Spojka induktoru

V předchozím kurzu jsme začali s Porozumění induktoru a jeho fungování, nyní je čas prozkoumat různé kombinace induktorů. V elektronice jsou induktory nejčastěji používané komponenty po kondenzátorech a rezistorech, které se používají v různých kombinacích pro různé aplikace. Také jsme použili induktor pro sestavení detektorů kovů a změřili jsme hodnotu induktoru různými technikami, všechny odkazy jsou uvedeny níže:

• LC metr využívající Arduino: Měření indukčnosti a frekvence
• Jak měřit hodnotu induktoru nebo kondenzátoru pomocí osciloskopu
• Jednoduchý obvod detektoru kovů
• Arduino detektor kovů

Co jsou to spojené obvody?

Kombinace komponent tvoří společně vazebné obvody. Význam spojeného obvodu je v tom, že přenos energie probíhá z jednoho do druhého, když je jeden z obvodů pod napětím. Hlavní součásti elektronického obvodu jsou spojeny vodivě nebo elektromagneticky.

V tomto výukovém programu však bude diskutována elektromagnetická vazba a kombinace induktorů, jako jsou induktory v sérii nebo paralelní kombinace.

Vzájemná indukčnost

V předchozím článku jsme diskutovali o vlastní indukčnosti induktoru a jeho parametru. Během operace související s vlastní indukčností nedošlo k žádné vzájemné indukčnosti.

Když dojde k rychlosti změny proudu, uvnitř cívky se indukuje napětí. Což lze dále demonstrovat pomocí níže uvedeného vzorce, kde

V (t) je indukované napětí uvnitř cívky, i je proud protékající cívkou a indukčnost cívky je L.

V (t) = L {di (t) / dt}

Výše uvedená podmínka platí pouze pro prvek obvodu související s vlastní indukčností, kde jsou přítomny dvě svorky. V takovém případě není do objednávky brána vzájemná indukčnost.

Nyní, ve stejném scénáři, pokud jsou dvě cívky umístěny v těsné vzdálenosti, dojde k indukční vazbě.

Na obrázku výše jsou zobrazeny dvě cívky. Tyto dvě cívky jsou velmi blízko u sebe. Kvůli proudu i1 protékajícímu cívkou L1 je indukován magnetický tok, který se poté přenese na druhou cívku L2.

Na výše uvedeném obrázku je tentýž obvod nyní pevně zabalen do materiálu jádra, takže se cívky nemohou pohybovat. Protože materiálem je magnetické jádro, má propustnost. Dvě samostatné cívky jsou nyní magneticky spojeny. Nyní je zajímavé, že pokud jedna z cívek čelí rychlosti změny proudu, druhá cívka indukuje napětí, které je přímo úměrné rychlosti změny proudu v druhé cívce.

Když je tedy do cívky L1 přiveden zdroj napětí V1, začne proud i1 protékat L1. Rychlost změny proudu produkuje tok, který protéká magnetickým jádrem a vytváří napětí v cívce L2. Rychlost změny proudu v L1 také mění tok, který může dále manipulovat s indukovaným napětím v L2.

Indukované napětí v L2 se může vypočítat v níže formula-

V ₂ = M {di ₁ (t) / dt}

Ve výše uvedené rovnici existuje neznámá entita. To je M. Je to proto, že vzájemné indukčnosti jsou zodpovědné za vzájemně indukované napětí ve dvou nezávislých obvodech. Tato M, vzájemná indukčnost, je koeficient proporcionality.

Stejné pro první cívku L1 může být vzájemně indukované napětí v důsledku vzájemné indukčnosti pro první cívku -

V ₂ = M {di ₂ (t) / dt}

Stejně jako indukčnost se i u Henryho měří vzájemná indukčnost. Maximální hodnota vzájemné indukčnosti může být √L ₁ L ₂. Protože indukčnost indukuje napětí s rychlostí změny proudu, vzájemná indukčnost také indukuje napětí, které se nazývá vzájemné napětí M (di / dt). Toto vzájemné napětí může být kladné nebo záporné, což je vysoce závislé na fyzické konstrukci cívky a směru proudu.

Úmluva DOT

Dot úmluva je nezbytným nástrojem pro stanovení polarity vzájemně indukovaného napětí. Jak název napovídá, tečkovaná značka, která má kruhový tvar, je speciální symbol, který se používá na konci dvou cívek ve vzájemně spojených obvodech. Tato tečka také poskytuje informace o konstrukci vinutí kolem jeho magnetického jádra.

Ve výše uvedeném obvodu jsou zobrazeny dva vzájemně spojené induktory. Tyto dva induktory mají vlastní indukčnost L1 a L2.

