Катушка индуктивности схема. Катушка индуктивности: принцип работы, виды и применение в электронике

Что такое катушка индуктивности и как она работает. Какие бывают виды катушек индуктивности. Где применяются катушки индуктивности в электронике и электротехнике. Как рассчитать параметры катушки индуктивности.

Что такое катушка индуктивности и как она работает

Катушка индуктивности — это пассивный электронный компонент, который представляет собой проводник, намотанный в виде спирали на каркас. Основной принцип работы катушки индуктивности заключается в создании магнитного поля при прохождении через неё электрического тока.

При изменении силы тока, протекающего через катушку, происходит изменение магнитного поля вокруг неё. Это в свою очередь приводит к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции, которая препятствует изменению тока. Данное явление называется самоиндукцией и лежит в основе работы катушки индуктивности.

Основные характеристики катушки индуктивности:

• Индуктивность — способность катушки накапливать энергию магнитного поля. Измеряется в Генри (Гн).
• Активное сопротивление — сопротивление провода катушки постоянному току.
• Добротность — отношение накопленной энергии к рассеиваемой за период.
• Собственная емкость — паразитная емкость между витками катушки.

Виды катушек индуктивности

Существует несколько основных видов катушек индуктивности:

1. По конструкции сердечника:

• С воздушным сердечником — самые простые, но имеют малую индуктивность
• С ферромагнитным сердечником — позволяют получить большую индуктивность
• С ферритовым сердечником — применяются на высоких частотах
• Тороидальные — имеют замкнутый магнитопровод

2. По форме намотки:

• Цилиндрические — провод наматывается на цилиндрический каркас
• Спиральные — плоская спиральная намотка
• Бифилярные — двухпроводная намотка для уменьшения паразитной емкости

3. По назначению:

• Дроссели — для фильтрации и сглаживания пульсаций
• Трансформаторы — для передачи энергии между цепями
• Катушки связи — для создания индуктивной связи между контурами
• Катушки фильтров — для построения частотных фильтров

Применение катушек индуктивности в электронике

Катушки индуктивности широко применяются в различных областях электроники и электротехники:

1. Фильтрация сигналов

Катушки индуктивности в сочетании с конденсаторами используются для построения фильтров низких и высоких частот, полосовых и режекторных фильтров. Это позволяет выделять или подавлять определенные частотные составляющие сигналов.

2. Радиотехника

В радиоприемниках и передатчиках катушки индуктивности применяются для настройки колебательных контуров на определенные частоты. Также они используются в согласующих цепях антенн.

3. Импульсные источники питания

Дроссели на основе катушек индуктивности используются в импульсных преобразователях для накопления и передачи энергии, а также для сглаживания пульсаций выходного напряжения.

4. Моторы и генераторы

Катушки индуктивности являются неотъемлемой частью электрических двигателей и генераторов, создавая магнитные поля для преобразования электрической энергии в механическую и наоборот.

5. Датчики

На основе катушек индуктивности создаются различные датчики для измерения перемещения, вибрации, деформации и других физических величин.

Расчет параметров катушки индуктивности

При проектировании электронных устройств часто возникает необходимость рассчитать параметры катушки индуктивности. Основные формулы для расчета:

1. Индуктивность цилиндрической катушки:

L = (μ0 * N^2 * S) / l

где:

• L — индуктивность (Гн)
• μ0 — магнитная проницаемость вакуума (4π * 10^-7 Гн/м)
• N — число витков
• S — площадь поперечного сечения катушки (м^2)
• l — длина катушки (м)

2. Индуктивность тороидальной катушки:

L = (μ0 * μr * N^2 * h * ln(D2/D1)) / (2π)

где:

• μr — относительная магнитная проницаемость сердечника
• h — высота тороида
• D2 — внешний диаметр тороида
• D1 — внутренний диаметр тороида

3. Добротность катушки:

Q = (2π * f * L) / R

где:

• f — рабочая частота
• R — активное сопротивление катушки

Особенности применения катушек индуктивности

При использовании катушек индуктивности в электронных схемах следует учитывать ряд важных факторов:

1. Частотные свойства

На высоких частотах начинают проявляться паразитные параметры катушки — собственная емкость и потери в сердечнике. Это приводит к снижению добротности и изменению индуктивности. Поэтому выбор типа катушки зависит от рабочего диапазона частот.

