- Kaj so sklopljena vezja?
- Vzajemna induktivnost
- DOT konvencija
- Koeficient spenjanja
- Induktor v serijski kombinaciji
- Induktorji v vzporedni kombinaciji
- Uporaba induktorja
V prejšnji vadnici smo začeli z Razumevanje induktorja in deluje, zdaj je čas, da raziščemo različne kombinacije induktorjev. V elektroniki so induktorji najpogosteje uporabljeni sestavni deli za kondenzatorji in upori, ki se uporabljajo v različnih kombinacijah za različne namene. Induktor smo uporabili tudi za izdelavo detektorjev kovin in izmerili vrednost induktorja z različnimi tehnikami, vse povezave so podane spodaj:
- LC merilnik z uporabo Arduina: merjenje induktivnosti in frekvence
- Kako izmeriti vrednost induktorja ali kondenzatorja z osciloskopom
- Preprosto vezje detektorja kovin
- Detektor kovin Arduino
Kaj so sklopljena vezja?
Kombinacije komponent so skupaj za ustvarjanje povezanih vezij. Pomen sklopljenega vezja je v tem, da prenos energije poteka med seboj, ko je eno od tokokrogov pod napetostjo. Glavne komponente v elektronskem vezju so povezane bodisi prevodno bodisi elektromagnetno.
V tej vadnici pa bodo obravnavane elektromagnetne sklopke in kombinacije induktorjev, kot so induktorji v seriji ali vzporednih kombinacijah.
Vzajemna induktivnost
V prejšnjem članku smo razpravljali o samoinduktivnosti induktorja in njegovem parametru. Med operacijo, povezano z samoinduktivnostjo, ni prišlo do medsebojne induktivnosti.
Ko pride do hitrosti spremembe toka, se v tuljavi inducira napetost. Kar lahko nadalje dokažemo s spodnjo formulo, kjer
V (t) je inducirana napetost znotraj tuljave, i Je tok, ki teče skozi tuljavo, in induktivnost tuljave je L.
V (t) = L {di (t) / dt}
Zgornji pogoj velja le za element vezja, povezan z lastno induktivnostjo, kjer sta prisotna dva terminala. V takem primeru se v vrstni red ne upošteva medsebojna induktivnost.
Zdaj se pri istem scenariju, če sta dve tuljavi v neposredni bližini, zgodi induktivna sklopka.
Na zgornji sliki sta prikazani dve tuljavi. Ti dve tuljavi sta si zelo blizu. Zaradi toka i1, ki teče skozi tuljavo L1, se inducira magnetni tok, ki se nato prenese v drugo tuljavo L2.
Na zgornji sliki je isto vezje zdaj tesno ovito v jedrni material, tako da se tuljave ne morejo premikati. Ker je material magnetno jedro, ima prepustnost. Ločeni tuljavi sta zdaj magnetno povezani. Zanimivo je, da če se ena od tuljav sooča s hitrostjo spremembe toka, bo druga tuljava povzročila napetost, ki je neposredno sorazmerna s hitrostjo spremembe toka v drugi tuljavi.
Torej, ko se v tuljavi L1 uporabi napetostni vir V1, bo tok i1 začel teči skozi L1. Hitrost spremembe toka ustvarja tok, ki teče skozi magnetno jedro in proizvaja napetost v tuljavi L2. Hitrost trenutne spremembe v L1 spreminja tudi tok, ki lahko še naprej manipulira z inducirano napetostjo v L2.
Inducirana napetost v L2 se izračuna v nadaljevanju formula-
V 2 = M {di 1 (t) / dt}
V zgornji enačbi je neznana entiteta. To je M. To je zato, ker so medsebojne induktivnosti odgovorne za medsebojno inducirano napetost v dveh neodvisnih vezjih. Ta M, medsebojna induktivnost je koeficient sorazmernosti.
Enako pri prvi tuljavi L1 je lahko medsebojno inducirana napetost zaradi medsebojne induktivnosti za prvo tuljavo -
V 2 = M {di 2 (t) / dt}
Tako kot induktivnost se tudi pri Henryju meri medsebojna induktivnost. Največja vrednost medsebojne induktivnosti je lahko √L 1 L 2. Ker induktivnost inducira napetost s hitrostjo spremembe toka, medsebojna induktivnost inducira tudi napetost, ki jo imenujemo medsebojna napetost M (di / dt). Ta medsebojna napetost je lahko pozitivna ali negativna, kar je zelo odvisno od fizične konstrukcije tuljave in smeri toka.
DOT konvencija
Konvencija Dot je bistvenega pomena za določitev polarnost medsebojno inducirane napetosti. Kot že ime pove, je pikasta oznaka v krožni obliki poseben simbol, ki se uporablja na koncu dveh tuljav v medsebojno povezanih vezjih. Ta pika vsebuje tudi informacije o navitju konstrukcije okoli magnetnega jedra.
V zgornjem vezju sta prikazani dve medsebojno povezani induktorji. Ti dve induktorji imata samoinduktivnosti L1 in L2.
