"A auto-indução interrompe o aumento da tensão em circuitos indutivos." Se o seu trabalho ou hobby está relacionado à eletricidade, você provavelmente já ouviu tais afirmações. Na verdade, esse fenômeno é inerente aos circuitos indutivos, tanto explicitamente, por exemplo, bobinas, quanto implicitamente, como parâmetros parasitas do cabo. Neste artigo, explicaremos em termos simples o que é autoindução e onde ela é aplicada.
Contente:
- Definição
- Indutância
- Transformador e indução mútua
- Benefício e dano
- Conclusão
Definição
A auto-indução é o aparecimento em um condutor de uma força eletromotriz (EMF) direcionada na direção oposta em relação à tensão da fonte de energia quando a corrente flui. Além disso, ocorre no momento em que a corrente no circuito muda. Uma corrente elétrica variável gera um campo magnético variável, que por sua vez induz um EMF no condutor.
Isso é semelhante à formulação da lei de indução eletromagnética de Faraday, que diz:
Quando um fluxo magnético passa por um condutor, um EMF surge no último. É proporcional à taxa de variação do fluxo magnético (tapete. derivada do tempo).
Isso é:
E = dФ / dt,
Onde E é o EMF de auto-indução, medido em volts, F é o fluxo magnético, a unidade de medida é Wb (weber, também é igual a V / s)
Indutância
Já dissemos que a autoindução é inerente aos circuitos indutivos, portanto, consideraremos o fenômeno da autoindução usando o exemplo de um indutor.
Um indutor é um elemento que é uma bobina condutora isolada. Para aumentar a indutância, o número de voltas é aumentado ou um núcleo feito de magnético macio ou outro material é colocado dentro da bobina.
A unidade de medida para indutância é Henry (H). Indutância refere-se a quão fortemente um condutor resiste a uma corrente elétrica. Uma vez que um campo magnético é formado em torno de cada condutor através do qual flui uma corrente, e se você colocar um condutor em um campo alternado, uma corrente aparecerá nele. Por sua vez, os campos magnéticos de cada volta da bobina são adicionados. Então, um forte campo magnético surgirá ao redor da bobina por onde a corrente flui. Quando sua força muda na bobina, o fluxo magnético ao redor dela também muda.
De acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, se um fluxo magnético alternado penetrar na bobina, uma corrente e um campo eletromagnético de auto-indução surgirão nela. Eles evitarão que a corrente flua no indutor da fonte de alimentação para a carga. Eles também são chamados de extracorrentes EMF de auto-indução.
A fórmula EMF de auto-indutância na indutância é:
Ou seja, quanto maior a indutância e quanto mais e mais rápido a corrente mudar, mais forte será o surto de EMF.
Com o aumento da corrente na bobina, surge um CEM de auto-indução, que é direcionado contra a tensão da fonte de alimentação, respectivamente, o aumento da corrente diminuirá. O mesmo acontece na diminuição - a autoindução levará ao aparecimento de um CEM, que manterá a corrente na bobina na mesma direção de antes. Conclui-se que a tensão nos terminais da bobina será oposta à polaridade da fonte de alimentação.
Na figura abaixo, você pode ver que quando o circuito indutivo é ligado / desligado, a corrente não surge abruptamente, mas muda gradativamente. As leis da comutação também falam sobre isso.
Outra definição de indutância soa assim: o fluxo magnético é proporcional à corrente, mas em sua fórmula, a indutância atua como um coeficiente de proporcionalidade.
Ф = L * I
Transformador e indução mútua
Se você colocar duas bobinas bem próximas, por exemplo, em um núcleo, o fenômeno de indução mútua será observado. Vamos passar a corrente alternada pela primeira, então sua corrente alternada penetrará nas espiras da segunda e um EMF aparecerá em suas saídas.