2. Экранирование

Катушки индуктивности создают внешнее магнитное поле, которое может наводить помехи в соседних цепях. Для уменьшения этого эффекта применяют экранирование катушек или используют тороидальные конструкции с замкнутым магнитопроводом.

3. Нелинейность

При больших токах через катушку может происходить насыщение магнитопровода, что приводит к уменьшению индуктивности. Этот эффект необходимо учитывать при проектировании силовых цепей.

4. Температурная стабильность

Индуктивность катушки может меняться при изменении температуры из-за изменения свойств материала сердечника. Для точных схем применяют катушки с температурной компенсацией.

Заключение

Катушки индуктивности являются важнейшими компонентами многих электронных устройств. Понимание принципов их работы и особенностей применения позволяет создавать эффективные схемы фильтрации, генерации и преобразования сигналов. Правильный выбор типа катушки и расчет её параметров — важный этап проектирования любого радиоэлектронного устройства.

Катушка индуктивности на схеме — Весёлый Карандашик

2013, Апрель 3 , Среда

Домашняя старницаНемного электричестваКатушка индуктивности на схеме

Автор:  Игорь Александрович Немного электричества  0 Комментариев

Самая простая электрическая цепь, состоящая  из электрического проводника в виде обычного изолированного провода, и источника переменного тока, представляющего собой понижающий трансформатор, подключённый к бытовой электрической сети, будет примером для описания в этом материале.

В электрической цепи, в которой протекает переменный ток, на величину этого проходящего электрического тока влияет и сопротивление проводника, включённого в цепь, и  магнитное поле вокруг проводника, создаваемого при прохождении тока через этот проводник. Получается, что электрическая цепь с переменным током обладает ещё и своими магнитными свойствами, характеризующими величиной, какой является индуктивность. В данном случае —  это индуктивность проводника или всей электрической цепи.

Доступными словами будет сказано, чем больше по величине проходящий через проводник переменный ток, тем больше по величине будет создаваемое вокруг этого же проводника переменное магнитное поле.

Но не все проводники обладают одинаковой электрической проводимостью. Каждый материал, используемый для изготовления проводника, обладает своими свойствами, от которых зависит и величина сопротивления электрическому току, называемая активным сопротивлением проводника, и величина индуктивного сопротивления, определяемое индуктивностью проводника, то есть своими магнитными свойствами.

У прямого проводника сопротивление переменному току, создаваемое магнитным полем проводника, индуктивность небольшая. А если этот же проводник свернуть в катушку, то его индуктивность сразу и на много увеличится. Увеличится его индуктивное сопротивление переменному току и электрический ток в такой цепи уменьшится. Для переменного тока индуктивность полученной катушки является преградой и вокруг катушки образуется электромагнитное поле, величина которого будет зависеть от силы проходящего через катушку переменного тока.

А для постоянного тока индуктивность не оказывает такого влияния, как для переменного тока, а определяет своё влияние только лишь активным сопротивлением проводника. Получается, что индуктивная катушка, обладающая большим сопротивлением для переменного тока и очень малым сопротивлением постоянному, будет характеризовать устройство, именуемое электрическим дросселем.

Любой электрический проводник, свёрнутый в катушку, в действующей электрической цепи с переменным током будет представлять собой катушку индуктивности, выполняющую роль  дросселя, вариометра(изменяющего индуктивность) или реактора и зависеть от величины и частоты проходящего через катушку тока.

Единицой индуктивности является генри(Гн).

Графическое изображение индуктивных элементов на схеме.

Катушки индуктивности могут иметь винтовую, спиральную или винтоспиральную намотку из изолированного проводника и иметь значительную индуктивность и малое активное сопротивление и малую электрическую ёмкость. Катушки наматываются на каркас с использованием сердечников или без них.

Волнообразная линия, нарисованная параллельно рисунку сердечника или без него и есть наш катушка индуктивности. Напоминает изображение части электрического трансформатора.

Так же как у трансформатора указывается начало обмотки толстой жирной точкой и указывается сердечник, если имеется, а вот обозначается на схеме буквой (L). Рядом устанавливается дополнительный буквенный символ, в зависимости от типа дросселя : L — LL(дроссель ламп люминесцентного освещения), G — LG(реактор), R — LR(обмотка возбуждения генератора).