Napětí V1 a V2 vyvíjená napříč induktory jsou výsledkem vstupu proudu do induktorů na tečkovaných svorkách. Za předpokladu, že vzájemná indukčnost těchto dvou induktorů je M, lze indukované napětí vypočítat pomocí následujícího vzorce,

U prvního induktoru L1 bude indukované napětí -

V ₁ = L ₁ (di ₁ / dt) ± M (di ₂ / dt)

Stejný vzorec lze použít pro výpočet indukovaného napětí druhého induktoru, V ₂ = L ₂ (di ₂ / dt) ± M (di ₁ / dt)

Obvod proto obsahuje dva typy indukovaného napětí, indukované napětí způsobené vlastní indukčností a vzájemně indukované napětí způsobené vzájemnou indukčností. Indukované napětí v závislosti na vlastní indukčnosti se vypočítá pomocí vzorce V = L (di / dt), který je kladný, ale vzájemně indukované napětí může být záporné nebo kladné v závislosti na konstrukci vinutí a toku proudu. Použití tečky je důležitým parametrem pro určení polarity tohoto vzájemně indukovaného napětí.

Ve spojeném obvodu, kde dvě svorky patří dvěma různým cívkám a jsou identicky označeny tečkami, se pak pro stejný směr proudu, který je relativní k podobným svorkám, magnetický tok sebe a vzájemná indukce v každé cívce sčítají.

Koeficient vazby

Koeficient vazby induktoru je důležitým parametrem pro vázané obvody k určení míry vazby mezi indukčně vázanými cívkami. Koeficient propojení je vyjádřen písmenem K.

Vzorec koeficientu vazby je K = M / √L ₁ + L _2, kde L1 je vlastní indukčnost první cívky a L2 je vlastní indukčnost druhé cívky.

Dva indukčně vázané obvody jsou spojeny pomocí magnetického toku. Pokud je celý tok jednoho induktoru spojen nebo spojen, druhý induktor se nazývá dokonalá vazba. Během této situace lze K vyjádřit jako 1, což je krátká forma 100% vazby. Koeficient vazby bude vždy menší než jednota a maximální hodnota koeficientu vazby může být 1 nebo 100%.

Vzájemná indukčnost je vysoce závislá na koeficientu vazby mezi dvěma obvody indukčně vázaných cívek. Pokud je koeficient vazby vyšší, bude vzájemná indukčnost vyšší, na druhé straně, pokud je koeficient vazby na nižší hodnotě, což velmi sníží vzájemnou indukčnost ve vazebním obvodu. Vazební koeficient nemůže být záporné číslo a nemá žádné závislosti na směru proudu uvnitř cívek. Koeficient vazby závisí na materiálech jádra. V železných nebo feritových materiálech jádra může být koeficient vazby velmi vysoký, například 0,99, a pro vzduchové jádro může být až 0,4 až 0,8 v závislosti na prostoru mezi dvěma cívkami.

Induktor v sériové kombinaci

Induktory lze přidávat do série. Existují dva způsoby, jak zapojit induktory do série, pomocí Aiding Method nebo pomocí opoziční metody.

Na obrázku výše jsou zobrazeny dva typy sériových připojení. U prvního na levé straně jsou induktory zapojeny do série pomocí Aiding Method. V této metodě je proud protékající dvěma induktory ve stejném směru. Vzhledem k tomu, že proud teče stejným směrem, magnetické toky vlastní a vzájemné indukce skončí vzájemným spojením a sčítáním.

Proto lze celkovou indukčnost vypočítat pomocí níže uvedeného vzorce -

L _eq = L ₁ + L ₂ + ₂ M.

Kde, L _eq je celková ekvivalentní indukčnost a M je vzájemná indukčnost.

Pro pravý obrázek je zobrazeno připojení opozice. V takovém případě je tok proudu induktory v opačném směru. Proto lze celkovou indukčnost vypočítat pomocí následujícího vzorce, L _eq = L ₁ + L ₂ - ₂ M.

Kde, L _eq je celková ekvivalentní indukčnost a M je vzájemná indukčnost.

Induktory v paralelní kombinaci

Stejně jako kombinace sériových induktorů může být paralelní kombinace dvou induktorů dva typy, a to za použití pomocné metody a opoziční metody.

U pomocné metody, jak je vidět na levém obrázku, konvence tečky jasně ukazuje, že tok proudu přes induktory je ve stejném směru. Pro výpočet celkové indukčnosti může být velmi užitečný následující vzorec. V takovém případě umožňuje samoindukované elektromagnetické pole ve dvou cívkách vzájemně indukované emf.

L _eq = (L ₁ L ₂ - M ²) / (L ₁ + L ₂ + ₂ M)

U metody opozice jsou induktory připojeny paralelně s opačným směrem. V takovém případě vytváří vzájemná indukčnost napětí, které je v rozporu s EMF vyvolaným samy sebou. Ekvivalentní indukčnost paralelního obvodu lze vypočítat pomocí následujícího vzorce -

L _eq = (L ₁ L ₂ - M ²) / (L ₁ + L ₂ + ₂ M)

Aplikace induktoru

Jedním z nejlepších využití spojených induktorů je vytváření transformátorů. Transformátor používá spojené induktory omotané kolem železného nebo feritového jádra. Ideální transformátor má nulové ztráty a stoprocentní vazební koeficienty. Kromě transformátoru se v sepickém nebo zpětném převodníku používají také spojené induktory. To je vynikající volba pro izolaci primárního vstupu se sekundárním výstupem napájení pomocí připojeného induktoru nebo transformátorů.

Kromě toho se spojené cívky také používají k výrobě jedno nebo dvojitě laděného obvodu v rádiovém vysílacím nebo přijímacím obvodu