Какво е самоиндукция - прости думи

"Самоиндукцията спира растежа на напрежението в индуктивни вериги." Ако работата или хобито ви са свързани с електричество, сигурно сте чували подобни изявления. Всъщност това явление е присъщо на индуктивни вериги, както в явна форма, например намотки, така и в неявно, като параметри на бездомните кабели. В тази статия ще опишем с прости думи какво е самоиндукция и къде се използва.

дефиниция

Самоиндукция е появата в проводника на електромоторна сила (ЕРС), насочена в обратна посока спрямо напрежението на източника на енергия, когато тече ток. Освен това възниква в момента, в който силата на тока във веригата се променя. Променящият се електрически ток генерира променящо се магнитно поле, което от своя страна индуцира EMF в проводника.

Самоиндукция

Това е подобно на формулирането на закона за електромагнитната индукция на Фарадей, където пише:

Когато магнитен поток преминава през проводник, в последния се появява емф. Той е пропорционален на скоростта на промяна на магнитния поток (мат. Времева производна).

Това е:

E = dF / dt,

Където Е е ЕМП на самоиндукция, измерено във волтове, F е магнитният поток, мерната единица е Wb (Weber, тя също е равна на V / s)

индуктивност

Вече казахме, че самоиндукцията е присъща на индуктивните вериги, следователно ние считаме феномена на самоиндукцията, използвайки пример за индуктор.

индуктор

Индуктор е елемент, който е намотка от изолиран проводник. За да се увеличи индуктивността, броят на завоите се увеличава или вътре в бобината се поставя сърцевина от мек магнит или друг материал.

Единицата на индуктивност е Хенри (GN). Индуктивността характеризира колко силно проводникът противодейства на електрическия ток. Тъй като около всеки проводник се генерира магнитно поле, през което протича ток, и ако поставите проводника в променливо поле, в него ще се появи ток. На свой ред се добавят магнитните полета на всеки оборот на бобината. Тогава около намотката ще се появи силно магнитно поле, през което протича токът. Когато промените силата си в намотката, магнитният поток около нея също ще се промени.

Според закона на електромагнитната индукция на Фарадей, ако намотката е пробита от променлив магнитен поток, тогава в нея ще се появи ток и самоиндукция. Те ще възпрепятстват тока, протичащ в индуктивността от източника на енергия към товара. Наричат ​​се още извънредни токове на самоиндукция на ЕМП.

Формулата за ЕМП на самоиндукция върху индуктивността е:

Формула за самоиндукция на EMF

Тоест, колкото по-голяма е индуктивността и колкото повече и по-бързи се променят тока, толкова по-силен ще бъде ударът в емф.

С увеличаване на тока в намотката възниква ЕМП на самоиндукция, която е насочена срещу напрежението на източника на енергия, съответно увеличаването на тока ще се забави.Същото се случва при намаляване - самоиндукцията ще доведе до появата на ЕМП, който ще поддържа тока в намотката в същата посока като преди. От това следва, че напрежението в клемите на намотката ще бъде противоположно на полярността на източника на захранване.

На фигурата по-долу виждате, че когато включите / изключите индуктивната верига, токът не възниква рязко, а се променя постепенно. Това е посочено и от законите на превключването.

Постепенна промяна в тока

Друго определение на индуктивността е следното: магнитният поток е пропорционален на тока, но във формулата си индуктивността действа като коефициент на пропорционалност.

F = L * I

Трансформатор и взаимна индукция

Ако поставите две намотки в непосредствена близост, например, върху едно и също ядро, тогава ще се наблюдава явлението на взаимна индукция. Нека пропуснем променливия ток в първия, след това променливият му поток ще проникне в завоите на втория и EMF ще се появи на неговите клеми.

Трансформаторна бобина

Този EMF ще зависи от дължината на проводника, съответно от броя на завоите, както и от величината на магнитната пропускливост на средата. Ако те са поставени един до друг, ЕМП ще бъде нисък, а ако вземете сърцевина, направена от магнетично мека стомана, ЕМП ще бъде много по-голям. Всъщност така се подрежда трансформаторът.