Катушка индуктивности сама по себе является конструктивной составляющей единицей устройства, а дроссель, вариометр, реактор — это уже целая функционирующая единица устройства, конструкция которого определяется его назначением. То есть, используемая в электросхеме индуктивная  катушка в действующей цепи будет являться или дросселем или реактором или вариометром. В неработающей системе катушка индуктивности  будет только катушкой и не больше.   Это моё мнение и его никому не навязываю, только лишь делюсь.

---

Click to rate this post!

[Total: 1 Average: 5]

◀ Трансформаторы на электросхемах

Громкоговоритель в действии и на схемах ▶

Об Авторе

Игорь Александрович

Возможно, предоставляемые мною сведения не будут достаточно удовлетворять заинтересовавшегося гостя в поиске нужной для него информации. Не оставлю без внимания ни один комментарий, даже компрометирующий меня, но только по соответствующей теме. Обратиться ко мне лично по некоторым вопросам можно на странице Связь с администратором «Весёлый Карандашик» .

Схемы на все случаи жизни » Индуктивность. Катушки индуктивности

Индуктивностью (применительно к компонентам электрической цепи) называется идеализированный элемент электрической цепи, приближающийся по свойствам к катушке индуктивности, в которой накапливается энергия магнитного поля.

Катушка индуктивности представляет собой проводник, намотанный на сердечник. Сердечник может быть магнитным, либо немагнитным. Схематическое изображение катушки индуктивности показано на рис 1. При работе в электрической цепи катушка индуктивности препятствует изменению протекающего через нее тока. Иными словами, если ток, подаваемый в схему, которая содержит катушку, резко увеличить, то ток в схеме будет нарастать плавно до достижения своего максимального значения.

На рисунке 1 показаны условно-графические изображения катушек индуктивности различных типов [3].

Способность катушки индуктивности препятствовать изменению силы тока, протекающего через нее, носит название

индуктивности этой катушки. Индуктивность обозначается буквой L, единицей ее измерения является Генри (Гн). Генри — большая единица индуктивности, значительно чаще используются миллигенри (мГн) = 10^-3 Гн и микрогенри (мкГн) = 10^-6 Гн.

Катушки могут иметь как постоянную, так и изменяемую индуктивность. На рисунке 1 показано схематическое изображение катушки с переменной индуктивностью (рисунки 1в и 1г). Катушки с переменной индуктивностью содержат подстроечный сердечник. Сердечник может изготавливаться из материала, который при введении внутрь катушки как увеличивает индуктивность (например, феррит), так и уменьшает (например, латунь).

Катушки индуктивности с воздушным сердечником, или катушки без сердечника, используются в тех случаях, когда индуктивность не превышает 5 мГн. Они наматываются на керамические или композитные сердечники. Сердечники из феррита или порошкообразного железа обычно используются для индуктивности до 200 мГн.

Тороидальные сердечники имеют кольцеобразную форму и позволяют получить высокую индуктивность при малых размерах. Их магнитное поле сосредоточено внутри сердечника.

Многослойные катушки индуктивности с железным сердечником используются для получения большой индуктивности от 0,1 до 100 Гн. Эта индуктивность зависит от величины тока, протекающего через катушку. Эти катушки иногда называют дросселями. Они используются в цепях фильтрации источников питания для удаления переменных составляющих выпрямленного постоянного тока.

Если постоянное напряжение приложено к катушке индуктивности L через резистор (рис.2) то, для того чтобы в цепи установился максимальный ток требуется время, прямо пропорциональное величине сопротивления и индуктивности. Постоянная времени цепи определяет время, требуемое для увеличения тока в проводнике от нуля до 63,2% или уменьшения до 36,8% от максимального значения. Постоянная времени определяется следующей формулой: t= L/R, где t — время в секундах, R — сопротивление в омах, L — индуктивность в Генри.

Для того, чтобы создать максимальное магнитное поле в катушке индуктивности требуется примерно пять постоянных времени цепи L/R. Такое же время требуется для того, чтобы магнитное поле исчезло.

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока имеет очень малое сопротивление (с учетом сопротивления проводника) и не препятствует прохождению постоянного тока. Если к катушке индуктивности приложено переменное напряжение, оно создает магнитное поле. Магнитное поле в свою очередь индуцирует напряжение в витках катушки, которое называется электродвижущей силой (э.д.с) самоиндукции. Э.д.с. самоиндукции сдвинута по фазе на 180

° относительно приложенного напряжения и противодействует приложенному напряжению.

