Ce este autoinducția - cuvinte simple
Definiție
Auto-inducția este apariția în conductorul unei forțe electromotoare (EMF) direcționată în direcția opusă în raport cu tensiunea sursei de energie la curgerea curentului. Mai mult, apare în momentul în care se modifică puterea curentă din circuit. Un curent electric în schimbare generează un câmp magnetic în schimbare, care la rândul său induce un EMF în conductor.
Aceasta este similară cu formularea legii inducției electromagnetice a Faraday, unde se spune:
Când un flux magnetic trece printr-un conductor, în acesta din urmă apare un emf. Este proporțional cu viteza de schimbare a fluxului magnetic (mat. Derivat de timp).
adică:
E = dF / dt,
În cazul în care E este EMF de auto-inducție, măsurat în volți, F este fluxul magnetic, unitatea de măsură este Wb (Weber, este de asemenea egală cu V / s)
Inductanţă
Am spus deja că auto-inducția este inerentă circuitelor inductive, prin urmare, considerăm fenomenul de autoinducție folosind un exemplu de inductor.
Un inductor este un element care este o bobină a unui conductor izolat. Pentru a crește inductanța, numărul de rotații este crescut sau un miez de magnetice moi sau alt material este plasat în interiorul serpentinei.
Unitatea inductanței este Henry (GN). Inductanța caracterizează cât de puternic conductorul contracarează curentul electric. Întrucât un câmp magnetic este generat în jurul fiecărui conductor prin care curge curent și dacă plasați conductorul într-un câmp alternativ, va apărea un curent în el. La rândul lor, se adaugă câmpurile magnetice ale fiecărei viraje ale bobinei. Apoi va apărea un câmp magnetic puternic în jurul bobinei prin care curge curentul. Atunci când își schimbă rezistența în bobină, fluxul magnetic din jurul acesteia se va schimba și el.
Conform legii inducției electromagnetice a lui Faraday, dacă bobina este străpunsă de un flux magnetic alternativ, atunci va apărea un curent EMF și auto-inducție. Acestea vor împiedica curentul care curge în inductanță de la sursa de alimentare la sarcină. Ele sunt, de asemenea, numite extracurente ale auto-inducției EMF.
Formula pentru EMF de auto-inducție pe inductanță este:
Adică, cu cât este mai mare inductanța și cu cât schimbările curente sunt mai mari și mai rapide, cu atât va fi mai puternică creșterea în EMF.
Odată cu creșterea curentului în bobină, apare un EMF de auto-inducție, care este îndreptat împotriva tensiunii sursei de alimentare, respectiv creșterea curentului va încetini.Același lucru se întâmplă la scădere - autoinducția va duce la apariția unui EMF, care va menține curentul în bobină în aceeași direcție ca înainte. Rezultă că tensiunea la bornele bobinei va fi opusă polarității sursei de alimentare.
În figura de mai jos, vedeți că atunci când porniți / opriți circuitul inductiv, curentul nu apare brusc, ci se schimbă treptat. Acest lucru este indicat și de legile comutării.
O altă definiție a inductanței este următoarea: fluxul magnetic este proporțional cu curentul, dar în formula sa inductanța acționează ca un coeficient de proporționalitate.
F = L * I
Transformator și inducție reciprocă
Dacă așezați două bobine în apropiere, de exemplu, pe același miez, atunci se va observa fenomenul de inducție reciprocă. Să sărim peste curent alternativ în primul, apoi fluxul său alternativ va pătrunde în viraje al doilea și EMF va apărea pe bornele sale.
Acest EMF va depinde de lungimea firului, respectiv de numărul de rotații, precum și de mărimea permeabilității magnetice a mediului. Dacă sunt pur și simplu așezate unul lângă celălalt, EMF va fi scăzut, iar dacă luați un miez din oțel moale magnetic, EMF va fi mult mai mare. De fapt, așa este aranjat transformatorul.
