Eneseinduktsioon: määratlus, valem, praktiline rakendus

"Iseinduktsioon peatab pinge tõusu induktiivahelates." Kui teie töö või hobi on seotud elektriga, olete ilmselt selliseid väiteid kuulnud. Tegelikult on see nähtus omane induktiivahelatele, nii otseselt, näiteks mähised, kui ka kaudselt, näiteks kaabli parasiitparameetrid. Selles artiklis selgitame lihtsalt, mis on eneseinduktsioon ja kus seda rakendatakse.

Definitsioon

Iseinduktsioon on elektrimootori jõu (EMF) ilmumine juhis, mis on voolu voolamise ajal suunatud toiteallika pinge suhtes vastupidises suunas. Veelgi enam, see toimub hetkel, kui voolutugevus ahelas muutub. Muutuv elektrivool tekitab muutuva magnetvälja, mis omakorda indutseerib juhis EMF-i.

See on sarnane Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduse sõnastusega, mis ütleb:

Kui magnetvoog läbib juhti, tekib viimases EMF. See on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega (mat. aja tuletis).

See on:

E = dФ / dt,

Kus E on iseinduktsiooni EMF, mõõdetuna voltides, F on magnetvoog, mõõtühik on Wb (weber, see võrdub ka V / s)

Induktiivsus

Oleme juba öelnud, et iseinduktsioon on induktiivahelatele omane, seetõttu käsitleme iseinduktsiooni nähtust induktiivpooli näitel.

Induktiivpool on element, mis on isoleeritud juhtpool. Induktiivsuse suurendamiseks suurendatakse keerdude arvu või asetatakse pooli sisse pehmest magnetist või muust materjalist südamik.

Induktiivsuse mõõtühik on Henry (H). Induktiivsus viitab sellele, kui tugevalt juht elektrivoolule vastu peab. Kuna iga juhtme ümber, mille kaudu vool läbib, tekib magnetväli ja kui asetada juht vahelduvvälja, siis tekib selles vool. Omakorda liidetakse pooli iga pöörde magnetväljad. Siis tekib mähise ümber tugev magnetväli, mille kaudu vool liigub. Kui selle tugevus mähises muutub, muutub ka selle ümber olev magnetvoog.

Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduse kohaselt, kui vahelduv magnetvoog tungib mähisesse, siis tekib selles iseinduktsiooni vool ja EMF. Need takistavad voolu voolamist induktiivpoolis toiteallikast koormusele. Neid nimetatakse ka iseinduktsiooni EMF-i lisavooludeks.

EMF-i iseinduktiivsuse valem induktiivsuse kohta on järgmine:

See tähendab, et mida suurem on induktiivsus ja mida rohkem ja kiiremini on vool muutunud, seda tugevam on EMF-i tõus.

Mähises oleva voolu suurenemisega tekib iseinduktsiooni EMF, mis on suunatud vastavalt toiteallika pingele, voolu suurenemine aeglustub. Sama juhtub ka vähendamisel - iseinduktsioon toob kaasa EMF-i ilmumise, mis hoiab mähises voolu samas suunas nagu varem. Sellest järeldub, et pooli klemmide pinge on vastupidine toiteallika polaarsusele.

Alloleval joonisel näete, et induktiivahela sisse- ja väljalülitamisel ei teki vool järsult, vaid muutub järk-järgult. Sellest räägivad ka kommutatsiooniseadused.

Teine induktiivsuse määratlus kõlab järgmiselt: magnetvoog on võrdeline vooluga, kuid selle valemis toimib induktiivsus proportsionaalsuse koefitsiendina.

Ф = L * I

Trafo ja vastastikune induktsioon

Kui asetate kaks mähist vahetusse lähedusse, näiteks ühele südamikule, siis täheldatakse vastastikuse induktsiooni nähtust. Laseme vahelduvvoolu läbi esimese, siis tungib selle vahelduvvool läbi teise pöörded ja selle väljunditesse ilmub EMF.

See EMF sõltub vastavalt traadi pikkusest, pöörete arvust, aga ka kandja magnetilise läbilaskvuse suurusest. Kui asetate need üksteise kõrvale, on EMF madal ja kui võtate pehmest magnetterasest südamiku, on EMF palju suurem. Tegelikult töötab trafo nii.