Esta EMF vai depender do comprimento do fio, respectivamente, do número de voltas, bem como da magnitude da permeabilidade magnética do meio. Se você colocá-los um ao lado do outro, o EMF será baixo, e se você pegar um núcleo feito de aço magnético macio, o EMF será muito maior. Na verdade, é assim que o transformador funciona.
Interessante: essa influência mútua das bobinas entre si é chamada de acoplamento indutivo.
Benefício e dano
Se você entender a parte teórica, vale a pena considerar onde o fenômeno da auto-indução é aplicado na prática. Vejamos exemplos do que vemos na vida cotidiana e na tecnologia. Uma das aplicações mais úteis é um transformador, já discutimos o princípio de seu funcionamento. Agora eles são encontrados cada vez menos, mas antes, as lâmpadas fluorescentes tubulares eram usadas diariamente em lâmpadas. O princípio de seu trabalho é baseado no fenômeno da autoindução. Você pode ver seus esquemas abaixo.
Depois que a tensão é aplicada, a corrente flui através do circuito: fase - choke - espiral - partida - espiral - zero.
Ou vice-versa (fase e zero). Depois que o motor de partida é acionado, seus contatos abrem, então acelerador (uma bobina com uma grande indutância) procura manter a corrente na mesma direção, induz uma autoindução EMF de grande valor e as lâmpadas são acesas.
Da mesma forma, esse fenômeno se aplica ao circuito de ignição de um carro ou motocicleta que funciona com gasolina. Neles, uma chave mecânica (disjuntor) ou semicondutor (transistor na ECU) é instalada no vão entre o indutor e o negativo (massa). Essa chave, no momento em que deve se formar uma faísca no cilindro para acender o combustível, interrompe o circuito de alimentação da bobina. Em seguida, a energia armazenada no núcleo da bobina causa um aumento no EMF de auto-indução e a voltagem através o eletrodo da vela aumenta até que ocorra uma quebra da centelha ou até que queime bobina.
Em fontes de alimentação e equipamentos de áudio, muitas vezes é necessário remover o excesso de ondulação, ruído ou frequência do sinal. Para isso, são utilizados filtros de diferentes configurações. Uma das opções são filtros LC, LR. Ao evitar o aumento da corrente e da resistência da corrente alternada, respectivamente, é possível atingir os objetivos definidos.
Danos EMF de auto-indução aos contatos de interruptores, disjuntores, soquetes, disjuntores e outras coisas. Você deve ter notado que, quando você desconecta o plugue de um aspirador de pó em funcionamento da tomada, um flash dentro dele é freqüentemente perceptível. Esta é a resistência à mudança de corrente na bobina (enrolamento do motor neste caso).
Em chaves semicondutoras, a situação é mais crítica - mesmo uma pequena indutância no circuito pode levar à sua quebra, quando os valores de pico de Uke ou Usi são atingidos. Para protegê-los, são instalados circuitos de amortecimento, nos quais a energia das explosões indutivas é dissipada.
Conclusão
Vamos resumir. As condições para a ocorrência de CEM de autoindução são: a presença de indutância no circuito e uma mudança na corrente na carga. Isso pode ocorrer tanto durante a operação, ao alterar os modos ou interferir nas influências, quanto ao alternar os dispositivos. Este fenômeno pode prejudicar os contatos dos relés e acionadores, pois leva a arco ao abrir circuitos indutivos, como motores elétricos. Para reduzir o impacto negativo, a maioria dos equipamentos de manobra é equipada com calhas de arco.
Para fins úteis, o fenômeno EMF é usado com bastante frequência, a partir de um filtro para suavizar as ondulações atuais e filtro de frequência em equipamentos de áudio, para transformadores e bobinas de ignição de alta tensão em automóveis.
Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil sobre o tema, que discute de forma breve e detalhada o fenômeno da autoindução:
Esperamos que agora você entenda o que é autoindução, como ela se manifesta e onde pode ser usada. Se você tiver alguma dúvida, pergunte nos comentários abaixo do artigo!
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