Leta 1831 je Michael Faraday razložil teorijo elektromagnetna indukcija znanstveno. Izraz induktivnost je sposobnost prevodnika, da nasprotuje toku, ki teče skozi njega, in inducira emf. Iz Faradayevih zakonov indukcije se inducira elektromotorna sila (EMR) ali napetost dirigent zaradi spremembe magnetnega polja skozi vezje. Ta postopek je naveden kot elektromagnetna indukcija. Inducirana napetost nasprotuje hitrosti spremembe toka. To je znano kot Lenzov zakon, inducirana napetost pa se imenuje EMF. Induktivnost je razdeljena na dve vrsti. So, samoinduktivnost in medsebojna induktivnost. Ta članek govori o medsebojni induktivnosti dveh tuljav ali vodnikov.
Kaj je medsebojna induktivnost?
Opredelitev: Medsebojna induktivnost dveh tuljav je definirana kot EMS, ki je inducirana zaradi magnetnega polja v eni tuljavi, nasprotuje spremembi toka in napetosti v drugi tuljavi. To pomeni, da sta tuljavi magnetno povezani skupaj zaradi spremembe v magnetno pretok. Magnetno polje ali tok ene tuljave se povezuje z drugo tuljavo. To označuje M.
Tok, ki teče v eni tuljavi, povzroča napetost v drugi tuljavi zaradi spremembe magnetnega pretoka. Količina magnetnega pretoka, povezana z obema tuljavama, je neposredno sorazmerna medsebojni induktivnosti in spremembi toka.
Teorija vzajemne induktivnosti
Njegova teorija je zelo preprosta in jo je mogoče razumeti z uporabo dveh ali več tuljav. Opisal jo je ameriški znanstvenik Joseph Henry v 18. stoletju. Omenja se kot ena od lastnosti tuljave ali vodnika, ki se uporablja v vezju. Premoženje induktivnost je, če se tok v eni tuljavi s časom spremeni, bo EMF sprožil v drugi tuljavi.
Oliver Heaviside je izraz induktivnost uvedel leta 1886. Lastnost medsebojne induktivnosti je načelo dela mnogih električne komponente ki tečejo z magnetnim poljem. Na primer, transformator je osnovni primer medsebojne induktivnosti.
Glavna pomanjkljivost medsebojne induktivnosti je, da lahko puščanje induktivnosti ene tuljave prekine delovanje druge tuljave z uporabo elektromagnetne indukcije. Za zmanjšanje uhajanja je potrebno električno preverjanje
Pozicioniranje dveh tuljav v vezju določa količino medsebojne induktivnosti, ki se povezuje z eno tuljavo.
Formula medsebojne induktivnosti
Formula dveh tuljav je podana kot
M = (μ0.μr. N1. N2. A) / L
Kjer je μ0 = prepustnost prostega prostora = 4π10-dva
μ = prepustnost jedra iz mehkega železa
N1 = zavoji tuljave 1
N2 = zavoji tuljave 2
A = površina preseka v mdva
L = dolžina tuljave v metrih
Enota vzajemne induktivnosti
Enota medsebojne induktivnosti je kg. mdva.s-2.TO-2
Količina induktivnosti povzroči napetost enega volta zaradi hitrosti spremembe toka 1A / sekundo.
The SI enota medsebojne induktivnosti je Henry. Povzet je po ameriškem znanstveniku Josephu Henryju, ki je razložil pojav dveh tuljav.
Dimenzija medsebojne induktivnosti
Ko sta dve ali več tuljav magnetno povezani z istim magnetnim tokom, je napetost, inducirana v eni tuljavi, sorazmerna s hitrostjo spremembe toka v drugi tuljavi. Ta pojav se imenuje medsebojna induktivnost.
