Τι είναι η αυτο-επαγωγή - απλές λέξεις
Ορισμός
Αυτοδιέγερση είναι η εμφάνιση στον αγωγό μιας ηλεκτροκινητικής δύναμης (EMF) που κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση σε σχέση με την τάση της πηγής ισχύος όταν ρέει το ρεύμα. Επιπλέον, προκύπτει τη στιγμή που αλλάζει η ισχύς ρεύματος στο κύκλωμα. Ένα μεταβαλλόμενο ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργεί ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί ένα EMF στον αγωγό.
Αυτό είναι παρόμοιο με τη διατύπωση του νόμου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday, όπου λέει:
Όταν μια μαγνητική ροή διέρχεται από έναν αγωγό, εμφανίζεται ένα emf στον τελευταίο. Είναι ανάλογο με τον ρυθμό μεταβολής της μαγνητικής ροής (mat. Time παράγωγο).
Δηλαδή:
E = dF / dt,
Όπου το E είναι το EMF αυτοπαραγωγής, μετρούμενο σε βολτ, το F είναι η μαγνητική ροή, η μονάδα μέτρησης είναι Wb (Weber, είναι επίσης ίση με V / s)
Επαγωγή
Έχουμε ήδη πει ότι η αυτο-επαγωγή είναι εγγενής στα επαγωγικά κυκλώματα, επομένως, θεωρούμε το φαινόμενο της αυτο-επαγωγής χρησιμοποιώντας ένα παράδειγμα ενός επαγωγέα.
Ένας επαγωγέας είναι ένα στοιχείο που είναι ένα πηνίο ενός μονωμένου αγωγού. Για να αυξηθεί η αυτεπαγωγή, αυξάνεται ο αριθμός των στροφών ή ένας πυρήνας μαλακού μαγνητικού ή άλλου υλικού τοποθετείται μέσα στο πηνίο.
Η μονάδα αυτεπαγωγής είναι ο Henry (GN). Η επαγωγή χαρακτηρίζει πόσο έντονα ο αγωγός αντισταθμίζει το ηλεκτρικό ρεύμα. Δεδομένου ότι δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από κάθε αγωγό μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα και εάν τοποθετήσετε τον αγωγό σε ένα εναλλασσόμενο πεδίο, θα εμφανιστεί ένα ρεύμα σε αυτό. Με τη σειρά τους, προστίθενται τα μαγνητικά πεδία κάθε στροφής. Στη συνέχεια θα εμφανιστεί ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο γύρω από το πηνίο μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα. Κατά την αλλαγή της αντοχής του στο πηνίο, η μαγνητική ροή γύρω από αυτό θα αλλάξει επίσης.
Σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday, εάν το πηνίο τρυπηθεί από μια εναλλασσόμενη μαγνητική ροή, τότε θα εμφανιστεί ένα ρεύμα και αυτο-επαγωγή EMF σε αυτό. Θα εμποδίσουν το ρεύμα που ρέει στην επαγωγή από την πηγή ισχύος στο φορτίο. Ονομάζονται επίσης extracurrents EMF αυτοδιέγερσης.
Ο τύπος για το EMF αυτοεπαγωγής για την επαγωγή είναι:
Δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η αυτεπαγωγή, και όσο πιο γρήγορα και πιο γρήγορα οι τρέχουσες αλλαγές, τόσο ισχυρότερη θα είναι η αύξηση του emf.
Με το αυξανόμενο ρεύμα στο πηνίο, εμφανίζεται ένα EMF αυτο-επαγωγής, το οποίο στρέφεται έναντι της τάσης της πηγής ισχύος, αντίστοιχα, η αύξηση του ρεύματος θα επιβραδυνθεί.Το ίδιο συμβαίνει όταν μειώνεται - η αυτο-επαγωγή θα οδηγήσει στην εμφάνιση ενός EMF, το οποίο θα διατηρήσει το ρεύμα στο πηνίο στην ίδια κατεύθυνση με πριν. Επομένως, η τάση στους ακροδέκτες του πηνίου θα είναι αντίθετη από την πολικότητα της πηγής ισχύος.
