Itseinduktio ja keskinäinen induktio

Itseinduktion EMF

Muuttuva virta luo aina muuttujan magneettikenttä, mikä puolestaan ​​aina aiheuttaa EMF... Jokaisella virran muutoksella kelassa (tai yleensä johdossa), se itse indusoi itseinduktion EMF:n.

Kun kelassa oleva emf indusoituu sen oman magneettivuon muutoksella, tämän emf:n suuruus riippuu virran muutosnopeudesta. Mitä suurempi virran muutosnopeus, sitä suurempi on itseinduktion EMF.

Itseinduktion emf:n suuruus riippuu myös käämin kierrosten lukumäärästä, niiden käämityksen tiheydestä ja käämin koosta. Mitä suurempi kelan halkaisija, sen kierrosten lukumäärä ja käämin tiheys on, sitä suurempi on itseinduktion EMF. Tällä itseinduktion EMF:n riippuvuudella kelan virran muutosnopeudesta, sen kierrosten lukumäärästä ja mitoista on suuri merkitys sähkötekniikassa.

Itseinduktion emf:n suunta määräytyy Lenzin lain mukaan. Itseinduktion EMF:llä on aina suunta, jossa se estää sen aiheuttaneen virran muutoksen.

Toisin sanoen virran pieneneminen kelassa johtaa itseinduktion EMF:n ilmaantumiseen, joka on suunnattu virran suuntaan, ts. estää sen pienenemisen. Päinvastoin, kun virta kasvaa kelassa, ilmaantuu itseinduktion EMF, joka on suunnattu virtaa vastaan, toisin sanoen estää sen lisääntymisen.

Ei pidä unohtaa, että jos kelan virta ei muutu, itseinduktiota ei tapahdu. Itseinduktioilmiö on erityisen voimakas piirissä, joka sisältää kelan, jossa on rautasydäminen, koska rauta lisää merkittävästi kelan magneettivirtaa ja vastaavasti itseinduktion EMF:n suuruutta sen muuttuessa.

Induktanssi

Joten tiedämme, että itseinduktio-EMF:n suuruus kelassa sen virran muutosnopeuden lisäksi riippuu myös kelan koosta ja sen kierrosten lukumäärästä.

Siksi eri rakenteelliset käämit samalla virran muutosnopeudella pystyvät indusoimaan erisuuruisia itseinduktioita.

Induktiivisten kelojen tai itseinduktiokertoimen käsite otettiin käyttöön, jotta kelat voitaisiin erottaa toisistaan ​​niiden kyvyn perusteella indusoida itseinduktion EMF.

Kelan induktanssi on suure, joka luonnehtii kelan ominaisuutta indusoida itseinduktion EMF.

Tietyn kelan induktanssi on vakioarvo, joka ei riipu sekä sen läpi kulkevan virran voimakkuudesta että sen muutosnopeudesta.

Henry - tämä on sellaisen kelan (tai langan) induktanssi, jossa, kun virran voimakkuus muuttuu 1 ampeerilla 1 sekunnissa, syntyy 1 voltin itseinduktio EMF.

Käytännössä joskus tarvitaan kela (tai kela), jolla ei ole induktanssia. Tässä tapauksessa lanka kierretään kelalle, kun se on aiemmin taitettu kahdesti. Tätä käämitysmenetelmää kutsutaan bifilaariseksi.

Keskinäisen induktion EMF

Tiedämme, että käämin induktion EMF ei voi aiheutua sähkömagneettia liikuttamalla siinä, vaan muuttamalla vain sen kelassa olevaa virtaa. Mutta mitä, jotta induktion EMF aiheuttaisi yhdessä kelassa virran muutoksen vuoksi toisessa, ei ole ehdottomasti tarpeen laittaa yhtä niistä toiseen, mutta voit järjestää ne vierekkäin

Ja tässä tapauksessa, kun yhden kelan virta muuttuu, tuloksena oleva vaihtuva magneettivuo tunkeutuu (ristittää) toisen kelan kierrokset ja aiheuttaa siihen EMF:n.

Keskinäinen induktio mahdollistaa erilaisten sähköpiirien yhdistämisen magneettikentän avulla. Tätä liitäntää kutsutaan yleisesti induktiiviseksi kytkimeksi.

