EDS självinduktionsdefinition. Vad är EMF för självinduktion

Uppfinningen hänför sig till elektroteknik, i synnerhet till konstruktioner av induktionsströmgeneratorer, och kan användas i elektromagnetiska installationer och elektriska maskiner, såsom motorer, generatorer, transformatorer, i synnerhet som en step-up transformator. Det tekniska resultatet består i att öka emk vid utgången genom att använda pulsade spänningar på sekundärlindningen och implementera en sekundärlindningsdesign som skulle möjliggöra direkt borttagning av den resulterande pulsade spänningen från generatorn, och samtidigt den totala effekten av primärlindningen och sekundära lindningar. 6 w.p. flyg, 2 ill.

Ritningar till RF-patentet 2524387

Uppfinningen hänför sig till elektroteknik, i synnerhet till konstruktioner av pulserande induktionsströmgeneratorer.

Syftet med denna uppfinning är användningen av en pulsgenerator EMF självinduktion att tillhandahålla pulserande strömförsörjning för olika elektromagnetiska installationer och elektriska maskiner, vilket gör att du avsevärt kan utöka arsenalen av pulserande energikällor. Den tidigare kända "induktionssynkrongeneratorn", ansökan RU 9811934 7, publ. 09/10/2000, IPC H02K 21/14, med hjälp av strömmarna i statorlindningen, på vars armatur strömmarna pulserar, och induktorn (rotorn), gjord skyddad från magnetiskt fält statorarmaturlindningsströmmar. Låter dig utöka generatorns driftlägen. Generatorn innehåller emellertid roterande delar, och därför har den alla nackdelarna med sådana generatorer, dvs. problemen i samband med byte av elkraften är inte lösta. I den föreslagna designen är det omöjligt att erhålla den erforderliga högspänningen.

Känd för Generator elektrisk energi", ansökan RU 9402533 5, publ. 06/10/1996, IPC H02K 19/16, innehållande kompositringlindningar med en kärna, en induktionsspole och en excitationslindning. Gör att du kan öka prestandan hos elgeneratorn, minska statorlindningens induktiva motstånd, minska kostnaderna för mekaniskt arbete vid omvandling av mekanisk energi till elektrisk energi och öka effektiviteten. Generatorn tillåter dock, på grund av designfunktionerna, inte användningen av självinduktions-EMK. Generatorn innehåller roterande delar, och därför har den alla nackdelarna med sådana generatorer, dvs. problemen i samband med byte av elkraften är inte lösta.

Känd bruksmodell"Kombinerad elektromagnetisk lindning", patent RU 96443, publ. 2010/07/27, IPC H01F 5/00, där det finns två eller flera ledare med ledningar, och ledarna är åtskilda av ett dielektrikum. Låter dig utöka driftsätten. Båda ledarna används dock som primärlindning, det finns ingen högspänningssekundärlindning, vilket inte tillåter att lindningen används i högspänningstransformatorer, och inte heller säkerställer avlägsnande och användning av induktions-EMK från sekundärlindningen.

Den närmaste tillämpningen av uppfinningen är "Induktiv-statisk metod för att generera elektrisk energi och en anordning för dess implementering", RU 2004124018, publ. 01/27/2006, IPC H01F 1/00, enligt vilken det finns primära och sekundära lindningar som bildar en induktor med övergången av fri magnetisk energi till ett induktivt beroende tillstånd, och induktionens EMF är inducerad och magnetisk flödestäthet erhålls, proportionellt mot ökningen elektrisk kraft. Tillåter användning av en sekundärlindning med en induktans som är mindre med mängden magnetisk flödeskomprimering, vilket uppnår proportionell komprimering och en ökning av generatorns elektriska effekt. Metoden använder induktion och samtidigt statiska genereringsmetoder. Utformningen av generatorns sekundära lindning har dock inte föreslagits, vilket möjliggör direkt borttagning från generatorn av den resulterande pulsade spänningen och självinduktions-EMK-strömmen.

Den närmaste lösningen är också den klassiska kretsschema för demonstrationsexperiment elektromagnetisk induktion när kretsen öppnas. Denna krets (enhet) är funktionellt en självinduktions-EMK-pulsgenerator. I samband med det föregående accepterar vi som prototyp installationen som visas på ritningen - fig. 424 s. 231, lärobok: Fysikkurs, del två, red. "Nauka", Moskva 1970 Författare: L.S. Zhdanov, V.A. Maranjan.