Реактивное сопротивление катушки индуктивности вычисляется по формуле: X_L = j*2*π*f*L, где j — означает поворот вектора по часовой стрелке на 90^°, L — индуктивность (Гн), f — частота (Гц).

Индуктивное сопротивление является функцией частоты приложенного переменного напряжения и индуктивности. Рост частоты увеличивает индуктивное сопротивление и вызывает увеличение противодействия току. Уменьшение частоты уменьшает индуктивное сопротивление и снижает противодействие току. Данное свойство катушек индуктивности используетя при построении различных электрических фильтров.

Список использованной литературы

1. Атабеков Г. И. Основы теории цепей: Учебник. 2-е изд.,испр.–СПб.: Издательство «Лань», 2006.–432 с.

2. Эрл Д.Гейтс. Введение в электронику: Учебник. — Ростов-на-Дону.: Издательство «Феникс», 1998 год, 640 стр.

3. ГОСТ 2.723-68. Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, автотрансформаторы и магнитные усилители.

Практическое руководство по катушкам индуктивности и индуктивности

Катушка индуктивности представляет собой пассивный двухконтактный электрический компонент, состоящий из катушки с проводом. Он устроен как резистор, который имеет простой отрезок провода, свернутого в спираль. Он накапливает энергию в магнитном поле, когда через него протекает электрический ток. Катушка индуктивности обычно состоит из изолированного провода, намотанного на катушку вокруг сердечника, предназначенного для использования магнетизма и электричества.

Катушка индуктивности меняется каждый раз, когда через нее проходит ток.

Изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует электродвижущую силу в проводнике, описываемую законом индукции Фарадея. Однако закон Ленца гласит, что индуцированное напряжение имеет полярность, противодействующую изменению тока, который его создал. Поэтому катушки индуктивности противодействуют любым изменениям тока через них.

Катушка индуктивности способна накапливать энергию в виде магнитных полей. Когда электричество течет в катушку слева направо, оно создает магнитное поле в направлении по часовой стрелке.

Обычное использование катушек индуктивности

Использование катушек индуктивности зависит от требований к передаче электроэнергии. Его можно использовать в следующих устройствах:

• В дросселях

Когда переменный ток протекает через катушки индуктивности, он создает ток в противоположном направлении. Затем индуктор дросселирует поток переменного тока и пропускает постоянный ток. Это используется в источнике питания, где переменный ток преобразуется в постоянный.

• В схемах настройки

С помощью катушек индуктивности схемы настройки могут выбирать желаемую частоту. Электронные устройства, такие как схемы настройки радио и телевидения, используют конденсаторы вместе с катушкой индуктивности. Он изменяет частоту и помогает выбрать несколько частотных каналов.

• Для хранения энергии в устройстве

Катушки индуктивности могут накапливать энергию. Энергия сохраняется в виде магнитного поля и исчезает при отключении источника питания. Вы можете увидеть это в компьютерных схемах, где источники питания могут переключаться.

• В качестве датчиков

Индуктивные бесконтактные датчики очень надежны в работе и бесконтактны. Основным принципом этого является индуктивность, которая представляет собой магнитное поле в катушке, противодействующее потоку электрического тока. Механизм датчиков приближения используется в светофорах для определения плотности движения.

• Как реле

Реле действует как электрический переключатель. Использование катушки индуктивности в переключателе, который контактирует с потоком переменного тока, создает магнитное поле.

• В асинхронных двигателях

В асинхронных двигателях индукторы регулируют скорость двигателя. Вал в двигателе будет вращаться за счет магнитного поля, создаваемого переменным током. Вы можете зафиксировать скорость двигателя в соответствии с частотой питания от источника.

• В качестве трансформаторов

Вы можете разработать трансформатор, используя комбинацию катушек индуктивности с общим магнитным полем. Системы передачи электроэнергии иллюстрируют одно из основных применений трансформаторов. Они используются для уменьшения или увеличения передачи мощности в качестве понижающих или повышающих трансформаторов.

• В качестве фильтров

В качестве фильтров можно использовать комбинацию катушек индуктивности и конденсаторов. Частота входного сигнала при входе в схему ограничивается применением этих фильтров. По мере увеличения частоты питания сопротивление катушки индуктивности также увеличивается.

