Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
"Самоиндукцията спира растежа на напрежението в индуктивни вериги." Ако работата или хобито ви са свързани с електричество, вероятно сте чували такива изявления. Всъщност, това явление е присъщо на индуктивни схеми, както изрично, например, намотки, така и имплицитно, като параметри на паразитни кабели. В тази статия ще кажем с прости думи какво е самоиндукция и къде се прилага.дефиниция
Самоиндукция е появата в проводника на електродвижеща сила (ЕМП), насочена в обратна посока спрямо напрежението на източника на енергия по време на потока на тока. В този случай това се случва в момента, когато токът в веригата се промени. Променливият електрически ток генерира различно магнитно поле, което от своя страна предизвиква ЕДС в проводник.
Това е подобно на формулировката на закона на Фарадей за електромагнитна индукция, където се казва:
С преминаването на магнитния поток през проводника, в последния има едн. Тя е пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток (мат. Време производно).
Това е:
E = dФ / dt,
Където Е - самоиндукционна ЕМП, измерена в волтове, F - магнитен поток, мерна единица - Wb (weber, тя е равна на V / s)
индуктивност
Вече казахме, че самоиндукцията е присъща на индуктивните схеми, затова разглеждаме явлението самоиндукция, като използваме примера на индуктор.
Индукторът е елемент, който е намотка от изолиран проводник. За да се увеличи индуктивността, броят на завъртанията се увеличава или сърцевината от магнитен или друг материал се поставя в бобината.
Единицата за измерване на индуктивността е Henry (H). Индуктивността характеризира колко силно проводникът противодейства на електрически ток. Тъй като около всеки проводник, през който протича ток, се образува магнитно поле и ако поставим проводника в променливо поле, в него ще възникне ток. На свой ред се добавят магнитните полета на всеки завой на бобината. След това около намотката, през която протича токът, ще има силно магнитно поле. Когато силата му се промени в намотката, магнитният поток около него също ще се промени.
Според закона на Фарадей за електромагнитна индукция, ако променливият магнитен поток проникне в намотка, тогава в него ще се появи ток и самоиндуцирана ЕДС. Те ще пречат на тока, който тече в индуктивността от източника на захранване към товара. Те също така се наричат екстракурентна ЕМП самоиндукция.
Формулата за самоиндукция на ЕДС по индуктивност е:
Това означава, че колкото по-голяма е индуктивността и колкото повече и по-бързо се променя токът, толкова по-силен е скокът на ЕМП.
С увеличаване на тока в намотката възниква ЕДС на самоиндукция, която е насочена срещу напрежението на източника на захранване, съответно, увеличаването на тока ще се забави. Същото се случва и при намаляване - самоиндукцията ще доведе до появата на ЕМП, която ще поддържа тока в бобината в същата посока, както преди. От това следва, че напрежението на клемите на намотката ще бъде противоположно на полярността на източника на захранване.
На фигурата по-долу можете да видите, че когато индуктивната верига е включена / изключена, токът не се появява рязко, а се променя постепенно. Това е посочено от законите на комутацията.
Друго определение за индуктивност е: магнитният поток е пропорционален на тока, но в своята формула индуктивността действа като коефициент на пропорционалност.
F = L * I
Трансформатор и взаимна индукция
Ако поставите две бобини в непосредствена близост, например, към едно и също ядро, тогава ще се наблюдава феноменът на взаимна индукция. Прескачаме променливия ток през първия, след това неговият променлив поток ще проникне в завоите на втория и ще се появи едн.
Тази ЕМП ще зависи от дължината на жицата, според броя на завъртанията, както и от магнитната пропускливост на средата. Ако просто ги поставите близо един до друг - ЕМП ще бъде ниска, а ако вземете ядро от магнитна стомана, ЕМП ще бъде много повече. Всъщност, това е трансформаторът.
Интересно е, че това взаимно влияние на намотките един на друг се нарича индуктивно свързване.
Полза и вреда
Ако разбирате теоретичната част, си струва да разгледате къде в практиката се използва феноменът на самоиндукцията. Помислете за примери за това, което виждаме в ежедневието и технологиите. Едно от най-полезните приложения е трансформатор, вече сме разгледали принципа на неговата работа. Сега има по-малко и по-малко, но преди това се използват флуоресцентни тръбни лампи в лампите. Принципът на тяхната работа се основава на явлението самоиндукция. Можете да видите схемите по-долу.
След подаване на напрежение токът преминава през веригата: фаза - дросел - спирала - стартер - спирала - нула.
Или обратното (фаза и нула). След като стартерът се задейства, контактите му се отворят, то дроселът (една бобина с голяма индуктивност) има тенденция да поддържа тока в същата посока, предизвиква голямо количество самостоятелна индукция и лампите се запалват.
По същия начин, това явление се прилага в веригата за запалване на автомобил или мотоциклет, който работи на бензин. В тях механичен (прекъсвач) или полупроводников превключвател (транзистор в ECU) се вмъква в процепа между индуктивната бобина и минус (маса). Този ключ в момента, в който искрата трябва да се образува в цилиндъра, за да запали горивото, разрушава електрическата верига на бобината. След това енергията, съхранена в сърцевината на намотката, води до увеличаване на ЕДС на самоиндукция, а напрежението на електрода на свещта се увеличава, докато не се получи разрушаване на искровия процеп или намотката изгори.
В захранващите устройства и аудио оборудването често е необходимо да се отстранят излишните пулсации, шум или честоти от сигнал. За целта се използват филтри с различна конфигурация. Една от опциите са LC, LR-филтри. Поради препятствията за нарастване на тока и съответно съпротивлението на променливия ток е възможно да се постигнат целите.
Вредът на ЕМП на самоиндукция води до контактите на ключове, ключове, гнезда, автомати и други неща. Може да сте забелязали, че когато извадите щепсела на работеща прахосмукачка от контакта, много често се забелязва светкавица вътре в нея. Това е съпротивлението на промяна в тока в бобината (в този случай намотката на двигателя).
В полупроводниковите комутатори ситуацията е по-критична - дори и малка индуктивност във веригата може да доведе до тяхното разрушаване при достигане на пикови стойности на Uke или Usi. За да бъдат защитени, са монтирани демпфери, на които се разсейва енергията на индуктивните пикове.
заключение
Нека да обобщим. Условията за самоиндуцирана ЕМП са: наличие на индуктивност във веригата и промяна на тока в товара. Това може да се случи както по време на работа, при смяна на режими или смущаващи влияния, така и при превключване на устройства. Това явление може да повреди контактите на релетата и стартерите, тъй като води до образуването на дъга при разединяване на индуктивни вериги, като например електрически двигатели. За да се намали отрицателното въздействие на голяма част от комутационното оборудване е оборудвана с дъгови камери.
За полезни цели явлението EMF се използва доста често, от филтър за изглаждане на токови пулсации и честотен филтър в аудио оборудване, до трансформатори и високоволтови запалителни бобини в автомобили.
И накрая, препоръчваме да гледате полезен видеоклип на тема, в която феноменът на самоиндукцията се разглежда накратко и подробно:
Надяваме се, че сега ви е станало ясно какво е самоиндукция, как се проявява и къде може да се използва. Ако имате някакви въпроси, попитайте ги в коментарите под статията!
Материали по темата:
- Свойства и характеристики на електрическото поле
- Законите на Фарадей в химията и физиката
- Разпределение на заряда в проводник