Definirea auto-inducției EDS. Care este EMF de auto-inducție

Invenția se referă la inginerie electrică, în special la proiectarea generatoarelor de curent cu inducție, și poate fi utilizată în instalații electromagnetice și mașini electrice, cum ar fi motoare, generatoare, transformatoare, în special, ca transformator step-up. Rezultatul tehnic constă în creșterea f.e.m. la ieșire prin folosirea tensiunilor pulsate pe înfășurarea secundară și implementarea unui proiect de înfășurare secundară care să permită îndepărtarea directă a tensiunii pulsate rezultate din generator și, în același timp, a puterii totale a primarului. și înfășurări secundare. 6 w.p. f-ly, 2 ill.

Desene ale brevetului RF 2524387

Invenția se referă la inginerie electrică, în special la proiecte de generatoare de curent cu inducție în impulsuri.

Scopul acestei invenţii este utilizarea unui generator de impulsuri Auto-inducție EMF pentru a furniza alimentare cu impulsuri pentru diverse instalații electromagnetice și mașini electrice, ceea ce vă permite să extindeți în mod semnificativ arsenalul de surse de energie în impulsuri. Stadiul din stadiul tehnicii cunoscut „Generator sincron cu inducție”, Cererea RU 9811934 7, publ. 09/10/2000, IPC H02K 21/14, folosind curenții înfășurării statorului, pe armătura căreia pulsează curenții, și inductorul (rotorul), realizat protejat de camp magnetic curenții de înfășurare a armăturii statorului. Vă permite să extindeți modurile de funcționare ale generatorului. Cu toate acestea, generatorul conține piese rotative și, prin urmare, are toate dezavantajele unor astfel de generatoare, adică. problemele legate de comutarea energiei electrice nu sunt rezolvate. În proiectarea propusă, este imposibil să se obțină tensiunea înaltă necesară.

Cunoscut pentru Generator energie electrica", cerere RU 9402533 5, publ. 06/10/1996, IPC H02K 19/16, conținând înfășurări inelare compozite cu miez, bobină de inducție și înfășurare de excitație. Vă permite să creșteți performanța generatorului de energie electrică, să reduceți rezistența inductivă a înfășurării statorului, să reduceți costul munca mecanica la transformarea energiei mecanice în energie electrică și creșterea eficienței. Cu toate acestea, generatorul, datorită caracteristicilor de proiectare, nu permite utilizarea EMF de auto-inducție. Generatorul conține piese rotative și, prin urmare, are toate dezavantajele unor astfel de generatoare, adică. problemele legate de comutarea energiei electrice nu sunt rezolvate.

Cunoscut model de utilitate„Înfășurare electromagnetică combinată”, brevet RU 96443, publ. 27.07.2010, IPC H01F 5/00, în care există doi sau mai mulți conductori cu conductoare, iar conductoarele sunt separate printr-un dielectric. Vă permite să extindeți modurile de operare. Cu toate acestea, ambii conductori sunt utilizați ca înfășurare primară, nu există o înfășurare secundară de înaltă tensiune, ceea ce nu permite utilizarea înfășurării la transformatoarele de înaltă tensiune și, de asemenea, nu asigură îndepărtarea și utilizarea EMF de inducție din înfășurarea secundară.

Cea mai apropiată aplicație a invenției este „Metoda inductiv-statică de generare a energiei electrice și un dispozitiv pentru implementarea acesteia”, RU 2004124018, publ. 27.01.2006, IPC H01F 1/00, conform căreia există înfășurări primare și secundare care formează un inductor cu tranziția energiei magnetice libere la o stare dependentă inductiv, iar EMF de inducție este indusă și densitatea fluxului magnetic se obţine, proporţional cu creşterea putere electrica. Permite utilizarea unei înfășurări secundare cu o inductanță mai mică cu cantitatea de compactare a fluxului magnetic, care realizează compactarea proporțională și o creștere a puterii electrice a generatorului. Metoda folosește inducție și, în același timp, metode statice de generare. Cu toate acestea, nu a fost propusă proiectarea înfășurării secundare a generatorului, ceea ce permite îndepărtarea directă din generator a tensiunii pulsate rezultate și a curentului EMF de auto-inducție.

De asemenea, cea mai apropiată soluție este cea clasică schema circuitului pentru experimente demonstrative inductie electromagnetica când circuitul este deschis. Acest circuit (dispozitiv) este funcțional un generator de impulsuri EMF cu auto-inducție. În legătură cu cele de mai sus, ca prototip, acceptăm instalația prezentată în desen - fig. 424 p. 231, manual: Curs de fizică, partea a doua, ed. „Nauka”, Moscova 1970 Autori: L.S. Jdanov, V.A. Maranjan.

Cu toate acestea, în schema clasică, nucleul de oțel electric este incapabil din punct de vedere structural să îndeplinească două funcții în dispozitiv simultan: o înfășurare conductoare electric și un circuit magnetic prototip clasic, ca în Fig. 424, adică miezul (M) al unei bobine de inducție. Prototipul nu permite îndepărtarea directă și utilizarea EMF de auto-inducție care apare în miezul unei bobine de inducție clasice.

Obiectivul invenției propuse este utilizarea tensiunilor de impuls și implementarea proiectării înfășurării secundare a generatorului, care să permită îndepărtarea directă din generator a tensiunii de impuls rezultată.