Στο παρακάτω σχήμα, βλέπετε ότι όταν ενεργοποιείτε / απενεργοποιείτε το επαγωγικό κύκλωμα, το ρεύμα δεν προκύπτει απότομα, αλλά αλλάζει σταδιακά. Αυτό υποδηλώνεται επίσης από τους νόμους της αλλαγής.
Ένας άλλος ορισμός της επαγωγής είναι ως εξής: η μαγνητική ροή είναι ανάλογη με το ρεύμα, αλλά στον τύπο του η επαγωγή λειτουργεί ως συντελεστής αναλογικότητας.
F = L * Ι
Μετασχηματιστής και αμοιβαία επαγωγή
Εάν τοποθετήσετε δύο πηνία σε κοντινή απόσταση, για παράδειγμα, στον ίδιο πυρήνα, τότε θα παρατηρηθεί το φαινόμενο της αμοιβαίας επαγωγής. Ας παραλείψουμε το εναλλασσόμενο ρεύμα στο πρώτο, τότε η εναλλασσόμενη ροή του θα διεισδύσει στις στροφές του δεύτερου και το EMF θα εμφανιστεί στους ακροδέκτες του.
Αυτό το EMF θα εξαρτηθεί από το μήκος του σύρματος, αντίστοιχα, από τον αριθμό των στροφών, καθώς και από το μέγεθος της μαγνητικής διαπερατότητας του μέσου. Εάν τοποθετηθούν απλά το ένα δίπλα στο άλλο, το EMF θα είναι χαμηλό και αν πάρετε έναν πυρήνα από μαγνητικά μαλακό χάλυβα, το EMF θα είναι πολύ μεγαλύτερο. Στην πραγματικότητα, έτσι είναι τοποθετημένος ο μετασχηματιστής.
Ενδιαφέρον: Αυτή η αμοιβαία επίδραση των πηνίων μεταξύ τους ονομάζεται επαγωγική σύζευξη.
Οφέλη και βλάβη
Εάν καταλαβαίνετε το θεωρητικό μέρος, αξίζει να εξετάσετε πού εφαρμόζεται στην πράξη το φαινόμενο της αυτο-επαγωγής. Σκεφτείτε τα παραδείγματα αυτού που βλέπουμε στην καθημερινή ζωή και την τεχνολογία. Μία από τις πιο χρήσιμες εφαρμογές είναι ένας μετασχηματιστής, έχουμε ήδη εξετάσει την αρχή της λειτουργίας του. Τώρα λιγότερο και λιγότερο συνηθισμένοι, αλλά στο παρελθόν καθημερινά χρησιμοποιούσαν σωλήνες φθορισμού σε φωτιστικά. Η αρχή της δουλειάς τους βασίζεται στο φαινόμενο της αυτο-επαγωγής. Μπορείτε να δείτε τα διαγράμματά της παρακάτω.
Μετά την εφαρμογή τάσης, το ρεύμα ρέει μέσω του κυκλώματος: φάση - επαγωγέας - σπειροειδής - εκκινητής - σπειροειδής - μηδέν.
Ή το αντίστροφο (φάση και μηδέν). Αφού ενεργοποιηθεί η μίζα, τότε ανοίγουν οι επαφές της γκάζι (ένα πηνίο με μεγάλη αυτεπαγωγή) επιδιώκει να διατηρήσει το ρεύμα στην ίδια κατεύθυνση, προκαλεί αυτο-επαγωγή EMF μεγάλου μεγέθους και οι λαμπτήρες ανάβουν.
