Co je to vlastní indukce - jednoduchá slova
Definice
Vlastní indukce je výskyt vodivé síly elektromagnetické síly (EMF) namířené v opačném směru vzhledem k napětí zdroje energie, když proud teče. Navíc vzniká v okamžiku, kdy se mění proudová síla v obvodu. Měnící se elektrický proud vytváří měnící se magnetické pole, které zase indukuje EMF ve vodiči.
Toto je podobné formulaci zákona elektromagnetické indukce Faraday, kde to říká:
Když magnetický tok prochází dirigentem, objeví se v něm emf. Je úměrná rychlosti změny magnetického toku (mat. Časová derivace).
To je:
E = dF / dt,
Kde E je samoindukční EMF, měřeno ve voltech, F je magnetický tok, měrnou jednotkou je Wb (Weber, je roven V / s)
Indukčnost
Již jsme řekli, že se indukce indukuje vlastní indukcí, proto považujeme jev indukce pomocí příkladu induktoru.
Induktor je prvek, který je cívkou izolovaného vodiče. Pro zvýšení indukčnosti se zvýší počet závitů nebo se uvnitř cívky umístí jádro z měkkého magnetického nebo jiného materiálu.
Jednotkou indukčnosti je Henry (GN). Indukčnost charakterizuje, jak silně dirigent působí proti elektrickému proudu. Protože kolem každého vodiče je generováno magnetické pole, kterým proud protéká, a pokud umístíte vodič do střídavého pole, objeví se v něm proud. Na druhé straně jsou přidána magnetická pole každé cívky. Potom se kolem cívky, kterou proud protéká, objeví silné magnetické pole. Při změně síly v cívce se také změní magnetický tok kolem ní.
Podle zákona Faradayovy elektromagnetické indukce, je-li cívka propíchnuta střídavým magnetickým tokem, objeví se v ní proudová a indukční EMF. Budou bránit proudu proudícímu v indukčnosti ze zdroje energie do zátěže. Také se nazývají nadprůměrné indukce EMF.
Vzorec pro self-indukční EMF na indukčnosti je:
To znamená, že čím větší indukčnost a čím rychleji se aktuální změny, tím silnější bude nárůst emf.
Se zvyšujícím se proudem v cívce dochází k EMF vlastní indukce, která je namířena proti napětí zdroje energie, přírůstek proudu se zpomalí.Totéž se stane, když klesá - samoindukce povede ke vzniku EMF, který udržuje proud ve cívce ve stejném směru jako předtím. Z toho vyplývá, že napětí na svorkách cívky bude opačné vůči polaritě zdroje energie.
Na obrázku níže vidíte, že když zapnete / vypnete indukční obvod, proud prudce nevznikne, ale mění se postupně. Toto je také naznačeno zákony přepínání.
Další definice indukčnosti je následující: magnetický tok je úměrný proudu, ale ve svém vzorci indukčnost působí jako koeficient proporcionality.
F = L * I
Transformátor a vzájemná indukce
Pokud umístíte dvě cívky do těsné blízkosti, například na stejné jádro, bude pozorován jev vzájemné indukce. Nejprve přeskočíme střídavý proud, potom jeho střídavý tok pronikne do zatáček druhého a na jeho terminálech se objeví EMF.
Tento EMF bude záviset na délce drátu, respektive na počtu závitů, jakož i na velikosti magnetické propustnosti média. Pokud jsou jednoduše umístěny vedle sebe, bude EMF nízká a pokud vezmete jádro z magneticky měkké oceli, bude EMF mnohem větší. Ve skutečnosti je takto uspořádán transformátor.
Zajímavé: tento vzájemný vliv cívek na sebe se nazývá induktivní vazba.
Přínos a újma
Pokud rozumíte teoretické části, stojí za zvážení, kde je v praxi uplatněn jev indukce. Zvažte příklady toho, co vidíme v každodenním životě a technologii. Jednou z nejužitečnějších aplikací je transformátor, již jsme uvažovali o principu jeho fungování. Nyní se ve svítidlech používalo stále méně běžných, ale dříve zářivkových trubic. Princip jejich práce je založen na fenoménu sebevědomí. Níže můžete vidět její schémata.
Po přivedení napětí proud protéká obvodem: fáze - induktor - spirála - startér - spirála - nula.
Nebo naopak (fáze a nula). Po aktivaci startéru se jeho kontakty otevřou škrticí klapka (cívka s velkou indukčností) usiluje o udržení proudu ve stejném směru, indukuje EMF s velkou magnitudou a žárovky jsou zapáleny.
Podobně se tento jev vztahuje na zapalovací okruh automobilu nebo motocyklu, který běží na benzín. V nich je v mezeře mezi induktorem a mínusem (zem) instalován mechanický (přerušovač) nebo polovodičový spínač (tranzistor v počítači). Tento klíč v okamžiku, kdy by se ve válci měla vytvořit jiskra, aby zapálil palivo, přerušuje obvod napájení cívky. Potom energie uložená v jádru cívky způsobí zvýšení emf sebeindukce a napětí na elektrodě svíčky se zvyšuje, dokud nedojde k rozbití jiskřiště, nebo dokud cívka nevyhoří.
V napájecích zdrojích a zvukových zařízeních je často nutné ze signálu odstranit nadměrné zvlnění, šum nebo frekvenci. K tomu se používají filtry různých konfigurací. Jednou z možností jsou filtry LC, LR. Vzhledem k překážce růstu proudu a odporu střídavého proudu je možné těchto cílů dosáhnout.
Samoindukční EMF je škodlivý pro kontakty spínačů, jističů, zásuvek, automatů a dalších věcí. Možná jste si všimli, že když vytáhnete zástrčku pracovního vysavače ze zásuvky, je uvnitř blesku často patrný záblesk. To je odpor vůči změně proudu v cívce (v tomto případě vinutí motoru).
U polovodičových spínačů je situace kritičtější - i malá indukčnost v obvodu může vést k jejich zhroucení, když jsou dosaženy vrcholné hodnoty Uke nebo Usi. K jejich ochraně jsou instalovány snubovací obvody, na kterých je rozptýlena energie indukčních dávek.
Závěr
Shrnout. Podmínky pro vznik samoindukce EMF jsou: přítomnost indukčnosti v obvodu a změna proudu v zátěži. K tomu může dojít jak při provozu, při změně režimů nebo rušivých vlivů, tak při přepínání zařízení.Tento jev může poškodit kontakty relé a spouštěčů, jak to vede arcing při otevírání indukčních obvodů, například elektrických motorů. Aby se snížil negativní dopad, je většina spínacího zařízení vybavena obloukovými komorami.
Pro užitečné účely je fenomén EMF používán poměrně často, od filtru po vlnky hladkého proudu a frekvenční filtr ve zvukových zařízeních, po transformátory a vysokonapěťové zapalovací cívky v automobilech.
Nakonec doporučujeme sledovat užitečné video na toto téma, které stručně a podrobně rozebírá jev samoindukce:
Doufáme, že se vám nyní ukázalo, co je to vlastní indukce, jak se projevuje a kde ji lze použít. Pokud máte nějaké dotazy, zeptejte se jich v komentářích pod článkem!
Související materiály:
Načítám ...