Rezultatul tehnic, care oferă soluția tehnică propusă, este o extindere semnificativă a arsenalului de mijloace pentru generarea în impulsuri și conversia energiei electrice. Revendicat rezultat tehnic oferit datorită faptului că generatorul de impulsuri EMF cu auto-inducție este proiectat structural sub formă de înfășurări primare și secundare ale unui transformator de creștere monofazat într-un standard performanta tehnica(ținând cont de faptul că înfășurarea secundară este atât din punct de vedere funcțional un conductor electric, cât și un circuit magnetic, se propune să se considere proiectarea prezentată drept cea mai simplă bobină de inducție cu un miez proiectat sub forma unei bobine spiralate cu posibilitate de îndepărtare EMF de auto-inducție de la acesta) și sunt echipate cu doi sau mai mulți conductori, care sunt separate printr-un dielectric și fiecare conductor are borne. Generatorul diferă prin faptul că înfășurarea primară (conductorul) de joasă tensiune este realizată din bandă spirală și are cel puțin 2 spire înfășurate strâns sau cu un spațiu mic, rând pe rând, banda de înfășurare este realizată cu o lățime de 120 până la 200 mm. și o grosime de 1 până la 2 mm; înfășurarea secundară (conductorul) de înaltă tensiune este de asemenea realizată din bandă spirală, banda de înfășurare este din oțel electric acoperit cu izolație electrică și are cel puțin 100 de spire înfășurate strâns sau cu un spațiu mic, rând pe rând, banda este realizată cu o lățime de 120 până la 200 mm și nu mai mult de 0,1 mm grosime. Înfășurarea primară este conectată electric la bateria de stocare de joasă tensiune printr-un comutator pentru a forma un circuit electric închis, în care înfășurarea secundară este atât o înfășurare conductoare electric, cât și un circuit magnetic. În acest caz, spirele înfășurării primare sunt situate în afara spirelor înfășurării secundare, astfel încât ambele înfășurări să formeze un transformator crescător, în care înfășurarea secundară este o bobină de inducție a unui transformator de înaltă tensiune, furnizând energie electrică. conductivitatea datorată benzii de oțel electric izolată cu un strat exterior de izolație și, în același timp, îndeplinește miezul de funcție pentru înfășurarea primară, EMF este îndepărtat prin intermediul conductoarelor conectate electric la capetele benzii de înfășurare secundară și se obține datorită funcționării periodice a cheii întrerupătoarelor și datorită frecvenței de funcționare a cheii întreruptorului, tensiunea de impuls și curentul calculate care apar în înfășurarea secundară sunt furnizate de formula

unde - unde L este inductanța circuitului sau coeficientul de proporționalitate dintre rata de modificare a intensității curentului în circuit și EMF rezultată de auto-inducție,

- viteza de schimbare a intensității curentului în circuitul electric

În cazuri particulare, înfășurarea primară poate fi realizată dintr-un conductor de cupru sau aluminiu, poate avea 3 spire sau mai multe, numărul de spire este limitat de raportul transformatorului: raportul dintre numărul de spire ale înfășurării secundare și numărul de spire ale înfășurării primare, care determină raportul de transformare, adică. câtă tensiune în înfășurarea secundară este mai mare decât în primar. De exemplu, acumulator tensiunea joasă poate fi evaluată la 12-24 volți și este o sursă curent continuu. În special, funcționarea periodică a cheii întreruptorului este efectuată cu o frecvență industrială de curent alternativ de 50 Hz. În acest caz, frecvențele pot fi orice posibile din punct de vedere tehnic pentru implementare, dar 50 Hz este mai bine, deoarece este mai ușor să le convertiți sau să le consumați folosind convertoarele standard sau aparatele electrice disponibile. EMF calculată de auto-inducție în înfășurarea secundară este asigurată, în special, de geometria circuitului și de proprietățile magnetice ale miezului pentru înfășurarea primară. Deci poate fi realizată cu o formă de contur, care este rotundă cu un diametru de 150 mm sau mai mult, care depinde de raportul de transformare, care determină diametrul înfășurării secundare, în funcție de grosimea oțelului electric utilizat, sau o formă de spirală rotundă. Deoarece înfășurarea secundară este o înfășurare de înaltă tensiune și este realizată din oțel electric, aceasta înseamnă că proprietățile sale magnetice sunt determinate de materialul însuși (adică, proprietățile magnetice reale ale oțelului electric).

Invenția în forma cea mai generalizată este ilustrată în desene. Specific proiecta nu se limitează la exemplele de realizare prezentate în desene.

Figura 1 prezintă aspectul înfășurărilor primare și secundare și o baterie cu un întrerupător de cheie.

Figura 2 arată sectiunea A-A de-a lungul înfășurărilor secundare și primare conectate.

Această soluție tehnică este ilustrată printr-un desen, care nu acoperă toate opțiunile de proiectare posibile pentru schema de conectare prezentată.

Dispozitivul generatorului de impulsuri EMF de auto-inducție este prezentat în figura 1 și figura 2 (în secțiune), iar acest dispozitiv este realizat structural sub forma unui transformator de creștere monofazat (și, de asemenea, structural este cea mai simplă inducție). bobină), care constă dintr-o înfășurare de bandă spirală primară (1) (conductor de cupru sau aluminiu), 2-3 spire de 1-2 mm grosime, 120 mm lățime, conectată la o baterie de joasă tensiune (2) 12-24 V - a sursă de curent continuu printr-o cheie întrerupător (3), formând un circuit electric închis.