Закон индукции Фарадея

Как обсуждалось в предыдущей статье об электромагнетизме, Майкл Фарадей экспериментировал с током, протекающим через катушку провода, для создания магнитного поля. Он наблюдал, будет ли магнитное поле индуцировать ток во второй катушке провода, но, к сожалению, это не генерировало магнитного поля. Позже он понял, что изменяющееся магнитное поле вызывает электрический ток в проволочной петле. Эта идея и есть то, что мы сейчас называем законом индукции Фарадея.

Эксперимент Фарадея

Закон индукции Фарадея гласит, что изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в проводе контура. Электродвижущая сила заставляет электроны двигаться и формировать ток. Изменение площади проволочной петли и изменение угла между петлей и магнитным полем индуцирует ток. Это происходит из-за свойства, которое наиболее непосредственно индуцирует ЭДС, известную как магнитный поток. Магнитный поток — это полное магнитное поле, которое проходит через петлю провода, и когда это поле изменяется, оно индуцирует электродвижущую силу.

Уравнение магнитного потока:

Различные типы индукторов

Существуют различные типы индукторов в зависимости от типа их материала.

Катушка индуктивности с воздушным сердечником

Катушка индуктивности с воздушным сердечником также известна как катушка индуктивности с керамическим сердечником, поскольку керамика является наиболее часто используемым материалом для сердечника катушки индуктивности. Его основная цель — придать форму витку. Он имеет очень низкие потери в сердечнике и высокую добротность, что делает его идеальным для высокочастотных приложений, где требуются низкие значения индуктивности. Кроме того, керамика имеет очень низкий коэффициент теплового расширения. Даже для диапазона рабочих температур стабильность индуктивности катушки индуктивности высока. Не будет увеличения значения проницаемости из-за материала сердечника, поскольку керамика не обладает магнитными свойствами. При создании РЧ-катушек, цепей фильтров и демпфирующих цепей используются индукторы с воздушным сердечником для обеспечения более низкой пиковой индуктивности и в высокочастотных приложениях, таких как телевизионные и радиоприемники. Они также используются в сети Theil некоторых аудиоусилителей.

Образец Особенности:

• Допуск: ± 2%
• Индуктивность: 0,85 MH
• Катушки индуктивности с сердечником — лучший вариант, когда вам нужны маленькие катушки индуктивности. Они имеют высокую мощность и высокое значение индуктивности. Однако они ограничены в высокочастотных возможностях. Он применим в звуковом оборудовании, но, в отличие от других катушек индуктивности, имеет ограниченное применение.

  Индуктор с ферритовым сердечником

  Его также называют ферромагнитным материалом. Он обладает магнитными свойствами и состоит из смешанного оксида металла железа и других элементов для создания кристаллических структур.

  Существует два типа ферритов – мягкие ферриты и твердые ферриты. Они классифицируются в соответствии с магнитной коэрцитивной силой, которая представляет собой напряженность магнитного поля, необходимую для размагничивания ферромагнитного материала от состояния полного насыщения до нуля. Феррит состоит из XFe204, где X обозначает переходные материалы. Наиболее часто используемыми комбинациями намагниченных материалов являются марганец и цинк (MnZn) или цинк и никель (NiZn). Применений ферритового сердечника очень много. Его можно использовать на высоких и средних частотах, в коммутационных схемах и пи-фильтрах.

  Характеристики образцов:

  • Запатентованные ферритовые материалы 5H и 10H и эквивалентные
  • Подходит для диапазона ≥ 150 кГц
  • Диапазон рабочих температур от −25°C до +120°C основание и катушка

  Расчет напряжения на индукторе

  При расчете напряжения на индукторе мы используем формулу:

  Чтобы рассчитать напряжение на индукторе, нам нужно сначала найти L. L — индуктивность, выраженная в Генри, и производная тока, проходящего через катушку индуктивности.

  Пример: если ток, проходящий через индуктор, равен 60sin (2000t), а его индуктивность равна 70 мкГн, каково напряжение на индукторе?

  Расчет тока через индуктор

  При расчете напряжения на индукторе мы используем формулу:

  Чтобы рассчитать ток через индуктор, нам нужно сначала найти L. L — индуктивность, выраженная в Генри, и интеграл напряжения, проходящего через индуктор.

  Примечание: I _o — это начальный ток, протекающий через катушку индуктивности, если она имеется.