Men i det klassiska systemet, kärnan i elektriskt stål strukturellt är den inte kapabel att samtidigt utföra två funktioner i anordningen: en elektriskt ledande lindning och en klassisk, som i prototyp i Fig. 424, magnetisk krets, d.v.s. kärnan (M) i en induktionsspole. Prototypen tillåter inte direkt borttagning och användning av den självinduktions-EMK som förekommer i kärnan av en klassisk induktionsspole.

Syftet med den föreslagna uppfinningen är användningen av impulsspänningar och implementeringen av utformningen av sekundärlindningen av generatorn, vilket skulle möjliggöra direkt borttagning från generatorn av den resulterande impulsspänningen.

Det tekniska resultatet som den föreslagna tekniska lösningen ger är en betydande utbyggnad av arsenalen av medel för pulsad generering och omvandling av el. Påstod tekniskt resultat tillhandahålls på grund av det faktum att självinduktions-EMF-pulsgeneratorn är strukturellt utformad i form av primära och sekundära lindningar av en enfas upptrappningstransformator i en standard teknisk prestanda(med hänsyn till det faktum att sekundärlindningen är både funktionellt en elektrisk ledare och en magnetisk krets, föreslås det att betrakta den presenterade designen som den enklaste induktionsspolen med en kärna utformad i form av en spiralspole med möjlighet att ta bort självinduktion EMF från det) och de är utrustade med två eller flera ledare, som separeras av en dielektrikum och varje ledare har terminaler. Generatorn skiljer sig genom att primärlindningen (ledaren) av lågspänning är gjord av spiralband och har minst 2 varv lindad tätt eller med ett litet mellanrum, varv till varv, lindningstejpen är gjord med en bredd på 120 till 200 mm och en tjocklek av 1 till 2 mm; sekundärlindningen (ledaren) av högspänning är också gjord av spiraltejp, lindningstejpen är gjord av elektriskt stål belagd med elektrisk isolering och har minst 100 varv lindad tätt eller med ett litet mellanrum, vrid till varv, tejpen är gjord med en bredd av 120 till 200 mm och inte mer än 0,1 mm tjock. Primärlindningen är elektriskt ansluten till lågspänningsbatteriet genom en omkopplare för att bilda en sluten elektrisk krets, där sekundärlindningen är både en elektriskt ledande lindning och en magnetisk krets. I detta fall är primärlindningens varv placerade utanför sekundärlindningens varv på ett sådant sätt att båda lindningarna bildar en uppstegstransformator, där sekundärlindningen är en induktionsspole till en högspänningstransformator, vilket ger elektrisk ledningsförmåga på grund av det elektriska stålbandet isolerat med ett yttre skikt av isolering och samtidigt utför funktionen kärna för primärlindningen, EMF avlägsnas med hjälp av ledare som är elektriskt anslutna till ändarna av sekundärlindningstejpen, och erhålls på grund av brytarnyckelns periodiska drift, och på grund av brytarnyckelns frekvens, tillhandahålls den beräknade impulsspänningen och strömmen som uppstår i sekundärlindningen av formeln

där - där L är kretsens induktans eller proportionalitetskoefficienten mellan förändringshastigheten för strömstyrkan i kretsen och den resulterande EMF för självinduktion,

- hastigheten för förändring av strömstyrkan i den elektriska kretsen

I särskilda fall kan primärlindningen vara gjord av en koppar- eller aluminiumledare, den kan ha 3 varv eller mer, antalet varv begränsas av transformatorförhållandet: förhållandet mellan antalet varv av sekundärlindningen och antalet av varv av primärlindningen, som bestämmer transformationsförhållandet, dvs. hur mycket spänning i sekundärlindningen är större än i primärlindningen. Till exempel, ackumulatorbatteri låg spänning kan klassificeras till 12-24 volt och det är en källa likström. I synnerhet utförs periodisk drift av brytarnyckeln med en industriell frekvens av växelström på 50 Hz. I det här fallet kan frekvenserna vara alla tekniskt möjliga för implementering, men 50 Hz är bättre, eftersom det är lättare att konvertera eller konsumera det med tillgängliga standardomvandlare eller elektriska apparater. Den beräknade EMF för självinduktion i sekundärlindningen tillhandahålls, i synnerhet, av kretsens geometri och de magnetiska egenskaperna hos kärnan för primärlindningen. Så det kan göras med en konturform, som är gjord rund med en diameter på 150 mm eller mer, vilket beror på transformationsförhållandet, som bestämmer diametern på sekundärlindningen, beroende på tjockleken på det elektriska stålet som används, eller en rund spiralform. Eftersom sekundärlindningen är en högspänningslindning och är gjord av elektriskt stål, betyder detta att dess magnetiska egenskaper bestäms av själva materialet (d.v.s. de faktiska magnetiska egenskaperna hos elektriskt stål).