Înfășurare secundară de bandă spirală de înaltă tensiune (4) din oțel electric acoperit cu izolație electrică, are un număr de spire de 100 sau mai mult, grosimea benzii 0,1 mm, lățime 120 mm.

Înfășurarea secundară (4) din oțel electric îndeplinește două funcții în structură în același timp: o înfășurare conductoare de electricitate și un circuit magnetic.

Ca conductor electric, înfășurarea secundară (4) este bobina de inducție de înaltă tensiune a unui transformator de creștere.

Ca circuit magnetic, înfășurarea secundară (4) este miezul înfășurării primare (2) a unei bobine de inducție clasice.

Înfășurările primare (1) și secundare (4) ale unui transformator step-up monofazat și sunt echipate cu doi sau mai mulți conductori (5), conductoarele înfășurării secundare au o bornă (6) - i.e. EMF se îndepărtează prin intermediul conductoarelor (5, 6) conectate electric la capetele benzii de înfășurare secundară și se obține datorită funcționării periodice a cheii întrerupătoarelor (3). Mai mult, curenții care apar în înfășurarea secundară sunt calculați prin formula

unde L este inductanța circuitului sau coeficientul de proporționalitate dintre viteza de modificare a intensității curentului în circuitul înfășurării primare (1) și EMF de auto-inducție rezultată în înfășurarea secundară (2);

- viteza de modificare a intensității curentului în circuitul electric al înfășurării primare (1) datorită cheii întreruptorului (3).

Funcționarea periodică a întreruptorului cu chei (3) se realizează cu o frecvență industrială de curent alternativ de 50 Hz. EMF calculată de autoinducție în înfășurarea secundară (4) este furnizată de geometria circuitului înfășurării secundare (4) și de proprietățile magnetice ale miezului (4) pentru înfășurarea primară (1).

Forma circuitului obtinuta de infasurarile primare (1) si secundare (4), in varianta prezentata, este realizata cu un diametru rotund de 150 mm sau mai mult.

Dispozitivul funcționează după cum urmează.

Când cheia (3) închide circuitul electric al înfășurării primare (1), apare un câmp magnetic, a cărui energie este stocată în câmpul magnetic al înfășurării secundare (4).

Deschiderea cheii (3) a circuitului înfășurării primare (1) formează un curent descrescător, care, conform regulii Lenz, tinde să mențină EMF al inducției induse a înfășurării secundare (4).

Ca urmare, energia stocată în câmpul magnetic al înfășurării secundare (4) este transformată în energie suplimentară a curentului de autoinducție al înfășurării primare (1), care alimentează circuitul electric al înfășurării secundare (4).

În funcție de cantitatea de energie magnetică stocată în circuitul înfășurării secundare (4), puterea curentului de auto-inducție poate fi diferită și este determinată de formula binecunoscută:

Astfel, această invenție obține rezultatul tehnic, care constă în faptul că designul, materialul și funcționalitatea duală a înfășurării secundare a dispozitivului vă permit să eliminați și să utilizați eficient EMF de auto-inducție rezultat.

Aplicabilitatea industrială a propusului solutie tehnica confirmat reguli generale fizică. Deci, efectul auto-inducției este descris în manual (L.S. Zhdanov, V.A. Marandzhyan, curs de fizică pentru medie institutii speciale, partea 2 electricitate, ed. Al treilea, stereotip, ediția principală a literaturii fizice și matematice, M., 1970, p. 231,232,233). Auto-inducția are loc atunci când circuitul se deschide, este direct proporțională cu rata de schimbare a intensității curentului în circuitul electric. În circuitele tradiționale, fenomenul de autoinducție este întotdeauna însoțit de apariția unei scântei care apare în punctul de întrerupere a circuitului. Deoarece în proiectarea propusă nu există nicio întrerupere a circuitului electric din înfășurarea secundară (4) datorită designului său, în funcție de cantitatea de energie magnetică stocată în acest circuit, curentul de rupere nu produce scântei, ci trece în puterea generată. . Astfel, în proiectarea înfășurării secundare (4), atunci când circuitul de curent continuu din înfășurarea primară (1) este deschis, energia stocată în câmpul magnetic al acestui circuit este convertită în energia curentului de autoinducție în circuitul de înfăşurare secundară (4).

Deoarece forța electromotoare (EMF) este mărimea egal cu munca forțe externe, în cazul nostru, acesta este câmpul magnetic în schimbare al bobinei primare (1), referitor la o unitate de sarcină pozitivă, acesta este EMF care acționează în circuit sau în secțiunea sa, în cazul nostru, acesta este secundar înfăşurare (4). Forțele externe pot fi caracterizate prin munca pe care o fac asupra sarcinilor care se deplasează de-a lungul lanțului, iar dimensiunea EMF coincide cu dimensiunea potențialului și se măsoară în aceleași unități. Prin urmare, mărimea vectorială E se mai numește și intensitatea câmpului forțelor externe. Câmpul de forțe externe în cazul nostru apare din cauza câmpului magnetic alternativ din înfășurarea primară (1). Astfel, EMF care acționează într-un circuit închis poate fi definit ca circulația vectorului intensității câmpului forțelor externe, adică. forțe externe care apar în înfășurarea primară (1) din cauza întreruperii câmp electricîntrerupător de chei (3). Această regulă asigură apariția EMF de inducție în înfășurarea secundară (4). Acest fenomen fizic este descris în manual (I.V. Savelyev, Curs de fizică, volumul 2, electricitate, pp. 84,85, ed. Second stereotipal, ed. Science, ediția principală a literaturii fizice și matematice, M., 1966. ) .