  Пример: если напряжение на катушке индуктивности 6cos (3000t) В, а индуктивность катушки индуктивности 6 мкГн, какой ток проходит через катушку индуктивности? (Исходные условия: I _o = 0A)

  Расчет индуктивности катушки с проводом

  При расчете индуктивности катушки с проводом мы используем формулу:

  Магнитный поток вокруг катушки вызывает ее индуктивность. Чем сильнее магнитный поток при определенном значении тока, тем больше его индуктивность. Это означает, что у вас будет более высокая индуктивность с большим количеством витков катушки и более низкая индуктивность с меньшим количеством витков. Следовательно, приведенная выше формула показывает, что индуктивность пропорциональна числу витков в квадрате.

  Как изготовить катушки индуктивности

  Для расчета удельной индуктивности в генри можно использовать формулу:

  Где:

  • L = индуктивность в микрогенри [мкГн]
  • d = диаметр катушки из центр провода к другому центру провода. Он должен быть указан в дюймах.
  • l = длина катушки, указанная в дюймах
  • n = количество витков

  Но при этом помните следующее:

  • Длина катушки, используемой в индукторе, должна быть равна или в 0,4 раза превышать диаметр катушки.
  • Как показано в приведенной выше формуле, индуктивность катушки индуктивности с воздушным сердечником зависит от квадрата числа витков. Таким образом, значение длины умножается в четыре раза, если число витков удваивается. Значение длины умножается на два, если количество витков увеличивается до 40%.
  • Для изготовления катушки используйте магнитный провод с эмалированным покрытием.

  Как намотать катушку

  1. Сначала катушка должна быть намотана на пластиковый каркас соответствующего диаметра, который должен быть равен требуемому диаметру сердечника.
  2. Обмотка должна быть плотной, а соседние витки должны располагаться как можно ближе друг к другу.
  3. После завершения намотки медленно извлеките сердечник, не трогая катушку.
  4. Нанесите тонкий слой эпоксидной смолы на поверхность катушки для механической поддержки.
  5. Наконец, снимите изоляцию с концов катушки.

  Пример: Допустим, вам нужно изготовить индуктор с индуктивностью 20 мкГн. Диаметр катушки 2 дюйма, длина катушки 2,25 дюйма. Вам нужно найти количество витков катушки.

  Подставив значения в приведенную выше формулу, где:

  • L = 20 дюймов
  • d = 2 дюйма
  • l = 2,25 дюйма

  Характеристики катушки, влияющие на индуктивность катушка

  Чем больше витков провода в катушке, тем больше величина создаваемого магнитного поля, измеряемая в ампер-витках. Это означает, что чем больше витков провода в катушке, тем больше индуктивность, а чем меньше витков провода, тем меньше индуктивность.

  2. Площадь катушки

  Площадь катушки измеряется вдоль катушки по поперечному сечению сердечника. Большая площадь катушки дает меньшее сопротивление формированию потока магнитного поля при заданной величине силы поля. Это означает, что большая площадь катушки приводит к большей индуктивности, а меньшая площадь катушки приводит к меньшей индуктивности.

  3. Длина катушки

  Чем больше длина катушки, тем меньше индуктивность, и наоборот, чем меньше длина катушки, тем больше индуктивность. Широко расположенная катушка образует относительно длинную катушку. Этот тип катушки имеет меньше потокосцеплений из-за большего расстояния между каждым витком. Поэтому он имеет относительно низкую индуктивность. С другой стороны, катушка с близко расположенными витками образует относительно короткую катушку. Это близкое расстояние увеличивает потокосцепление, увеличивая индуктивность катушки. Удвоение длины катушки при сохранении того же количества витков снижает значение индуктивности вдвое.

  4. Материал сердечника

  Чем больше магнитная проницаемость сердечника, тем больше индуктивность. Магнитный сердечник из сердечника из мягкого железа является лучшим путем для магнитных силовых линий, чем немагнитный сердечник. Высокая проницаемость магнитного сердечника из мягкого железа имеет меньшее сопротивление магнитному потоку, что приводит к большему количеству магнитных силовых линий. Это увеличение магнитных силовых линий увеличивает силовые линии, разрезая каждую петлю катушки. Затем увеличивается индуктивность катушки.

  Спасибо за чтение и не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, если у вас есть какие-либо вопросы.

  
  

  Катушки индуктивности и резисторы в цепях постоянного тока

  Google Ads

  • Изучив этот раздел, вы сможете описать:
  • • Переходные процессы в цепях постоянного тока.
  • • Соотношение переходного напряжения и тока в простой цепи LR.