Upoštevajte, da je celotna induktivnost med tuljavama L, ker je M = √ (L1L2) = L
To dimenzijo lahko definiramo kot razmerje med potencialno razliko in hitrostjo spremembe toka. Podana je kot
Ker je M = √L1L2 = L
L = € / (dI / dt)
Kjer je € = inducirana EMF = opravljeno delo / električni naboj glede na čas = M. Ldva. T-dva/ IT = M.L.dva.T-3. jaz-1ali € = M. L-2. T-3. A-1(Ker I = A)
Za induktivnost
ϕ = LI
L = ϕ / A = (B. Ldva) / TO
Kjer je B = magnetno polje = (MLT-dva) / LT-1AT = MT-2TO-1
Magnetni tok ϕ = BLdva= MT-2LdvaTO-1
nadomestna vrednost B in ϕ je nad formulo L
L = MT-dvaLdva.TO-2
Dimenzija medsebojne induktivnosti, kadar sta L1 in L2 enaki, je podana kot
M = L / (T-dvaLdva.TO-2)
M = LTdvaLdva.TO-2
Izpeljava
Sledite postopku, da dobite izpeljava medsebojne induktivnosti .
Razmerje EMF, inducirano v eni tuljavi, in hitrost spremembe toka v drugi tuljavi je medsebojna induktivnost.
Upoštevajte dve tuljavi L1 in L2, kot je prikazano na spodnji sliki.
Dve tuljavi
Ko se tok v L1 s časom spremeni, se tudi magnetno polje s časom spremeni in spremeni magnetni tok, povezan z drugo tuljavo L2. Zaradi te spremembe magnetnega pretoka se v prvi tuljavi L1 inducira EMR.
Hitrost spremembe toka v prvi tuljavi povzroči EMF v drugi tuljavi. Zato je EMF induciran v dveh tuljavah L1 in L2.
To je podano kot
€ = M (dI1 / dt)
M = € / (dI1 / dt). … .. Enačba 1
Če je € = 1 volt in dI1 / dt = 1Amp, potem
M = 1 Henry
Prav tako
Hitrost spremembe toka v eni tuljavi povzroči magnetni tok v prvi tuljavi in se poveže z drugo tuljavo. Nato je iz Faradayevih zakonov elektromagnetne indukcije (inducirana napetost neposredno sorazmerna s hitrostjo spremembe magnetnega pretoka) v drugi tuljavi inducirana EMF podana kot
€ = M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt… .. Enačba 2
€ = N2 (dϕ12 / dt) = d (N2ϕ12) / dt… eq 3
Z enačenjem enačb 2 in 3
MI1 = N2ϕ12
M = (N2ϕ12) / I1 Henry
Kjer je M = medsebojna induktivnost
€ = medsebojna induktivnost EMF
N2 = število zavojev v prvi tuljavi L1
I1 = tok v prvi tuljavi
ϕ12 = magnetni tok, povezan v dve tuljavi.
Medsebojna induktivnost med obema tuljavama je odvisna od števila zavojev druge tuljave ali sosednje tuljave in površine prečnega prereza
Razdalja med dvema tuljavama.
EMF, induciran v prvi tuljavi zaradi hitrosti spremembe pretoka, je podan kot,
E = -M12 (dI1 / dt)
Znak minus pomeni nasprotovanje hitrosti spremembe toka v prvi tuljavi, ko se inducira EMF.
Vzajemna induktivnost dveh tuljav
Medsebojno induktivnost dveh tuljav lahko povečamo tako, da jih položimo na mehko železno jedro ali s povečanjem števila obratov obeh tuljav. Enotna sklopka obstaja med tuljavama, ko sta tesno navita na jedro iz mehkega železa. Uhajanje toka bi bilo majhno.
Če je razdalja med obema tuljavama kratka, potem magnetni tok, ki nastane v prvi tuljavi, komunicira z vsemi zavoji druge tuljave, kar povzroči veliko EMF in medsebojno induktivnost.
Vzajemna induktivnost dveh tuljav
Če sta tuljavi dlje in drug od drugega ločeni pod različnimi koti, potem inducirani magnetni tok v prvi tuljavi ustvari šibek ali majhen EMF v drugi tuljavi. Zato bo tudi medsebojna induktivnost majhna.
Dve tuljavi stran drug od drugega
Tako je vrednost tega odvisna predvsem od položaja in razmika dveh tuljav na jedru iz mehkega železa. Upoštevajte sliko, ki prikazuje, da sta tuljavi tesno naviti ena na vrhu jedra iz mehkega železa.