Pe lângă forțele externe, sarcina este afectată de forțele câmpului electrostatic, care apar direct în bobina secundară (4).

Dispozitivul folosește, de asemenea, fenomenul de inducție electromagnetică descris în (R.A. Mustafaev, V.G. Krivtsov, manual, fizică, pentru a ajuta solicitanții universitari, ed. M., facultate, 1989).

Astfel, proiectarea generatorului utilizat în invenția propusă ca dispozitiv face posibilă generarea, îndepărtarea și utilizarea eficientă a EMF de auto-inducție. Astfel, dispozitivul poate fi realizat mod industrialși să fie introdus ca un generator de impulsuri EMF cu auto-inducție eficient promițător, care permite extinderea arsenalului mijloace tehnice pentru generarea de impulsuri și conversia energiei electrice.

REVENDICARE

1. Un generator de CEM cu autoinducție în impulsuri, conceput ca un transformator step-up monofazat, format din înfășurări primare și secundare și echipat cu doi sau mai mulți conductori care sunt separați printr-un dielectric, iar conductorul are conductoare, caracterizat prin aceea că înfășurarea primară de joasă tensiune este realizată din bandă spirală și are cel puțin două spire înfășurate strâns sau la distanță mică una de cealaltă, banda de înfășurare este realizată cu lățime de 120-200 mm și grosime 1-2 mm; înfășurarea secundară de înaltă tensiune este tot din bandă spirală, banda de înfășurare este din oțel electric acoperit cu izolație electrică, are cel puțin 100 de spire înfășurate strâns sau la distanță mică una de cealaltă, banda este realizată la 120-200 mm lățime și nu mai mult de 0 grosime, 1 mm, înfășurarea primară este conectată electric la bateria de joasă tensiune printr-un întrerupător cu cheie pentru a forma un circuit electric închis, iar înfășurarea secundară este atât o înfășurare conductoare electric, cât și un circuit magnetic, în timp ce spirele înfășurării primare sunt situate în afara spirelor înfășurării secundare, astfel încât ambele înfășurări să formeze un transformator de creștere, în care înfășurarea secundară este o bobină de inducție a unui transformator de creștere, oferind conductivitate electrică datorită unei bandă de oțel electrică izolată cu un strat exterior de izolație și, în același timp, acționează ca un miez pentru înfășurarea primară, emf-ul este îndepărtat prin intermediul conductorilor , conectate electric la capetele benzii de înfășurare secundară, și sunt obținute datorită funcționării periodice a cheii de întrerupere.

2. Generator de impulsuri FEM cu autoinducție conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că înfăşurarea primară este realizată din conductor de cupru sau aluminiu.

3. Generator de impulsuri emf autoinducţie conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că înfăşurarea primară are trei spire.

4. Generator de impulsuri emf auto-inducţie conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că bateria de joasă tensiune este proiectată pentru 12-24 volţi şi este o sursă de curent continuu.

5. Generator de impulsuri f.e.m. cu autoinducție conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că funcționarea periodică a întrerupătorului de chei este efectuată cu o frecvență industrială de curent alternativ de 50 Hz.

6. Generator de impulsuri de autoinducție conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că f.e.m. de autoinducție calculată este asigurată de geometria circuitului și de proprietățile magnetice ale miezului pentru înfășurarea primară.

7. Generator de impulsuri emf auto-inducţie conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că forma circuitului este rotundă cu un diametru de 150 mm sau mai mult.

Inducția electromagnetică - generarea de curenți electrici prin câmpuri magnetice care se modifică în timp. Descoperirea acestui fenomen de către Faraday și Henry a introdus o anumită simetrie în lumea electromagnetismului. Maxwell într-o teorie a reușit să adune cunoștințe despre electricitate și magnetism. Cercetările sale au prezis existența undele electromagneticeînainte de observaţiile experimentale. Hertz și-a dovedit existența și a deschis epoca telecomunicațiilor pentru omenire.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/1-14-210x140..jpg 614w

Experimentele lui Faraday

Legile Faraday și Lenz

Curenții electrici creează efecte magnetice. Este posibil ca un câmp magnetic să genereze unul electric? Faraday a descoperit că efectele dorite apar din cauza modificărilor câmpului magnetic în timp.

Atunci când un conductor este străbătut de un flux magnetic alternativ, în el este indusă o forță electromotoare, determinând un curent electric. Sistemul care generează curent poate fi magnet permanent sau electromagnet.

Fenomenul inducției electromagnetice este guvernat de două legi: cea a lui Faraday și a lui Lenz.

Legea lui Lenz vă permite să caracterizați forța electromotoare în raport cu direcția acesteia.

Important! Direcția emf indusă este astfel încât curentul pe care îl provoacă tinde să se opună cauzei care o creează.

