Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Индуктивность. Катушка индуктивности





Индуктивность – идеальный двухполюсный элемент, в котором накапливается энергия магнитного поля (рисунок 5). Введение в теоретическое рассмотрение индуктивности позволяет описывать процессы, связанные с возникновением магнитного потока в каком-либо участке цепи, например при протекании тока по проводу катушки индуктивности.

 

 

Рисунок 5

 

Простейший вариант катушки индуктивности – изолированный провод, намотанный на каркас (сердечник), который изготавливают из диэлектрика или ферромагнитного материала. Протекающий по катушке индуктивности ток i связан с полным магнитным потоком, или (другое именование) с потокосцеплением самоиндукции y, следующим соотношением:

 

y = Li.

Эта формула записана при таком выборе направления отсчета тока и магнитного потока, при котором знаки тока и потокосцепления одинаковы. Следовательно, L > 0. Параметр (коэффициент) L называется, как и сам элемент, индуктивностью. Коэффициент L для линейной индуктивности не зависит от тока или потокосцепления. В дальнейшем рассматриваются только линейные и не зависящие от времени индуктивности.

Изменение тока во времени влечет изменение полного магнитного потока, пронизывающего витки катушки индуктивности. Согласно закону электромагнитной индукции изменяющийся магнитный поток возбуждает вихревое электрическое поле, и на выводах катушки индуктивности (а значит, и на полюсах индуктивности) появляется электродвижущая сила самоиндукции:

е = – dy/dt.

ЭДС самоиндукции противодействует изменению потокосцепления, а, следовательно, и тока в индуктивности. При совпадающих условных положительных направлениях i и е это «противодействие» учитывается знаком «минус» в формуле. Напряжение на индуктивности и при указанных на рисунке 5 опорных направлениях равно – е и в случае линейной и неизменной во времени индуктивности пропорционально скорости изменения протекающего через индуктивность тока i. Связь тока и напряжения на индуктивности выражается формулами:



 

 

В реальных цепях недопустимы мгновенные изменения магнитного потока, и это означает, что ток, протекающий через неизменную во времени индуктивность, является непрерывной функцией – он не может меняться скачком.

Единица измерения индуктивности – генри. Сокращенное обозначение – Гн (в России) или Н (международное обозначение).

Чтобы реализовать требуемую индуктивность, в цепь включают подходящую катушку индуктивности. Предположим, что катушку индуктивности изготовили, намотав w витков изолированного провода на магнитопроводящий сердечник, или магнитопровод, характеризуемый относительной магнитной проницаемостью m. (При необходимости на схемах указывают наличие магнитопроводящего сердечника в катушке индуктивности; пример приведен на рисунке 6, а.) Индуктивность катушки с сердечником вычисляют по формуле

 

L = mm 0 Sw 2/ l,

 

в которой: m0 = 4p 10 -7 Гн/м – магнитная постоянная, S — площадь поперечного сечения сердечника, l – средняя длина сердечника. Эта формула годится и для тороидальной (рисунок 6, б), и для цилиндрической (рисунок 6, в) катушки при условии, что длина цилиндра в 3-4 раза больше диаметра поперечного сечения цилиндра.

Рисунок 6

 

При описании электрических свойств катушки индуктивности бывает недостаточно учитывать только индуктивность L. Часто приходится считаться с потерями в проводе. Поэтому последовательно с индуктивностью L в схему замещения катушки индуктивности включают сопротивление потерь r0 (рисунок 7, а). Его приходится учитывать, если на рабочей частоте нарушается неравенство 2pfL >> r0. Такое может случиться еще на относительно низких частотах, например, при наматывании катушки длинным и тонким проводом.

Рисунок 7

 

При вычислении сопротивления потерь r0 надо иметь в виду, что оно отличается от сопротивления постоянному току вследствие поверхностного эффекта, или скин-эффекта, – неравномерного распределения переменного тока по поперечному сечению проводника. Из-за скин-эффекта плотность тока оказывается максимальной вблизи поверхности и минимальной на оси провода. Чем выше частота колебаний, тем сильнее эта неравномерность выражена – на очень высоких частотах ток в основном течет в тонком поверхностном слое (в скин-слое). В результате уменьшается эффективная площадь поперечного сечения провода. Известно, что с ростом частоты сопротивление провода увеличивается пропорционально корню квадратному частоты. Неравномерность распределения тока в проводе катушки дополнительно усиливается за счет того, что он свернут в виток и около него расположены другие витки (проявляется эффект близости).

На высоких частотах начинают заметно проявляться токи смещения, замыкающиеся между витками катушки. Для их учета в схему замещения вводят емкость С0, подключая ее параллельно индуктивности и сопротивлению (рисунок 7, б).

 





Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 599; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.003 сек.