Induktorin kytkentä

Edellisessä opetusohjelmassa aloimme ymmärtää induktorin ja se toimii, nyt on aika tutkia induktoreiden erilaisia ​​yhdistelmiä. Elektroniikassa induktorit ovat yleisimmin käytettyjä komponentteja kondensaattoreiden ja vastusten jälkeen, joita käytetään eri yhdistelmissä eri sovelluksiin. Olemme käyttäneet myös induktoria metallinilmaisimien rakentamiseen ja mittaaneet induktorin arvon eri tekniikoilla, kaikki linkit ovat alla:

• LC-mittari Arduinoa käyttäen: Induktanssin ja taajuuden mittaaminen
• Kuinka mitata induktorin tai kondensaattorin arvo oskilloskoopilla
• Yksinkertainen metallinilmaisimen piiri
• Arduino-metallinilmaisin

Mikä on kytketyt piirit?

Komponenttien yhdistelmät muodostavat yhdessä kytkettyjä piirejä. Kytketyn piirin tarkoitus on, että energiansiirto tapahtuu yhdestä toiseen, kun jompikumpi piireistä on jännitteinen. Elektroniikkapiirin pääkomponentit kytketään joko johtavasti tai sähkömagneettisesti.

Tässä opetusohjelmassa kuitenkin käsitellään sähkömagneettista kytkentää ja induktoreiden yhdistelmiä, kuten induktorit sarjassa tai rinnakkain.

Keskinäinen induktanssi

Edellisessä artikkelissa keskustelimme induktorin itseinduktanssista ja sen parametrista. Itseinduktanssiin liittyvän operaation aikana keskinäistä induktanssia ei tapahtunut.

Kun virranmuutosnopeus tapahtuu, kelan sisällä indusoidaan jännite. Mikä voidaan edelleen osoittaa käyttämällä seuraavaa kaavaa, jossa

V (t) on indusoitu jännite kelan sisällä, i Onko kelan läpi virtaava virta ja kelan induktanssi on L.

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

Yllä oleva ehto pätee vain itseinduktanssiin liittyvään piirielementtiin, jossa on kaksi liitintä. Tällöin järjestykseen ei oteta keskinäistä induktanssia.

Nyt, samalla skenaariossa, jos kaksi kelaa sijaitsee lähellä, induktiivinen kytkentä tapahtuu.

Yllä olevassa kuvassa on esitetty kaksi kelaa. Nämä kaksi kelaa ovat hyvin lähellä toisiaan. Kelan L1 läpi virtaavan virran i1 vuoksi indusoituu magneettivuo, joka sitten siirtyy toiseen kelaan L2.

Yllä olevassa kuvassa sama piiri on nyt kiedottu tiukasti ydinmateriaaliin niin, että kelat eivät voi liikkua. Koska materiaali on magneettinen ydin, sillä on läpäisevyys. Kaksi erillistä kelaa on nyt kytketty magneettisesti. Nyt on mielenkiintoista, että jos yksi keloista on virran muutosnopeuden edessä, toinen kela aiheuttaa jännitteen, joka on suoraan verrannollinen toisen kelan virranmuutosnopeuteen.

Siksi, kun jännitelähde V1 syötetään kelaan L1, virta i1 alkaa virrata L1: n läpi. Virranmuutosnopeus tuottaa vuon, joka virtaa magneettisen ytimen läpi ja tuottaa jännitteen kelaan L2. L1: n virranmuutosnopeus muuttaa myös vuon, joka voi edelleen manipuloida indusoitua jännitettä L2: ssa.

Indusoituneen jännitteen L2 voidaan laskea alla kaavaa-

V ₂ = M {di ₁ (t) / dt}

Yllä olevassa yhtälössä on tuntematon kokonaisuus. Se on M. Tämä johtuu siitä, että keskinäiset induktanssit ovat vastuussa keskenään indusoidusta jännitteestä kahdessa itsenäisessä piirissä. Tämä M, keskinäinen induktanssi on kertoimen suhteellisuus.