Faraday a observat că intensitatea curentului indus crește atunci când numărul de linii de câmp care traversează circuitul se modifică mai repede. Cu alte cuvinte, EMF de inducție electromagnetică este direct dependentă de viteza de mișcare flux magnetic.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-10-768x454..jpg 960w

inducția EMF

Formula FEM de inducție este definită astfel:

E \u003d - dF / dt.

Semnul „-” arată modul în care polaritatea emf indusă este legată de semnul fluxului și de schimbarea vitezei.

Se obține o formulare generală a legii inducției electromagnetice, din care pot fi derivate expresii pentru cazuri particulare.

Mișcarea unui fir într-un câmp magnetic

Când un fir de lungime l se mișcă într-un câmp magnetic cu inducție B, în interiorul acestuia va fi indus un EMF, proporțional cu viteza sa liniară v. Pentru a calcula EMF, se utilizează formula:

în cazul mișcării conductorului perpendicular pe direcția câmpului magnetic:

E \u003d - B x l x v;

în cazul mișcării la un unghi diferit α:

E \u003d - B x l x v x sin α.

FEM indusă și curentul vor fi direcționate în direcția pe care o găsim folosind regula mana dreapta: Punând mâna perpendiculară pe liniile câmpului magnetic și îndreptând degetul mare în direcția mișcării conductorului, puteți afla direcția EMF cu ajutorul celor patru degete îndreptate rămase.

Jpg?x15027" alt="(!LANG:Mutați firul în MP" width="600" height="429">!}

Mutarea unui fir în MP

Bobina rotativa

Funcționarea generatorului de energie electrică se bazează pe rotația circuitului în MP, care are N spire.

EMF este indusă în circuitul electric ori de câte ori fluxul magnetic îl traversează, în conformitate cu definiția fluxului magnetic Ф = B x S x cos α (inducția magnetică înmulțită cu aria suprafeței prin care trece MP și cosinusul unghi format de vectorul B şi dreapta perpendiculară pe planul S).

Din formula rezultă că F este supusă modificărilor în următoarele cazuri:

se modifică intensitatea MF - vectorul B;
zona delimitată de contur variază;
orientarea dintre ele, dată de unghi, se modifică.

În primele experimente ale lui Faraday, curenții induși s-au obținut prin modificarea câmpului magnetic B. Cu toate acestea, este posibil să se inducă un EMF fără a deplasa magnetul sau a schimba curentul, ci pur și simplu prin rotirea bobinei în jurul axei sale în câmpul magnetic. În acest caz, fluxul magnetic se modifică datorită modificării unghiului α. Bobina, în timpul rotației, traversează liniile MP, apare un emf.

Dacă bobina se rotește uniform, această schimbare periodică are ca rezultat o modificare periodică a fluxului magnetic. Sau numărul de linii de forță MF traversate în fiecare secundă ia valori egale cu intervale de timp egale.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-10-768x536..jpg 900w

Rotația conturului în MP

Important! FEM indusă se modifică odată cu orientarea în timp de la pozitiv la negativ și invers. Reprezentarea grafică a EMF este o linie sinusoidală.

Pentru formula pentru EMF de inducție electromagnetică, se utilizează expresia:

E \u003d B x ω x S x N x sin ωt, unde:

S este aria limitată de o tură sau cadru;
N este numărul de spire;
ω este viteza unghiulară cu care se rotește bobina;
B – inducția MF;
unghiul α = ωt.

În practică, la alternatoare, adesea bobina rămâne staționară (stator) și electromagnetul se rotește în jurul ei (rotor).

Auto-inducție EMF

La trecerea prin bobină curent alternativ, generează un câmp magnetic variabil, care are un flux magnetic în schimbare care induce un EMF. Acest efect se numește auto-inducție.

Deoarece MP este proporțional cu intensitatea curentului, atunci:

unde L este inductanța (H), determinată de mărimi geometrice: numărul de spire pe unitatea de lungime și dimensiunile secțiunii lor transversale.

Pentru FEM de inducție, formula ia forma:

E \u003d - L x dI / dt.

Inducerea reciprocă

Dacă două bobine sunt situate una lângă alta, atunci se induce în ele un EMF de inducție reciprocă, în funcție de geometria ambelor circuite și de orientarea lor unul față de celălalt. Când separarea circuitelor crește, inductanța reciprocă scade, pe măsură ce fluxul magnetic care le conectează scade.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/5-5.jpg 680w

Inducerea reciprocă

Să fie două bobine. Prin firul unei bobine cu N1 spire, curge curentul I1, creând un MF care trece prin bobina cu N2 spire. Apoi:

Inductanța reciprocă a celei de-a doua bobine în raport cu prima:

M21 = (N2 x F21)/I1;

Flux magnetic:

F21 = (M21/N2) x I1;

Aflați emf indusă:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt;

EMF este indus identic în prima bobină:

E1 = - M12 x dI2/dt;

Important! Forța electromotoare cauzată de inductanța reciprocă într-o bobină este întotdeauna proporțională cu schimbarea curentului electric în cealaltă.

Inductanța reciprocă poate fi considerată egală cu:

M12 = M21 = M.

În consecință, E1 = - M x dI2/dt și E2 = M x dI1/dt.

M = K √ (L1 x L2),

unde K este coeficientul de cuplare dintre două inductanțe.