Tuljave so tesno ranjene
Sprememba toka v prvi tuljavi ustvarja magnetno polje in magnetne črte prehaja skozi drugo tuljavo, ki se uporablja za izračun medsebojne induktivnosti.
Medsebojna induktivnost dveh tuljav je podana kot
M12 = (N2ϕ12) / I1
M21 = (N1ϕ21) / I2
Kjer je M12 = medsebojna induktivnost prve tuljave v drugo tuljavo
M21 = medsebojna induktivnost druge tuljave na prvo tuljavo
N2 = zavoji druge tuljave
N1 = zavoji prve tuljave
I1 = tok, ki teče okoli prve tuljave
I2 = tok, ki teče okoli druge tuljave.
Če je tok, povezan z L1 in L2, enak toku, ki teče okoli njih, je vzajemna induktivnost prve tuljave v drugo tuljavo podana kot M21
Medsebojno induktivnost dveh tuljav lahko definiramo kot M12 = M21 = M
Torej sta dve tuljavi odvisni predvsem od velikosti, zavojev, položaja in razmika med obema tuljavama.
Samoinduktivnost prve tuljave je
L1 = (μ0.μr.N1dva.A) / L
Samoinduktivnost drugih tuljav je
L2 = (μ0.μr.Ndva.A) / L
Zgornji dve formuli navzkrižno pomnožite
Potem je vzajemna induktivnost dveh tuljav, ki obstaja med njima, dana kot
Mdva= L1. L2
M = √ (L1.L2) Henry
Zgornja enačba daje magnetni tok = 0
100% magnetna sklopka med L1 in L2
Koeficient spenjanja
Ulomek magnetnega pretoka, povezan z obema tuljavama, na skupni magnetni pretok med tuljavama je znan kot koeficient sklopke in je označen z „k“. Koeficient sklopke je opredeljen kot razmerje med odprtim vezjem in dejanskim napetostnim razmerjem in razmerjem magnetnega pretoka, dobljenega v obeh tuljavah. Ker se magnetni tok ene tuljave poveže z drugo tuljavo.
Koeficient sklopke določa induktivnost induktorja. Če je koeficient sklopke k = 1, sta tuljavi tesno povezani. Torej, vse črte magnetnega pretoka ene tuljave režejo vse zavoje druge tuljave. Zato je medsebojna induktivnost geometrijska sredina posameznih induktivnosti dveh tuljav.
Če sta induktivnosti dveh tuljav enaki (L1 = L2), je medsebojna induktivnost med obema tuljavama enaka induktivnosti ene tuljave. To pomeni,
M = √ (L1. L2) = L
kjer je L = induktivnost ene tuljave.
Faktor spenjanja med tuljavami
Faktor spenjanja med tuljavami lahko predstavimo kot 0 in 1
Če je faktor spenjanja 1, potem induktivne sklopke med tuljavami ni.
Če je faktor spenjanja 0, potem je med tuljavama največja ali popolna induktivna sklopka.
Induktivna sklopka je predstavljena v 0 in 1, ne pa v odstotkih.
Na primer, če je k = 1, sta tuljavi popolnoma povezani
Če je k> 0,5, sta tuljavi tesno povezani
Če k<0.5, then the two coils are coupled loosely.
Za iskanje koeficienta sklopitvenega faktorja med obema tuljavama je treba uporabiti naslednjo enačbo:
K = M / √ (L1. L2)
M = k. √ (L1. L2)
Kjer je L1 = induktivnost prve tuljave
L2 = induktivnost druge tuljave
M = medsebojna induktivnost
K = faktor sklopke
Aplikacije
The aplikacije medsebojne induktivnosti so,
- Transformator
- Elektromotorji
- Generatorji
- Druge električne naprave, ki delujejo z magnetnim poljem.
- Uporablja se pri izračunu vrtinčnih tokov
- Digitalna obdelava signala
Torej gre za to pregled medsebojne induktivnosti - definicija, formula, enota, izpeljava, faktor spenjanja, koeficient spenjanja in aplikacije. Tukaj je vprašanje za vas: Kakšna je pomanjkljivost medsebojne induktivnosti med dvema tuljavama?