Keskinäisen induktion emf:n suuruus riippuu ensisijaisesti nopeudesta, jolla virta ensimmäisessä kelassa muuttuu…. Mitä nopeammin virta muuttuu siinä, sitä suurempi on keskinäisen induktion EMF.

Lisäksi keskinäisen induktion EMF:n suuruus riippuu kahden käämin induktanssin suuruudesta ja niiden suhteellisesta sijainnista sekä ympäristön magneettisesta läpäisevyydestä.

Siksi kelat, jotka ovat erilaisia ​​induktanssiltaan ja keskinäisjärjestelyltään ja eri ympäristöissä, pystyvät indusoimaan keskenään erisuuruisia keskinäisiä induktio-EMF:itä.

Eri kelaparien erottaminen toisistaan ​​niiden kyvyn perusteella indusoida keskenään EMF, keskinäisen induktanssin tai keskinäisen induktiokertoimen käsite.

Keskinäinen induktanssi on merkitty kirjaimella M. Sen mittayksikkö, kuten induktanssi, on henry.

Henry on sellainen kahden käämin keskinäinen induktanssi, että yhden käämin 1 ampeerin virran muutos 1 sekunnin ajan aiheuttaa keskinäisen induktion emf:n, joka on yhtä suuri kuin 1 voltti toisessa kelassa.

Keskinäisen induktion EMF:n suuruuteen vaikuttaa ympäristön magneettinen permeabiliteetti. Mitä suurempi magneettinen permeabiliteetti väliaineella, jonka läpi käämit yhdistävä vuorotteleva magneettivuo suljetaan, sitä vahvempi on kelojen induktiivinen kytkentä ja sitä suurempi on keskinäisen induktion EMF-arvo.

Työ perustuu keskinäisen induktion ilmiöön niin tärkeässä sähkölaitteessa kuin muuntaja.

Muuntajan toimintaperiaate

Muuntajan toimintaperiaate perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiö ja on seuraava. Rautasydämelle on kierretty kaksi kelaa, joista toinen on kytketty vaihtovirtalähteeseen ja toinen virtanieluon (vastus).

Vaihtovirtalähteeseen liitetty kela luo ytimeen vuorottelevan magneettivuon, joka indusoi EMF:n toisessa kelassa.

Vaihtovirtalähteeseen kytkettyä käämiä kutsutaan ensisijaiseksi ja käämiä, johon kuluttaja on kytketty, kutsutaan toisioiseksi. Mutta koska vaihtuva magneettivuo tunkeutuu samanaikaisesti molempiin keloihin, jokaisessa niistä indusoituu vuorotteleva EMF.

Jokaisen kierroksen EMF:n suuruus, kuten koko kelan EMF, riippuu kelaan tunkeutuvan magneettivuon suuruudesta ja sen muutosnopeudesta.Magneettivuon muutosnopeus riippuu vain tietyn virran tasaisen vaihtovirran taajuudesta. Magneettivuon suuruus on myös vakio tälle muuntajalle. Siksi tarkasteltavassa muuntajassa kunkin käämin EMF riippuu vain siinä olevien kierrosten lukumäärästä.

Ensiö- ja toisiojännitteen suhde on yhtä suuri kuin ensiö- ja toisiokäämien kierrosten lukumäärän suhde. Tätä suhdetta kutsutaan muunnostekijä (K).

Jos verkkojännite syötetään toiseen muuntajan käämiin, jännite poistetaan toisesta käämityksestä, joka on suurempi tai pienempi kuin verkkojännite niin monta kertaa kuin toisiokäämin kierrosluku on suurempi tai pienempi kuin verkkojännite. Vähemmän.

Jos toisiokäämistä poistetaan jännite, joka on suurempi kuin ensiökäämiin syötetty jännite, tällaista muuntajaa kutsutaan step-up-muuntajaksi. Päinvastoin, jos toisiokäämistä poistetaan jännite, joka on pienempi kuin ensiökäämi, niin tällaista muuntajaa kutsutaan alaspäin. Jokaista muuntajaa voidaan käyttää nosto- tai laskumuuntajana.

Muunnossuhde ilmoitetaan yleensä muuntajan passissa korkeimman jännitteen suhteena pienimpään, eli se on aina suurempi kuin yksi.