Fenomenul de inductanță reciprocă este utilizat în transformatoare - dispozitive electrice care vă permit să schimbați valoarea tensiunii unui curent electric alternativ. Dispozitivul este format din două bobine înfășurate în jurul unui miez. Curentul prezent în primul creează un câmp magnetic schimbător în circuitul magnetic și un curent electric în cealaltă bobină. Dacă numărul de spire ale primei înfășurări este mai mic decât celălalt, tensiunea crește și invers.

Acest fenomen se numește auto-inducție. (Conceptul este legat de conceptul de inducție reciprocă, fiind, parcă, un caz special al acestuia).

Direcția EMF de auto-inducție se dovedește întotdeauna a fi astfel încât atunci când curentul din circuit crește, EMF de auto-inducție împiedică această creștere (direcționată împotriva curentului), iar când curentul scade, acesta scade (co -dirijate cu curentul). Cu această proprietate, EMF de auto-inducție este similară cu forța de inerție.

Valoarea EMF de auto-inducție este proporțională cu rata de schimbare a curentului:

Se numește factorul de proporționalitate coeficientul de autoinducție sau inductanţă circuit (bobină).

Autoinducție și curent sinusoidal

În cazul unei dependențe sinusoidale a curentului care curge în timp prin bobină, EMF de auto-inducție din bobină este în decalaj față de curentul în fază cu (adică cu 90 °), iar amplitudinea acestui EMF este proporțională cu amplitudinea curentului, frecvența și inductanța (). La urma urmei, rata de schimbare a unei funcții este derivata sa prima și .

Să se calculeze circuite mai mult sau mai puțin complexe care conțin elemente inductive, adică spire, bobine etc. dispozitive în care se observă autoinducția, (în special, complet liniară, adică fără elemente neliniare) în cazul curenților sinusoidali și tensiuni, se folosește metoda impedanțelor complexe sau, în mai multe cazuri simple, o versiune mai puțin puternică, dar mai vizuală a acesteia este metoda diagramelor vectoriale.

Rețineți că tot ceea ce este descris este aplicabil nu numai direct curenților și tensiunilor sinusoidale, ci și practic celor arbitrare, deoarece acestea din urmă pot fi aproape întotdeauna extinse într-o serie sau integrală Fourier și astfel reduse la cele sinusoidale.

În legătură mai mult sau mai puțin directă cu aceasta, se poate menționa aplicarea fenomenului de autoinducție (și, în consecință, inductori) în diverse circuite oscilatorii, filtre, linii de întârziere și alte diferite circuite de electronică și inginerie electrică.

Autoinducție și creșterea curentului

Datorită fenomenului de autoinducție într-un circuit electric cu sursă EMF, atunci când circuitul este închis, curentul nu se stabilește instantaneu, ci după un timp. Procese similare apar atunci când circuitul este deschis, în timp ce (cu o deschidere ascuțită) valoarea EMF de auto-inducție poate depăși în acest moment semnificativ EMF sursă.

Cel mai adesea în viață obișnuită este folosit în bobinele de aprindere ale automobilelor. Tensiunea tipică de aprindere la tensiunea bateriei de 12 V este de 7-25 kV. Cu toate acestea, excesul EMF în circuitul de ieșire peste EMF al bateriei aici se datorează nu numai unei întreruperi bruște a curentului, ci și raportului de transformare, deoarece cel mai adesea nu este o bobină inductor simplă care este utilizată. , ci o bobină de transformator, a cărei înfășurare secundară, de regulă, are de multe ori cantitate mare se transformă (adică, în cele mai multe cazuri, circuitul este ceva mai complex decât cel a cărui funcționare ar fi pe deplin explicată prin auto-inducție; cu toate acestea, fizica funcționării sale în această versiune coincide parțial cu fizica funcționării unui circuit cu o bobină simplă).

Acest fenomen se aplică și la aprindere lampă fluorescentăîn standard model tradițional(Aici vorbimîn special despre un circuit cu un inductor simplu - un șoc).

În plus, trebuie să fie întotdeauna luat în considerare la deschiderea contactelor, dacă curentul trece prin sarcină cu o inductanță vizibilă: saltul rezultat în EMF poate duce la o defalcare a decalajului de intercontact și/sau la alte efecte nedorite, pentru a suprima care în acest caz, de regulă, este necesar să se ia o varietate de măsuri speciale.

Note

Legături

Despre auto-inducere și inducerea reciprocă de la „Școala pentru electrician”

Fundația Wikimedia. 2010 .

Bourdon, Robert Gregory
Juan Amar

Vedeți ce înseamnă „auto-inducție” în alte dicționare:

autoinducere- autoinducere... Dicţionar de ortografie

AUTOINDUCEREA- apariția FEM de inducție într-un circuit conductor atunci când puterea curentului se modifică în acesta; cazuri speciale de inducție electromagnetică. Când curentul din circuit se modifică, fluxul magnetic se modifică. inducție prin suprafața delimitată de acest contur, rezultând... Enciclopedia fizică

AUTOINDUCEREA- excitarea forţei electromotoare de inducţie (emf) într-un circuit electric atunci când curentul electric din acest circuit se modifică; caz special inductie electromagnetica. Forța electromotoare a autoinducției este direct proporțională cu rata de schimbare a curentului; ... ... Dicţionar enciclopedic mare