Interesant: această influență reciprocă a bobinelor unul asupra celuilalt se numește cuplaj inductiv.
Beneficiu și rău
Dacă înțelegeți partea teoretică, merită să luați în considerare unde se aplică în practică fenomenul de autoinducție. Luați în considerare exemplele a ceea ce vedem în viața de zi cu zi și în tehnologie. Una dintre cele mai utile aplicații este un transformator, am considerat deja principiul funcționării sale. Acum, din ce în ce mai puțin obișnuite, dar anterior, zilnic, tuburile fluorescente erau folosite în corpurile de iluminat. Principiul muncii lor se bazează pe fenomenul de autoinducție. Puteți vedea diagramele ei mai jos.
După aplicarea tensiunii, curentul curge prin circuit: fază - inductor - spirală - demaror - spirală - zero.
Sau invers (faza și zero). După activarea demarorului, contactele sale se deschid apoi regulator (o bobină cu o inductanță mare) încearcă să mențină curentul în aceeași direcție, induce un EMF de auto-inducție de mărime mare și lămpile sunt aprinse.
În mod similar, acest fenomen se aplică circuitului de aprindere al unei mașini sau motociclete care circulă cu benzină. În ele este instalat un întrerupător mecanic (chopper) sau semiconductor (tranzistor în computer) în golul dintre inductor și minus (masă). Această cheie, în momentul în care ar trebui să se formeze o scânteie în cilindru pentru a aprinde combustibilul, rupe circuitul de alimentare a bobinei. Apoi, energia stocată în miezul bobinei determină o creștere a emf de auto-inducție și tensiunea de pe electrodul lumânării crește până când se produce o defecțiune a scântei sau până la arderea bobinei.
În sursele de alimentare și echipamentele audio, este deseori necesar să eliminați excesul de ondulare, zgomot sau frecvență din semnal. Pentru aceasta se folosesc filtre de diferite configurații. O opțiune sunt filtrele LC, LR. Datorită obstacolului în calea creșterii curentului și respectiv al rezistenței curentului alternativ, este posibil să atingem obiectivele.
Auto-inducția EMF este dăunătoare contactelor întrerupătoarelor, întreruptoarelor, prizelor, mașinilor automate și a altor lucruri. Este posibil să fi observat că atunci când trageți ștecherul unui aspirator de lucru din priză, este foarte des observat un bliț în interiorul acestuia. Aceasta este rezistența la schimbarea curentului în bobină (înfășurarea motorului în acest caz).
La comutatoarele cu semiconductor, situația este mai critică - chiar și o mică inductanță în circuit poate duce la defalcarea lor atunci când se ating valorile de vârf ale Uke sau Usi. Pentru a le proteja, sunt instalate circuite de tip snubber, pe care se disipează energia izbucnirilor inductive.
Concluzie
A rezuma. Condițiile pentru apariția auto-inducției EMF sunt: prezența inductanței în circuit și modificarea curentului în sarcină. Acest lucru poate apărea atât în timpul funcționării, la schimbarea modurilor sau a influențelor perturbatoare, cât și la comutarea dispozitivelor.Acest fenomen poate deteriora contactele releelor și starterelor, deoarece duce la arc electric la deschiderea circuitelor inductive, de exemplu, motoare electrice. Pentru a reduce impactul negativ, majoritatea echipamentelor de comutare sunt echipate cu camere arcuite.
În scopuri utile, fenomenul EMF este folosit destul de des, de la un filtru la ondulările de curent curente și un filtru de frecvență în echipamentele audio, la transformatoare și bobine de aprindere de înaltă tensiune în mașini.
În sfârșit, vă recomandăm să vizionați un videoclip util pe această temă, care discută pe scurt și în detaliu fenomenul de autoinducție:
Sperăm că acum v-a devenit clar care este autoinducția, cum se manifestă și unde poate fi folosită. Dacă aveți întrebări, întrebați-le în comentariile de sub articol!
Materiale conexe:
Se încarcă...