Sama ensimmäisen kelan L1 kohdalla, ensimmäisen kelan keskinäisestä induktanssista johtuva keskenään indusoitu jännite voi olla -

V ₂ = M {di ₂ (t) / dt}

Sama kuin induktanssi, myös keskinäinen induktanssi mitataan Henryssä. Keskinäisen induktanssin suurin arvo voi olla √L ₁ L ₂. Kun induktanssi indusoi jännitteen virranmuutosnopeudella, keskinäinen induktanssi indusoi myös jännitteen, jota kutsutaan keskinäiseksi jännitteeksi M (di / dt). Tämä keskinäinen jännite voi olla positiivinen tai negatiivinen, mikä on erittäin riippuvainen kelan fyysisestä rakenteesta ja virran suunnasta.

DOT-yleissopimus

Dot Convention on tärkeä väline määrittää napaisuus keskenään indusoituneen jännitteen. Kuten nimestä voi päätellä, ympyränmuotoinen pistemerkki on erityinen symboli, jota käytetään kahden kelan päässä keskenään kytketyissä piireissä. Tämä piste antaa myös tietoja käämitysrakenteesta magneettisen ytimensä ympärillä.

Yllä olevassa piirissä on esitetty kaksi keskenään kytkettyä induktoria. Näillä kahdella induktorilla on L1- ja L2-induktanssit.

Jännitteet V1 ja V2 kehitetään induktoreiden yli johtuen virrasta, joka tulee pisteviivojen induktoreihin. Oletamalla, että näiden kahden induktorin keskinäinen induktanssi on M, indusoitu jännite voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

Ensimmäisen induktorin L1 indusoitu jännite on -

V ₁ = L ₁ (di ₁ / dt) ± M (di ₂ / dt)

Samaa kaavaa voidaan käyttää toisen induktorin indusoidun jännitteen laskemiseen, V ₂ = L ₂ (di ₂ / dt) ± M (di ₁ / dt)

Siksi piiri sisältää kahden tyyppistä indusoitua jännitettä, itseinduktanssista johtuvan indusoidun jännitteen ja keskinäisestä induktanssista johtuvan keskenään indusoidun jännitteen. Itseinduktanssista riippuva indusoitu jännite lasketaan käyttämällä kaavaa V = L (di / dt), joka on positiivinen, mutta keskenään indusoitu jännite voi olla negatiivinen tai positiivinen käämityksen rakenteesta sekä virran virtauksesta riippuen. Pisteen käyttö on tärkeä parametri tämän keskenään indusoidun jännitteen napaisuuden määrittämiseksi.

Yhdistetyssä piirissä, jossa kaksi päätelaitetta kuuluvat kahteen eri kelaan ja jotka on merkitty identtisesti pisteillä, niin saman virran suunnalle, joka on suhteessa samoihin liittimiin, itsensä ja keskinäisen induktion magneettivuo kussakin kelassa summautuu yhteen.

Kytkentäkerroin

Induktorikytkentäkerroin on tärkeä parametri kytketyille piireille induktiivisesti kytkettyjen kelojen välisen kytkennän määrän määrittämiseksi. Kerroin kytkentä ilmaistaan kirjaimella K.

Kytkentäkertoimen kaava on K = M / √L ₁ + L _2, jossa L1 on ensimmäisen kelan itseinduktanssi ja L2 on toisen kelan itseinduktanssi.

Kaksi induktiivisesti kytkettyä piiriä on kytketty magneettivuon avulla. Jos yhden induktorin koko virtaus on kytketty tai kytketty, toista induktoria kutsutaan täydelliseksi kytkennäksi. Tämän tilanteen aikana K voidaan ilmaista yhdellä, joka on 100%: n kytkentän lyhyt muoto. Kytkentäkerroin on aina pienempi kuin yhtenäisyys ja kytkentäkertoimen maksimiarvo voi olla 1 tai 100%.