Ομοίως, αυτό το φαινόμενο ισχύει για το κύκλωμα ανάφλεξης ενός αυτοκινήτου ή μοτοσικλέτας που λειτουργεί με βενζίνη. Σε αυτά, ένας μηχανικός διακόπτης (διακόπτης) ή ημιαγωγός (τρανζίστορ στον υπολογιστή) είναι εγκατεστημένος στο κενό μεταξύ του επαγωγέα και του μείον (γείωση). Αυτό το κλειδί, τη στιγμή που ένας σπινθήρας πρέπει να σχηματιστεί στον κύλινδρο για να ανάψει το καύσιμο, σπάει το κύκλωμα τροφοδοσίας του πηνίου. Στη συνέχεια, η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στον πυρήνα του πηνίου προκαλεί αύξηση του emf της αυτο-επαγωγής και η τάση στο ηλεκτρόδιο του κεριού αυξάνεται έως ότου εμφανιστεί μια διάσπαση του κενού σπινθήρα, ή έως ότου το πηνίο καεί.
Στα τροφοδοτικά και στον εξοπλισμό ήχου, είναι συχνά απαραίτητο να αφαιρέσετε το υπερβολικό κυματισμό, τον θόρυβο ή τη συχνότητα από το σήμα. Για αυτό, χρησιμοποιούνται φίλτρα διαφορετικών διαμορφώσεων. Μια επιλογή είναι τα φίλτρα LC, LR. Λόγω του εμποδίου στην αύξηση του ρεύματος και την αντίσταση του εναλλασσόμενου ρεύματος, αντίστοιχα, είναι δυνατόν να επιτευχθούν οι στόχοι.
Η αυτόματη επαγωγή EMF είναι επιβλαβής για τις επαφές διακοπτών, διακοπτών, πριζών, αυτόματων μηχανών και άλλων πραγμάτων. Μπορεί να έχετε παρατηρήσει ότι όταν τραβάτε το βύσμα μιας ηλεκτρικής σκούπας από την πρίζα, ένα φλας μέσα του είναι πολύ συχνά αισθητό. Αυτή είναι η αντίσταση στην αλλαγή ρεύματος στο πηνίο (τύλιγμα κινητήρα σε αυτή την περίπτωση).
Σε διακόπτες ημιαγωγών, η κατάσταση είναι πιο κρίσιμη - ακόμη και μια μικρή αυτεπαγωγή στο κύκλωμα μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη τους όταν επιτευχθούν οι τιμές αιχμής των Uke ή Usi. Για την προστασία τους, εγκαθίστανται κυκλώματα ψαλιδιού, στα οποία καταστρέφεται η ενέργεια των επαγωγικών εκρήξεων.
συμπέρασμα
Να συνοψίσουμε. Οι προϋποθέσεις για την εμφάνιση αυτο-επαγωγής EMF είναι: η παρουσία επαγωγής στο κύκλωμα και η αλλαγή ρεύματος στο φορτίο. Αυτό μπορεί να συμβεί τόσο κατά τη λειτουργία, κατά την αλλαγή τρόπων λειτουργίας είτε με ενοχλητικές επιρροές, καθώς και κατά την εναλλαγή συσκευών.Αυτό το φαινόμενο μπορεί να βλάψει τις επαφές των ρελέ και των εκκινητών, όπως οδηγεί τόξο κατά το άνοιγμα επαγωγικών κυκλωμάτων, για παράδειγμα, ηλεκτρικών κινητήρων. Για τη μείωση των αρνητικών επιπτώσεων, ο περισσότερος εξοπλισμός εναλλαγής είναι εξοπλισμένος με θαλάμους τόξου.
Για χρήσιμους σκοπούς, το φαινόμενο EMF χρησιμοποιείται αρκετά συχνά, από φίλτρο για εξομάλυνση κυματισμών ρεύματος και φίλτρο συχνότητας σε εξοπλισμό ήχου, σε μετασχηματιστές και πηνία ανάφλεξης υψηλής τάσης στα αυτοκίνητα.
Τέλος, συνιστούμε να παρακολουθήσετε ένα χρήσιμο βίντεο σε ένα θέμα που εξετάζει εν συντομία και λεπτομερώς το φαινόμενο της αυτο-επαγωγής:
Ελπίζουμε ότι τώρα έχει καταστεί σαφές για εσάς τι είναι η αυτο-επαγωγή, πώς εκδηλώνεται και πού μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Εάν έχετε απορίες, ρωτήστε τα στα σχόλια κάτω από το άρθρο!
Σχετικά υλικά:
Φόρτωση...