AUTOINDUCEREA- AUTOINDDUCERE, autoinducere, pentru femei. (fizic). 1. numai unitati Fenomenul că atunci când un curent se modifică într-un conductor, în el apare o forță electromotoare, împiedicând această schimbare. Bobina de auto-inducție. 2. Un dispozitiv care are ...... Dicţionar Uşakov

AUTOINDUCEREA- (Auto-inducție) 1. Un dispozitiv cu rezistență inductivă. 2. Fenomenul constând în faptul că atunci când un curent electric se schimbă în mărime și direcție într-un conductor, în acesta ia naștere o forță electromotoare care împiedică acest ... ... Dicționar marin

AUTOINDUCEREA- ghidarea forței electromotoare în fire, precum și în înfășurările de electr. mașini, transformatoare, aparate și instrumente la schimbarea mărimii sau direcției curentului electric care circulă prin acestea. actual. Curentul care curge prin fire și înfășurări creează în jurul lor ... ... Dicționar tehnic feroviar

auto-inducție- inducția electromagnetică cauzată de o modificare a fluxului magnetic care se interconectează cu circuitul, datorită curentului electric din acest circuit... Sursa: ELEKTROTEHNIKA. TERMENI ȘI DEFINIȚII ALE CONCEPTELOR DE BAZĂ. GOST R 52002 2003 (aprobat ... ... Terminologie oficială

autoinducere- substantiv, număr de sinonime: 1 excitație forță electromotoare (1) Dicționar de sinonime ASIS. V.N. Trishin. 2013... Dicţionar de sinonime

autoinducere- Inductia electromagnetica cauzata de modificarea fluxului magnetic care se interblocheaza cu circuitul, datorita curentului electric din acest circuit. [GOST R 52002 2003] EN inducție electromagnetică cu autoinducție într-un tub de curent din cauza variațiilor… … Manualul Traducătorului Tehnic

AUTOINDUCEREA- un caz special de inducție electromagnetică (vezi (2)), constând în apariția unui EMF indus (indus) într-un circuit și din cauza modificărilor în timp ale câmpului magnetic creat de un curent variabil care circulă în același circuit. .. ... Marea Enciclopedie Politehnică

Cărți

Un set de mese. Fizică. Electrodinamica (10 tabele), . Album educativ de 10 coli. Electricitate, puterea curentă. Rezistenţă. Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit. Dependența rezistenței conductorului de temperatură. Conexiune prin cablu. EMF. Legea lui Ohm…

AUTOINDUCEREA

Fiecare conductor prin care circulă electricitatea. curentul se află în propriul câmp magnetic.

Când puterea curentului se modifică în conductor, câmpul m se modifică, adică. fluxul magnetic creat de acest curent se modifică. O modificare a fluxului magnetic duce la apariția unui vortex el. câmpul și f.e.m. de inducție apare în circuit.

Acest fenomen se numește auto-inducție.
Auto-inducție - fenomenul de apariție a inducției EMF în e-mail. circuit ca urmare a unei modificări a intensității curentului.
FEM rezultată se numește Auto-inducție EMF

Închiderea circuitului

La inchiderea in el. curentul crește în circuit, ceea ce determină o creștere a fluxului magnetic în bobină, apare un vortex electric. câmp îndreptat împotriva curentului, adică în bobină are loc un EMF de autoinducție, care împiedică creșterea curentului în circuit (câmpul vortex încetinește electronii).
Ca urmare L1 se aprinde mai târziu, decât L2.

Circuit deschis

Când circuitul electric este deschis, curentul scade, are loc o scădere a m.debitului în bobină, apare un câmp electric vortex, dirijat ca un curent (tend să mențină aceeași putere a curentului), adică. În bobină apare o FEM auto-inductivă, care menține curentul în circuit.
Ca rezultat, L când este oprit clipește puternic.

Concluzie

în electrotehnică, fenomenul de autoinducție se manifestă atunci când circuitul este închis (curentul electric crește treptat) și când circuitul este deschis (curentul electric nu dispare imediat).

De ce depinde EMF de auto-inducție?

E-mail curentul își creează propriul câmp magnetic. Fluxul magnetic prin circuit este proporțional cu inducția câmpului magnetic (Ф ~ B), inducția este proporțională cu puterea curentului în conductor
(B ~ I), prin urmare fluxul magnetic este proporțional cu puterea curentului (Ф ~ I).
EMF de auto-inducere depinde de rata de schimbare a puterii curente din e-mail. circuite, din proprietăţile conductorului
(mărime și formă) și asupra permeabilității magnetice relative a mediului în care se află conductorul.
O mărime fizică care arată dependența EMF de auto-inducție de dimensiunea și forma conductorului și de mediul în care este amplasat conductorul se numește coeficient de auto-inducție sau inductanță.

Inductanță - fizică. o valoare egală numeric cu EMF de autoinducție care apare în circuit atunci când puterea curentului se modifică cu 1 amper într-o secundă.
De asemenea, inductanța poate fi calculată prin formula:

unde F este fluxul magnetic prin circuit, I este puterea curentului din circuit.

Unități de inductanțăîn sistemul SI:

Inductanța unei bobine depinde de:
numărul de spire, dimensiunea și forma bobinei și permeabilitatea magnetică relativă a mediului
(miez posibil).

EMF de auto-inducție previne creșterea puterii curentului atunci când circuitul este pornit și scăderea puterii curentului când circuitul este deschis.

