"L'auto-induction arrête l'augmentation de tension dans les circuits inductifs." Si votre travail ou votre passe-temps est lié à l'électricité, vous avez probablement entendu de telles déclarations. En fait, ce phénomène est inhérent aux circuits inductifs, à la fois explicitement, par exemple les bobines, et implicitement, comme les paramètres parasites du câble. Dans cet article, nous expliquerons en termes simples ce qu'est l'auto-induction et où elle est appliquée.
Teneur:
- Définition
- Inductance
- Transformateur et induction mutuelle
- Bénéfice et préjudice
- Conclusion
Définition
L'auto-induction est l'apparition dans un conducteur d'une force électromotrice (CEM) dirigée dans le sens opposé par rapport à la tension de la source d'alimentation lorsque le courant circule. De plus, il se produit au moment où le courant dans le circuit change. Un courant électrique changeant génère un champ magnétique changeant, qui à son tour induit une CEM dans le conducteur.
Ceci est similaire à la formulation de la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique, qui dit :
Lorsqu'un flux magnétique traverse un conducteur, une CEM apparaît dans ce dernier. Il est proportionnel à la vitesse de variation du flux magnétique (mat. dérivée du temps).
C'est-à-dire:
E = dФ / dt,
Où E est la FEM d'auto-induction, mesurée en volts, F est le flux magnétique, l'unité de mesure est Wb (weber, elle est également égale à V/s)
Inductance
Nous avons déjà dit que l'auto-induction est inhérente aux circuits inductifs, par conséquent, nous considérerons le phénomène d'auto-induction en utilisant l'exemple d'un inducteur.
Un inducteur est un élément qui est une bobine conductrice isolée. Pour augmenter l'inductance, le nombre de spires est augmenté ou un noyau en matériau magnétique doux ou autre est placé à l'intérieur de la bobine.
L'unité de mesure de l'inductance est Henry (H). L'inductance fait référence à la force avec laquelle un conducteur résiste à un courant électrique. Puisqu'un champ magnétique se forme autour de chaque conducteur traversé par un courant, et si vous placez un conducteur dans un champ alternatif, un courant y apparaîtra. À leur tour, les champs magnétiques de chaque tour de la bobine sont ajoutés. Ensuite, un fort champ magnétique apparaîtra autour de la bobine à travers laquelle le courant circule. Lorsque sa force change dans la bobine, le flux magnétique qui l'entoure change également.
Selon la loi d'induction électromagnétique de Faraday, si un flux magnétique alternatif pénètre dans la bobine, un courant et une CEM d'auto-induction apparaîtront dans celle-ci. Ils empêcheront le courant de circuler dans l'inducteur de l'alimentation à la charge. Ils sont également appelés extra-courants EMF d'auto-induction.
La formule EMF de l'auto-inductance sur l'inductance est :
C'est-à-dire que plus l'inductance est grande et plus le courant a changé et plus vite, plus la surtension EMF sera forte.
Avec une augmentation du courant dans la bobine, une CEM d'auto-induction apparaît, qui est dirigée contre la tension de la source d'alimentation, respectivement, l'augmentation du courant ralentira. La même chose se produit lors de la diminution - l'auto-induction entraînera l'apparition d'une CEM, qui maintiendra le courant dans la bobine dans le même sens qu'auparavant. Il s'ensuit que la tension aux bornes de la bobine sera opposée à la polarité de l'alimentation.
Dans la figure ci-dessous, vous pouvez voir que lorsque le circuit inductif est allumé / éteint, le courant ne survient pas brusquement, mais change progressivement. Les lois de commutation en parlent aussi.
Une autre définition de l'inductance ressemble à ceci: le flux magnétique est proportionnel au courant, mais dans sa formule, l'inductance agit comme un coefficient de proportionnalité.
= L * I
Transformateur et induction mutuelle
Si vous placez deux bobines à proximité, par exemple, sur un noyau, alors le phénomène d'induction mutuelle sera observé. Passons un courant alternatif dans le premier, puis son courant alternatif pénétrera dans les spires du second et une CEM apparaîtra sur ses sorties.
Cette FEM dépendra respectivement de la longueur du fil, du nombre de tours, ainsi que de l'amplitude de la perméabilité magnétique du milieu. Si vous les placez juste à côté l'un de l'autre, l'EMF sera faible, et si vous prenez un noyau en acier magnétique doux, l'EMF sera beaucoup plus élevé. En fait, c'est ainsi que fonctionne le transformateur.