Uppfinningen i den mest generaliserade formen illustreras på ritningarna. specifika designär inte begränsad till de på ritningarna visade utföringsformerna.

Figur 1 visar layouten för primär- och sekundärlindningarna och ett batteri med nyckelbrytare.

Figur 2 visar avsnitt A-A längs de anslutna sekundär- och primärlindningarna.

Denna tekniska lösning illustreras av en ritning, som inte täcker alla möjliga designalternativ för det presenterade anslutningsschemat.

Enheten för EMF-pulsgeneratorn för självinduktion visas i figur 1 och figur 2 (i sektion), och denna enhet är strukturellt gjord i form av en enfas upptrappningstransformator (och är också strukturellt den enklaste induktionen) spole), som består av en primär (1) spiralbandlindning (koppar- eller aluminiumledare), 2-3 varv 1-2 mm tjock, 120 mm bred, ansluten till ett lågspänningsbatteri (2) 12-24 V - a likströmskälla genom en brytarnyckel (3), som bildar en sluten elektrisk krets .

Den sekundära högspänningsspiral-bandlindningen (4) av elektriskt stål belagd med elektrisk isolering har ett antal varv på 100 eller mer, tjockleken på tejpen är 0,1 mm, bredden är 120 mm.

Sekundärlindningen (4) gjord av elektriskt stål utför två funktioner i strukturen samtidigt: en elektriskt ledande lindning och en magnetisk krets.

Som en elektrisk ledare är sekundärlindningen (4) högspänningsinduktionsspolen hos en transformator.

Som en magnetisk krets är sekundärlindningen (4) kärnan för primärlindningen (2) i en klassisk induktionsspole.

De primära (1) och sekundära (4) lindningarna av en enfas upptrappningstransformator och är utrustade med två eller flera ledare (5), de sekundära lindningsledarna har en terminal (6) - d.v.s. EMF avlägsnas med hjälp av ledare (5, 6) som är elektriskt anslutna till ändarna av sekundärlindningstejpen och erhålls på grund av den periodiska driften av brytarnyckeln (3). Dessutom beräknas strömmarna som uppstår i sekundärlindningen med formeln

där L är kretsens induktans eller proportionalitetskoefficienten mellan förändringshastigheten för strömstyrkan i kretsen för primärlindningen (1) och den resulterande självinduktions-EMK i sekundärlindningen (2),

- förändringshastigheten i strömstyrkan i den elektriska kretsen av primärlindningen (1) på grund av brytarnyckeln (3).

Periodisk drift av nyckelbrytaren (3) utförs med en industriell frekvens av växelström på 50 Hz. Den beräknade EMF för självinduktion i sekundärlindningen (4) tillhandahålls av geometrin hos sekundärlindningens (4) krets och de magnetiska egenskaperna hos kärnan (4) för primärlindningen (1).

Formen på kretsen som erhålls av de primära (1) och sekundära (4) lindningarna, i den presenterade versionen, är gjord med en rund diameter på 150 mm eller mer.

Enheten fungerar enligt följande.

När nyckeln (3) stänger primärlindningens (1) elektriska krets uppstår ett magnetfält, vars energi lagras i sekundärlindningens (4) magnetfält.

Att öppna nyckeln (3) för kretsen för primärlindningen (1) bildar en minskande ström, som enligt Lenz-regeln tenderar att bibehålla EMF för den inducerade induktionen av sekundärlindningen (4).

Som ett resultat omvandlas energin som lagras i sekundärlindningens (4) magnetfält till ytterligare energi av primärlindningens (1) självinduktionsström, som matar sekundärlindningens (4) elektriska krets.

Beroende på mängden magnetisk energi som lagras i sekundärlindningskretsen (4), kan självinduktionsströmmens effekt vara annorlunda och bestäms av den välkända formeln:

Således uppnår denna uppfinning det tekniska resultatet, som består i det faktum att designen, materialet och dubbla funktionaliteten hos enhetens sekundära lindning gör att du kan ta bort och effektivt använda den resulterande självinduktions-EMK.