În jurul unui conductor cu curent există un câmp magnetic care are energie.
De unde vine? Sursa curentă inclusă în el. lanț, are un depozit de energie.
La momentul închiderii e-mailului. În circuit, sursa de curent cheltuiește o parte din energia sa pentru a depăși acțiunea EMF emergentă de auto-inducție. Această parte a energiei, numită auto-energia curentului, merge la formarea unui câmp magnetic.

Energia câmpului magnetic este propria energie curentă.
Energia proprie a curentului este numeric egală cu munca pe care trebuie să o facă sursa de curent pentru a depăși EMF de auto-inducție pentru a crea un curent în circuit.

Energia câmpului magnetic creat de curent este direct proporțională cu pătratul puterii curentului.
Unde dispare energia câmpului magnetic după ce curentul se oprește? - iese în evidență (când se deschide un circuit cu un curent suficient de mare, poate apărea o scânteie sau un arc)

INTREBARI PENTRU LUCRAREA DE VERIFICARE
pe tema „Inducție electromagnetică”

1. Enumerați 6 moduri de a obține un curent de inducție.
2. Fenomenul de inducție electromagnetică (definiție).
3. Regula lui Lenz.
4. Fluxul magnetic (definiție, desen, formulă, mărimi primite, unitățile lor de măsură).
5. Legea inducției electromagnetice (definiție, formulă).
6. Proprietăţile câmpului electric vortex.
7. EMF de inducție a unui conductor care se mișcă într-un câmp magnetic uniform (motivul aspectului, desenul, formula, valorile de intrare, unitățile lor de măsură).
7. Autoinducție (scurtă manifestare în electrotehnică, definiție).
8. EMF de auto-inducere (acțiunea și formula sa).
9. Inductanță (definiție, formule, unități de măsură).
10. Energia câmpului magnetic al curentului (formula de unde apare energia câmpului m. al curentului, unde dispare la oprirea curentului).

Un curent electric care trece printr-un conductor creează un câmp magnetic în jurul acestuia. Fluxul magnetic Ф prin circuitul din acest conductor este proporțional cu modulul de inducție B al câmpului magnetic din interiorul circuitului, iar inducția câmpului magnetic, la rândul său, este proporțională cu puterea curentului din conductor. Prin urmare, fluxul magnetic prin circuit este direct proporțional cu puterea curentului din circuit:

Coeficientul de proporționalitate dintre puterea curentului I din circuit și fluxul magnetic F creat de acest curent se numește inductanță. Inductanța depinde de dimensiunea și forma conductorului, pe proprietăți magnetice mediul în care se află conductorul.

Unitatea de inductanță.

pe unitate de inductanță în sistem international acceptat Henry Această unitate este determinată pe baza formulei (55.1):

Inductanța circuitului este egală dacă, cu un curent continuu de 1 A, fluxul magnetic prin circuit este

Auto-inducție.

Când puterea curentului din bobină se modifică, fluxul magnetic creat de acest curent se modifică. O modificare a fluxului magnetic care pătrunde în bobină ar trebui să provoace apariția unei feme de inducție în bobină. Fenomenul de apariție a inducției CEM în

circuitul electric ca urmare a unei modificări a intensității curentului în acest circuit se numește auto-inducție.

În conformitate cu regula Lenz, EMF de auto-inducție previne creșterea puterii curentului atunci când circuitul este pornit și scăderea puterii curentului atunci când circuitul este oprit.

Fenomenul de autoinducție poate fi observat prin asamblarea unui circuit electric dintr-o bobină cu o inductanță mare, un rezistor, două lămpi cu incandescență identice și o sursă de curent (Fig. 197). Rezistorul trebuie să aibă același lucru rezistență electrică precum și sârmă bobină. Experiența arată că atunci când circuitul este închis, o lampă electrică conectată în serie cu o bobină se aprinde ceva mai târziu decât o lampă conectată în serie cu un rezistor. Creșterea curentului în circuitul bobinei la închidere este împiedicată de EMF de auto-inducție care apare odată cu creșterea fluxului magnetic în bobină. Când sursa de alimentare este oprită, ambele lămpi clipesc. În acest caz, curentul din circuit este susținut de EMF de auto-inducție, care apare atunci când fluxul magnetic din bobină scade.

EMF de auto-inducție care apare într-o bobină cu inductanță conform legii inducției electromagnetice este egală cu

EMF de auto-inducție este direct proporțională cu inductanța bobinei și cu rata de schimbare a puterii curentului din bobină.

Folosind expresia (55.3), putem da a doua definiție a unității de inductanță: un element al unui circuit electric are inductanță în cazul în care, cu o modificare uniformă a intensității curentului în circuit cu 1 A timp de 1 s, un EMF de în ea are loc autoinducția de 1 V.

Energia câmpului magnetic.

Când inductorul este deconectat de la sursa de curent, o lampă incandescentă conectată în paralel cu bobina dă un fulger scurt. Curentul din circuit apare sub acțiunea EMF de auto-inducție. Sursa de energie eliberată în acest caz în circuitul electric este câmpul magnetic al bobinei.

Energia câmpului magnetic al unui inductor poate fi calculată în felul următor. Pentru a simplifica calculul, luați în considerare cazul în care, după deconectarea bobinei de la sursă, curentul din circuit scade cu timpul conform unei legi liniare. În acest caz, EMF de auto-inducție are o valoare constantă egală cu