle rautasydämelle. Vuon vuoto olisi pieni.
Jos kahden kelan välinen etäisyys on pieni, ensimmäisessä kelassa muodostuva magneettivuo on vuorovaikutuksessa kaikkien toisen kelan kaikkien käännösten kanssa, mikä johtaa suuriin EMF: iin ja keskinäiseen induktanssiin.
Kahden kelan keskinäinen induktanssi
Jos nämä kaksi kelaa ovat kauempana ja erillään toisistaan eri kulmissa, indusoitu magneettivuo ensimmäisessä kelassa tuottaa heikon tai pienen EMF: n toisessa kelassa. Siksi keskinäinen induktanssi on myös pieni.
Kaksi kelaa poispäin toisistaan
Siten tämän arvo riippuu pääasiassa kahden kelan asemoinnista ja etäisyydestä pehmeällä rautasydämellä. Tarkastellaan kuvaa, joka osoittaa, että kaksi kelaa on kiedottu tiukasti yhden pehmeän rautasydämen päälle.
Käämit ovat tiiviisti haavoja
Ensimmäisen kelan virranmuutos tuottaa magneettikentän ja siirtää magneettilinjat toisen kelan läpi, jota käytetään keskinäisen induktanssin laskemiseen.
Kahden kelan keskinäinen induktanssi on annettu
M12 = (N2ϕ12) / I1
M21 = (N1ϕ21) / I2
M12 = ensimmäisen kelan ja toisen kelan keskinäinen induktanssi
M21 = toisen kelan keskinäinen induktanssi nyrkkikelaan
N2 = toisen kelan kierrokset
N1 = ensimmäisen kelan kierrokset
I1 = virta, joka virtaa ensimmäisen kelan ympäri
I2 = toisen kelan ympäri virtaava virta.
Jos L1: een ja L2: een liittyvä virtaus on sama kuin niiden ympärillä virtaava virta, niin ensimmäisen kelan keskinäinen induktanssi toiseen kelaan ilmoitetaan muodossa M21
Kahden kelan keskinäinen induktanssi voidaan määritellä M12 = M21 = M
Joten kaksi kelaa riippuu pääasiassa kahden kelan koosta, käännöksistä, sijainnista ja etäisyydestä.
Ensimmäisen kelan itseinduktanssi on
L1 = (μ0.μr.N1kaksi.A) / L
Toisten kelojen itseinduktanssi on
L2 = (μ0.μr.Nkaksi.A) / L
Kerro ristiin edellä mainitut kaksi kaavaa
Sitten kahden kelan keskinäinen induktanssi, joka on niiden välillä, annetaan muodossa
Mkaksi= L1. L2
M = √ (L1.L2) Henry
Yllä oleva yhtälö antaa magneettivuon = 0
100% magneettinen kytkentä L1: n ja L2: n välillä
Kytkentäkerroin
Magneettivuon osuus, joka on kytketty kahteen kelaan kelojen väliseen kokonaismagneettiseen virtaukseen, tunnetaan kytkentäkertoimena ja sitä merkitään k: llä. Kytkentäkerroin määritellään avoimen piirin suhteeksi todelliseen jännitesuhteeseen ja molemmissa keloissa saadun magneettivuon suhteena. Koska yhden kelan magneettivuo liittyy toiseen kelaan.
Kytkentäkerroin määrittää induktanssin induktanssin. Jos kerroinkytkentä k = 1, kaksi kelaa kytketään toisiinsa tiukasti. Joten yhden kelan kaikki magneettivuon linjat leikkaavat toisen kelan kaikki käännökset. Siksi keskinäinen induktanssi on kahden kelan yksittäisten induktanssien geometrinen keskiarvo.
Jos kahden kelan induktanssit ovat samat (L1 = L2), niin kahden kelan keskinäinen induktanssi on yhtä suuri kuin yhden kelan induktanssi. Se tarkoittaa,
M = √ (L1. L2) = L
missä L = yhden kelan induktanssi.
Kytkentäkerroin kelojen välillä
Kelojen välinen kytkentäkerroin voidaan esittää 0 ja 1
Jos kytkentäkerroin on 1, kelojen välillä ei ole induktiivista kytkentää.
Jos kytkentäkerroin on 0, kelojen välillä on suurin tai täysi induktiivinen kytkentä.
Induktiivinen kytkentä on esitetty 0 ja 1, mutta ei prosentteina.
Esimerkiksi, jos k = 1, nämä kaksi kelaa on kytketty toisiinsa täydellisesti
Jos k> 0,5, niin kaksi kelaa on kytketty tiukasti
Jos k<0.5, then the two coils are coupled loosely.
Kahden kelan välisen kerroinkytkentäkertoimen löytämiseksi tulisi käyttää seuraavaa yhtälöä,
K = M / √ (L1. L2)
M = k. √ (L1. L2)
Missä L1 = ensimmäisen kelan induktanssi
L2 = toisen kelan induktanssi
M = keskinäinen induktanssi
K = kytkentäkerroin
Sovellukset
keskinäisen induktanssin sovellukset ovat,
- Muuntaja
- Sähkömoottorit
- Generaattorit
- Muut sähkölaitteet, jotka toimivat magneettikentän kanssa.
- Käytetään pyörrevirtojen laskennassa
- Digitaalinen signaalinkäsittely
Näin ollen kyse on kaikesta yleiskatsaus keskinäisestä induktanssista - määritelmä, kaava, yksikkö, johdanto, kytkentäkerroin, kerroinkytkentä ja sovellukset. Tässä on kysymys sinulle, mikä on kahden kelan keskinäisen induktanssin haittapuoli?