Huvitav: seda mähiste vastastikust mõju üksteisele nimetatakse induktiivseks sidestamiseks.

Kasu ja kahju

Kui teoreetilisest osast aru saate, tasub mõelda, kus eneseinduktsiooni fenomeni praktikas rakendatakse. Vaatame näiteid sellest, mida igapäevaelus ja tehnikas näeme. Üks kõige kasulikumaid rakendusi on trafo, selle tööpõhimõtet oleme juba arutanud. Nüüd leitakse neid üha vähem, kuid varem kasutati lampides iga päev luminofoorlampe. Nende töö põhimõte põhineb eneseinduktsiooni fenomenil. Tema skeeme näete allpool.

Pärast pinge rakendamist voolab vool läbi ahela: faas - drossel - spiraal - starter - spiraal - null.

Või vastupidi (faas ja null). Pärast starteri käivitamist avanevad selle kontaktid gaasihoob (suure induktiivsusega mähis) püüab hoida voolu samas suunas, indutseerib suure väärtusega iseinduktsiooni EMF ja lambid süüdatakse.

Samamoodi kehtib see nähtus bensiiniga töötava auto või mootorratta süüteahela kohta. Nendes on mehaaniline (kaitselüliti) või pooljuhtlüliti (transistor ECU-s) paigaldatud induktiivpooli ja miinuse (massi) vahele. See võti katkestab hetkel, mil silindrisse peab tekkima säde, et kütus süüdata, mähise toiteahela. Siis põhjustab pooli südamikus salvestatud energia iseinduktsiooni EMF-i ja ülepinge suurenemise. küünla elektrood tõuseb kuni sädemevahe purunemiseni või kuni see läbi põleb mähis.

Toiteallikates ja heliseadmetes on sageli vaja eemaldada signaalist liigne pulsatsioon, müra või sagedus. Selleks kasutatakse erineva konfiguratsiooniga filtreid. Üks võimalustest on LC, LR filtrid. Vältides vastavalt voolu ja vahelduvvoolu takistuse kasvu, on võimalik saavutada seatud eesmärgid.

Iseinduktsioon EMF kahjustab lülitite, kaitselülitite, pistikupesade, kaitselülitite ja muude asjade kontakte. Võib-olla olete märganud, et töötava tolmuimeja pistiku pistikupesast välja tõmmates on selle sees väga sageli märgata välku. See on takistus voolu muutusele mähises (antud juhul mootori mähis).

Pooljuhtlülitites on olukord kriitilisem - isegi väike induktiivsus ahelas võib Uke või Usi tippväärtuste saavutamisel põhjustada nende rikke. Nende kaitsmiseks on paigaldatud snubber-ahelad, millele induktiivpurskete energia hajub.

Järeldus

Teeme kokkuvõtte. Iseinduktsiooni EMF-i esinemise tingimused on järgmised: induktiivsuse olemasolu ahelas ja koormuse voolu muutus. See võib ilmneda nii töötamisel, režiimide või häirivate mõjude muutmisel kui ka seadmete vahetamisel. See nähtus võib kahjustada releede ja starterite kontakte, kuna see põhjustab kaar induktiivahelate, näiteks elektrimootorite, avamisel. Negatiivse mõju vähendamiseks on suurem osa lülitusseadmetest varustatud kaarrennidega.

Kasulikel eesmärkidel kasutatakse EMF-i nähtust üsna sageli, alates filtrist pulsatsioonivoolu tasandamiseks ja sagedusfilter audioseadmetes, autode trafodele ja kõrgepinge süütepoolidele.

Lõpuks soovitame vaadata sellel teemal kasulikku videot, mis käsitleb lühidalt ja üksikasjalikult eneseinduktsiooni nähtust:

Loodame, et saate nüüd aru, mis on eneseinduktsioon, kuidas see avaldub ja kus seda kasutada saab. Kui teil on küsimusi, küsige neid artikli all olevates kommentaarides!

Seotud materjalid:

• Elektrivälja omadused ja omadused
• Faraday seadused keemias ja füüsikas
• Laengute jaotus dirigendis