Intéressant: cette influence mutuelle des bobines les unes sur les autres est appelée couplage inductif.
Bénéfice et préjudice
Si vous comprenez la partie théorique, il convient de considérer où le phénomène d'auto-induction est appliqué dans la pratique. Regardons des exemples de ce que nous voyons dans la vie quotidienne et la technologie. L'une des applications les plus utiles est un transformateur, nous avons déjà évoqué le principe de son fonctionnement. Maintenant, on les trouve de moins en moins, mais auparavant, les lampes tubulaires fluorescentes étaient utilisées quotidiennement dans les lampes. Le principe de leur travail repose sur le phénomène d'auto-induction. Vous pouvez voir ses schémas ci-dessous.
Une fois la tension appliquée, le courant circule dans le circuit: phase - self - spirale - démarreur - spirale - zéro.
Ou vice versa (phase et zéro). Après le déclenchement du démarreur, ses contacts s'ouvrent, puis Manette de Gaz (une bobine avec une grande inductance) cherche à maintenir le courant dans le même sens, induit une EMF d'auto-induction d'une grande valeur et les lampes s'allument.
De même, ce phénomène s'applique au circuit d'allumage d'une voiture ou d'une moto fonctionnant à l'essence. Dans ceux-ci, un interrupteur mécanique (disjoncteur) ou à semi-conducteur (transistor dans l'ECU) est installé dans l'espace entre l'inducteur et le moins (masse). Cette clé, au moment où une étincelle doit se former dans le cylindre pour enflammer le carburant, coupe le circuit d'alimentation de la bobine. Ensuite, l'énergie stockée dans le noyau de la bobine provoque une augmentation de la FEM d'auto-induction et de la tension aux bornes l'électrode de la bougie augmente jusqu'à ce qu'une panne de l'éclateur se produise, ou jusqu'à ce qu'elle brûle bobine.
Dans les alimentations et les équipements audio, il est souvent nécessaire de supprimer l'excès d'ondulation, de bruit ou de fréquence du signal. Pour cela, des filtres de différentes configurations sont utilisés. L'une des options est les filtres LC, LR. En empêchant respectivement la croissance du courant et la résistance du courant alternatif, il est possible d'atteindre les objectifs fixés.
Les CEM d'auto-induction endommagent les contacts des interrupteurs, des disjoncteurs, des prises, des disjoncteurs et d'autres choses. Vous avez peut-être remarqué que lorsque vous débranchez la fiche d'un aspirateur en état de marche de la prise, un flash à l'intérieur est très souvent perceptible. C'est la résistance au changement de courant dans la bobine (bobinage du moteur dans ce cas).
Dans les commutateurs à semi-conducteurs, la situation est plus critique - même une petite inductance dans le circuit peut entraîner leur panne, lorsque les valeurs de crête de Uke ou Usi sont atteintes. Pour les protéger, des circuits d'amortissement sont installés, sur lesquels l'énergie des salves inductives est dissipée.
Conclusion
Résumons. Les conditions d'apparition d'une CEM d'auto-induction sont: la présence d'inductance dans le circuit et une modification du courant dans la charge. Cela peut se produire à la fois en fonctionnement, lors de changements de mode ou d'influences perturbatrices, et lors de la commutation d'appareils. Ce phénomène peut endommager les contacts des relais et des démarreurs, car il conduit à arc lors de l'ouverture de circuits inductifs tels que les moteurs électriques. Pour réduire l'impact négatif, la plupart des équipements de commutation sont équipés de chambres de coupure.
À des fins utiles, le phénomène EMF est utilisé assez souvent, à partir d'un filtre pour lisser les ondulations de courant et filtre de fréquence dans les équipements audio, aux transformateurs et aux bobines d'allumage haute tension dans les voitures.
Enfin, nous vous recommandons de regarder une vidéo utile sur le sujet, qui traite brièvement et en détail du phénomène d'auto-induction :
Nous espérons que vous savez maintenant ce qu'est l'auto-induction, comment elle se manifeste et où elle peut être utilisée. Si vous avez des questions, posez-les dans les commentaires sous l'article !
Matériaux associés :
- Propriétés et caractéristiques du champ électrique
- Les lois de Faraday en chimie et en physique
- Répartition des charges dans un conducteur