Keskinäinen induktanssi on erittäin luotettava kahden induktiivisesti kytketyn kelapiirin väliseen kytkentäkertoimeen. Jos kytkentäkerroin on suurempi, niin keskinäinen induktanssi on suurempi, toisella puolella, jos kytkentäkerroin on pienemmällä määrällä, mikä vähentää voimakkaasti keskinäistä induktanssia kytkentäpiirissä. Kytkentäkerroin ei voi olla negatiivinen luku, eikä sillä ole riippuvuutta kelojen sisäisen virran suunnasta. Kytkentäkerroin riippuu ydinmateriaaleista. Rauta- tai ferriittisydämateriaaleissa kytkentäkerroin voi olla hyvin korkea, kuten 0,99, ja ilmansydämelle se voi olla niinkin alhainen kuin 0,4-0,8 riippuen kahden kelan välisestä tilasta.

Induktori sarjayhdistelmässä

Induktorit voidaan lisätä yhteen sarjaan. On kaksi tapaa liittää induktorit sarjaan käyttämällä Aiding Methodia tai Opposition Methodia.

Yllä olevassa kuvassa on esitetty kahden tyyppisiä sarjayhteyksiä. Ensimmäisessä vasemmalla puolella induktorit on kytketty sarjaan Aiding Method -menetelmällä. Tässä menetelmässä kahden induktorin läpi kulkeva virta on samassa suunnassa. Kun virta kulkee samaan suuntaan, itsensä ja keskinäisen induktion magneettivuot yhdistyvät toisiinsa ja yhteen.

Siksi kokonaisinduktanssi voidaan laskea käyttämällä seuraavaa kaavaa:

L _ekv = L ₁ + L ₂ + 2M

Missä L _eq on kokonaisekvivalenttinen induktanssi ja M on keskinäinen induktanssi.

Oikean kuvan kohdalla näkyy Opposition Connection. Tällöin induktoreiden läpi kulkeva virta kulkee vastakkaiseen suuntaan. Siksi kokonaisinduktanssi voidaan laskea käyttämällä seuraavaa kaavaa, L _ekv = L ₁ + L ₂ - 2M

Missä L _eq on kokonaisekvivalenttinen induktanssi ja M on keskinäinen induktanssi.

Induktorit rinnakkaisyhdistelmässä

Kahden induktorin rinnakkaisyhdistelmä voi olla sama kuin sarjainduktoriyhdistelmä, käyttämällä apumenetelmää ja käyttämällä oppositiomenetelmää.

Sillä Rikokseen menetelmä, kuten nähdään vasemmalla kuvan piste sopimus selvästi osoittaa, että virtaa läpi induktorit on samaan suuntaan. Kokonaisinduktanssin laskemiseksi alla olevasta kaavasta voi olla apua. Tällaisessa tapauksessa itsensä aiheuttama sähkömagneettinen kenttä kahdessa kelassa sallii keskenään indusoidun emf: n.

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

Sillä vastustus menetelmä, induktorit on kytketty rinnan vastakkaiseen suuntaan toisiinsa nähden. Tällaisessa tapauksessa keskinäinen induktanssi luo jännitteen, joka vastustaa itse aiheuttamaa EMF: ää. Rinnakkaispiirin ekvivalenttinen induktanssi voidaan laskea seuraavalla kaavalla

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

Induktorin sovellukset

Yksi parhaista kytkettyjen induktoreiden käytöstä on muuntajien luominen . Muuntaja käyttää kytkettyjä induktoreita, jotka on kiedottu rauta- tai ferriittisydämen ympärille. Ihanteellisella muuntajalla on nollatappio ja sataprosenttiset kytkentäkertoimet. Muita kuin muuntajia, kytkettyjä induktoreita käytetään myös sepic- tai flyback-muuntimissa. Tämä on erinomainen valinta eristää ensisijainen tulo virtalähteen toissijaisella lähdöllä käyttämällä kytkettyjä induktoreita tai muuntajia.

Sen lisäksi kytkettyjä induktoreita käytetään myös yhden tai kahden viritetyn piirin tekemiseen radiolähetys- tai vastaanottopiirissä