Чудя се: това взаимно влияние на намотките една върху друга се нарича индуктивно свързване.

Полза и вреда

Ако разбирате теоретичната част, струва си да помислите къде на практика се прилага явлението самоиндукция. Разгледайте примерите на това, което виждаме в ежедневието и технологиите. Едно от най-полезните приложения е трансформатор, вече сме разгледали принципа на неговата работа. Сега в осветителните тела се използват все по-рядко, но по-рано ежедневни флуоресцентни тръби. Принципът на тяхната работа се основава на феномена на самоиндукцията. Можете да видите нейните диаграми по-долу.

Схема на флуоресцентна тръбна лампа

След прилагане на напрежение токът тече през веригата: фаза - индуктор - спирала - стартер - спирала - нула.

Или обратното (фаза и нула). След активиране на стартера контактите му се отварят дросел (намотка с голяма индуктивност) се стреми да поддържа ток в една и съща посока, индуцира ЕМП самоиндукция с голяма величина и лампите се запалват.

По подобен начин това явление се прилага за веригата на запалване на автомобил или мотоциклет, които работят на бензин. В тях в пролуката между индуктора и минуса (земята) е инсталиран механичен (прекъсвач) или полупроводников превключвател (транзистор в компютъра). Този ключ в момента, в който в цилиндъра трябва да се образува искра, която да запали горивото, разрушава веригата на захранване на бобината. Тогава енергията, запаметена в сърцевината на намотката, причинява увеличаване на емф на самоиндукция и напрежението върху електрода на свещта се увеличава, докато не се получи разрушаване на искрата или до изгаряне на бобината.

Запалване в колата

В захранващите устройства и аудио оборудване често е необходимо да премахнете излишния пулсации, шум или честота от сигнала. За това се използват филтри с различни конфигурации. Единият вариант е LC, LR филтри. Поради препятствието за нарастване на тока и съответно съпротивлението на променлив ток е възможно да се постигнат целите.

Видове филтри

Самоиндукционният ЕМП е вреден за контакти на превключватели, прекъсвачи, контакти, автомати и други неща. Може би сте забелязали, че когато издърпате щепсела на работеща прахосмукачка от контакта, светкавица вътре в нея много често се забелязва. Това е съпротивлението срещу промяна на тока в намотката (намотката на двигателя в този случай).

Искрящи контакти

При полупроводникови превключватели ситуацията е по-критична - дори малка индуктивност във веригата може да доведе до тяхното разпадане, когато се достигнат максималните стойности на Uke или Usi. За да ги защитят, са монтирани дръжки вериги, върху които се разсейва енергията на индуктивните изблици.

Snubber вериги

заключение

За да обобщим. Условията за появата на самоиндукция на ЕМП са: наличието на индуктивност във веригата и промяната на тока в товара. Това може да се случи както при работа, при промяна на режими или смущаващи влияния, така и при смяна на устройства.Това явление може да повреди контактите на релета и стартери, тъй като води до това искрене при отваряне на индуктивни вериги, например, електродвигатели. За да се намали отрицателното въздействие, по-голямата част от превключващото оборудване е снабдено с дъгови камери.

За полезни цели феноменът ЕМП се използва доста често - от филтър до гладки токови пулсации и честотен филтър в аудио оборудване, до трансформатори и бобини с високо напрежение за запалване в автомобилите.

И накрая, препоръчваме да гледате полезно видео по темата, в което кратко и подробно се обсъжда феноменът на самоиндукция:

Надяваме се, че сега ви е станало ясно какво е самоиндукция, как се проявява и къде може да се използва. Ако имате въпроси, попитайте ги в коментарите под статията!

Свързани материали:

(2 гласа)
Зареждането ...

Добавете коментар

Задължителните полета са маркирани *