Napetosti V1 in V2, razvite na induktorjih, so posledica toka, ki vstopi v induktorje na pikčastih terminalih. Ob predpostavki, da je medsebojna induktivnost teh dveh induktorjev M, lahko inducirano napetost izračunamo po spodnji formuli,
Pri prvi tuljavi L1 bo inducirana napetost -
V 1 = L 1 (di 1 / dt) ± M (di 2 / dt)
Enako formulo lahko uporabimo za izračun inducirane napetosti drugega induktorja, V 2 = L 2 (di 2 / dt) ± M (di 1 / dt)
Zato vezje vsebuje dve vrsti inducirane napetosti, inducirano napetost zaradi samoindukcije in medsebojno inducirano napetost zaradi medsebojne induktivnosti. Inducirana napetost, odvisna od samoinduktivnosti, se izračuna z uporabo formule V = L (di / dt), ki je pozitivna, vendar je lahko medsebojno inducirana napetost negativna ali pozitivna glede na konstrukcijo navitja in pretok toka. Uporaba pike je pomemben parameter za določanje polarnosti te medsebojno inducirane napetosti.
V sklopljenem vezju, kjer dva terminala pripadata dvema različnima tuljavama in identično označena s pikami, se bo za isto smer toka, ki je glede na podobne terminale, magnetni tok lastne in medsebojne indukcije v vsaki tuljavi sešteval.
Koeficient spenjanja
Koeficient induktorske sklopke je pomemben parameter za sklopljena vezja za določanje količine sklopke med induktivno sklopljenimi tuljavami. Koeficient sklopke je izražena s črko K.
Formula koeficienta sklopitve je K = M / √L 1 + L 2, kjer je L1 samoinduktivnost prve tuljave, L2 pa samoinduktivnost druge tuljave.
Dva induktivno povezana vezja sta povezana z magnetnim tokom. Če je celoten tok enega induktorja povezan ali povezan, se drugi induktor imenuje popolna sklopka. V tem primeru lahko K izrazimo kot 1, kar je kratka oblika 100% sklopke. Koeficient spenjanja bo vedno manjši od enotnosti in največja vrednost koeficienta spenjanja je lahko 1 ali 100%.
Medsebojna induktivnost je zelo odvisna od koeficienta sklopke med obema vezjema z induktivno sklopljeno tuljavo. Če je koeficient spenjanja večji, bo tudi medsebojna induktivnost večja, na drugi strani, če je koeficient spenjanja na nižji vrednosti, kar bo močno zmanjšalo medsebojno induktivnost v veznem vezju. Koeficient spenjanja ne more biti negativno število in ni odvisen od smeri toka znotraj tuljav. Koeficient spenjanja je odvisen od materialov jedra. Pri materialih jedra iz železa ali ferita je lahko koeficient spenjanja zelo visok, kot je 0,99, pri zračnem jedru pa je lahko od 0,4 do 0,8, odvisno od prostora med obema tuljavama.
Induktor v serijski kombinaciji
Induktorje je mogoče serijsko sestavljati. Obstajata dva načina zaporednega povezovanja induktorjev z uporabo metode pomoči ali z uporabo metode nasprotovanja.
Na zgornji sliki sta prikazani dve vrsti zaporednih povezav. Pri prvem na levi strani so induktorji zaporedno povezani s pomočjo metode. Pri tej metodi je tok, ki teče skozi induktorja, v isti smeri. Kot tok, ki teče v isti smeri, se bodo magnetni tokovi lastne in medsebojne indukcije na koncu med seboj povezali in seštevali.
Zato lahko skupno induktivnost izračunamo s spodnjo formulo-
L enačba = L 1 + L 2 + 2M
Kjer je L eq skupna ekvivalentna induktivnost in M skupna induktivnost.
Za desno sliko je prikazana opozicijska povezava. V takem primeru je tok toka skozi induktorje v nasprotni smeri. Zato lahko skupno induktivnost izračunamo po spodnji formuli, L enačba = L 1 + L 2 - 2M
Kjer je L eq skupna ekvivalentna induktivnost in M skupna induktivnost.
Induktorji v vzporedni kombinaciji
Enako kot serijska kombinacija induktorjev je lahko vzporedna kombinacija dveh induktorjev dveh vrst, z uporabo pomožne metode in z uporabo opozicijske metode.
Za metodo pomoči, kot je razvidno na levi sliki, konvencija pik jasno kaže, da je tok toka skozi induktorje v isti smeri. Za izračun celotne induktivnosti je spodnja formula lahko zelo koristna. V takem primeru samoinducirano elektromagnetno polje v dveh tuljavah omogoča medsebojno inducirano emf.
L eq = (L 1 L 2 - M 2) / (L 1 + L 2 + 2M)
Pri opozicijski metodi so induktorji povezani vzporedno med seboj v nasprotni smeri. V takem primeru medsebojna induktivnost ustvari napetost, ki nasprotuje samoinducirani EMF. Ekvivalentno induktivnost vzporednega vezja lahko izračunamo s spodnjo formulo -
L eq = (L 1 L 2 - M 2) / (L 1 + L 2 + 2M)
Uporaba induktorja
Eden najboljših načinov uporabe sklopljenih induktorjev je pri ustvarjanju transformatorjev. Transformator uporablja sklopljene induktorje, ovite okoli železovega ali feritnega jedra. Idealen transformator ima ničelne izgube in stoodstotne koeficiente sklopke. Razen transformatorja se v sepskem ali povratnem pretvorniku uporabljajo tudi sklopljeni induktorji. To je odlična izbira za izolacijo primarnega vhoda s sekundarnim izhodom napajanja z uporabo sklopljene induktorja ali transformatorjev.
Poleg tega se sklopljeni induktorji uporabljajo tudi za izdelavo enojnega ali dvonastavljenega vezja v radijskem oddajnem ali sprejemnem vezju