  Рис. 4.4.1 Цепь LR

  В цепи, которая содержит индуктивность (L), а также сопротивление (R), например, показанная на рис. 4.4.1, при замыкании ключа ток не возрастает сразу до установившегося значения, а возрастает ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫМ образом. Это связано с тем, что при изменении тока, протекающего через индуктор, создается ПРОТИВОЭДС. Эта обратная ЭДС имеет амплитуду, пропорциональную СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ тока (чем выше скорость изменения, тем больше обратная ЭДС), и полярность, противодействующую изменению тока в катушке индуктивности, которое вызвало ее изначально.

  Обратная ЭДС возникает из-за того, что изменяющийся ток в индукторе вызывает изменение магнитного поля вокруг него, а изменяющееся магнитное поле, в свою очередь, вызывает обратное наведение ЭДС в индукторе. Этот процесс называется САМОИНДУКЦИЕЙ.

  Ток через индуктор

  Рис. 4.4.2 Ток через индуктор

  Поскольку обратная ЭДС противодействует быстрому изменению тока, происходящему в индукторе, скорость изменения тока уменьшается, и появляется вертикальная линия. на графике (рис. 4.4.2) становится наклонной. Скорость изменения тока через индуктор теперь меньше, поэтому возникает меньшая обратная ЭДС. Это позволяет увеличить ток. Взаимосвязь между изменяющимся током и противо-ЭДС создает кривую, которая всегда следует математическому закону для создания кривой определенной формы, то есть экспоненциальной кривой. Когда переключатель разомкнут, ток спадает аналогичным экспоненциальным образом до нуля.

  Напряжение на индукторе

  Рис. 4.4.3 Напряжение на индукторе

  Глядя на рис. 4.4.3, на котором показано напряжение (V _L ) на индукторе (L), мы видим, что при включении, напряжение сразу возрастает до максимального значения. Это связано с тем, что к цепи приложено напряжение, а ток протекает мало или не течет совсем, потому что L фактически (в течение очень короткого времени) является очень высоким сопротивлением из-за эффекта обратной ЭДС, вызванного быстро меняющимся (расширяющимся) магнитным полем вокруг индуктор индуцирует напряжение (противоЭДС) обратно в индуктор, которое имеет противоположную полярность по отношению к приложенному напряжению от источника питания и, таким образом, изначально препятствует увеличению тока через индуктор. Из-за этого противодействия, вызванного обратной ЭДС, сначала кажется, что индуктор имеет очень высокое сопротивление. и поэтому полное напряжение питания развивается на катушке индуктивности. Однако по мере того, как ток через L начинает нарастать, скорость изменения магнитного поля уменьшается, сопротивление из-за обратной ЭДС уменьшается, и кажущееся «сопротивление» индуктора падает до низкого значения (реальное сопротивление проволочной катушки). и напряжение В _L уменьшается до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой все напряжение батареи вырабатывается на резисторе R; напряжение или разность потенциалов (pd) на L практически равна нулю, и теперь энергия накапливается в магнитном поле вокруг индуктора.

  При отключении тока магнитное поле теперь схлопывается, а не растет, как при включении. Это разрушающееся магнитное поле теперь возвращает свою энергию в катушку индуктора и индуцирует напряжение (противоЭДС) в индукторе, но поскольку изменение напряженности магнитного поля происходит в направлении, противоположном направлению расширения поля при включении, индуцируемое напряжение равно теперь в противоположной полярности, как показано на рис. 4.4.3. Наведенная обратная ЭДС теперь противостоит уменьшению тока, вызванному выключением, замедляя затухание тока, как показано на рис. 4.4.2.

  Быстрое исчезновение магнитного поля при размыкании переключателя может вызвать очень большие всплески напряжения, поскольку величина индуцируемого напряжения зависит от скорости изменения магнитного поля. Возникающие высокие напряжения могут привести к искрению на контактах переключателя, так как напряжение прыгает через зазор между контактами. Эти большие всплески напряжения могут также повредить другие компоненты в цепи, особенно полупроводники, поэтому необходимо соблюдать осторожность при проектировании цепей, содержащих катушки индуктивности или управляющих индуктивными нагрузками, чтобы предотвратить эти всплески. Однако в некоторых схемах, где требуются высокие напряжения, этот эффект также можно использовать с пользой, подавая прямоугольную волну на катушку индуктивности. Возникающие очень большие всплески напряжения могут затем выпрямляться специальными высоковольтными диодами для получения постоянного напряжения в тысячи вольт.