Industriell tillämplighet av den föreslagna teknisk lösning bekräftad generella regler fysik. Så effekten av självinduktion beskrivs i läroboken (L.S. Zhdanov, V.A. Marandzhyan, fysikkurs i genomsnitt särskilda institutioner, del 2 el, red. Tredje, stereotyp, huvudupplaga av fysisk och matematisk litteratur, M., 1970, s. 231,232,233). Självinduktion uppstår när kretsen öppnas, den är direkt proportionell mot förändringshastigheten i strömstyrkan i den elektriska kretsen. I traditionella kretsar åtföljs fenomenet självinduktion alltid av uppkomsten av en gnista som uppstår vid punkten för att bryta kretsen. Eftersom det i den föreslagna designen inte finns något avbrott i den elektriska kretsen i sekundärlindningen (4) på grund av dess design, beroende på mängden magnetisk energi som lagras i denna krets, gnistor inte brytströmmen utan går över i den genererade kraften . Sålunda, i utformningen av sekundärlindningen (4), när likströmskretsen i primärlindningen (1) öppnas, omvandlas energin som lagras i magnetfältet i denna krets till energin hos självinduktionsströmmen i sekundärlindningskrets (4).

Eftersom den elektromotoriska kraften (EMF) är kvantiteten lika med arbete externa krafter, i vårt fall är detta det föränderliga magnetfältet för primärspolen (1), hänvisat till en enhet med positiv laddning, detta är EMF som verkar i kretsen eller i dess sektion, i vårt fall är detta den sekundära lindning (4). Yttre krafter kan kännetecknas av det arbete de gör på laddningar som rör sig längs kedjan, och dimensionen av EMF sammanfaller med dimensionen av potentialen och mäts i samma enheter. Därför kallas vektormängden E också för fältstyrkan för yttre krafter. Fältet för yttre krafter i vårt fall uppstår på grund av det alternerande magnetfältet i primärlindningen (1). Således kan EMF som verkar i en sluten krets definieras som cirkulationen av fältstyrkevektorn för externa krafter, dvs. yttre krafter som uppstår i primärlindningen (1) på grund av avbrott elektriskt fält nyckelbrytare (3). Denna regel säkerställer förekomsten av induktions-EMK i sekundärlindningen (4). Detta fysiska fenomen beskrivs i läroboken (I.V. Savelyev, Course of Physics, volym 2, elektricitet, s. 84,85, ed. Second stereotypical, ed. Science, main edition of Physical and Mathematical literature, M., 1966. ) .

Förutom yttre krafter påverkas laddningen av krafterna från det elektrostatiska fältet, som uppstår direkt i sekundärspolen (4).

Enheten använder också fenomenet elektromagnetisk induktion som beskrivs i (R.A. Mustafaev, V.G. Krivtsov, lärobok, fysik, för att hjälpa universitetssökande, red. M., ta studenten 1989).

Sålunda gör utformningen av generatorn som används i den föreslagna uppfinningen som en anordning det möjligt att effektivt generera, ta bort och använda självinduktions-EMK. Således kan anordningen tillverkas industriellt sätt och introduceras som en lovande effektiv självinduktions-EMF-pulsgenerator, som tillåter att utöka arsenalen tekniska medel för impulsgenerering och omvandling av el.

KRAV

1. En pulsad självinduktions-emk-generator, utformad som en enfas upptrappningstransformator, bestående av primär- och sekundärlindningar och utrustad med två eller flera ledare som är åtskilda av ett dielektrikum, och ledaren har ledningar, kännetecknad av att lågspänningsprimärlindningen är gjord av spiralband och har minst två varv lindade tätt eller på ett litet avstånd från varandra, lindningstejpen är gjord 120-200 mm bred och 1-2 mm tjock; den sekundära högspänningslindningen är också gjord av spiraltejp, lindningstejpen är gjord av elstål belagd med elektrisk isolering, har minst 100 varv lindade tätt eller på litet avstånd från varandra, tejpen är gjord 120-200 mm bred och inte mer än 0 tjock, 1 mm, primärlindningen är elektriskt ansluten till lågspänningsbatteriet genom en brytarnyckel för att bilda en sluten elektrisk krets, och sekundärlindningen är både en elektriskt ledande lindning och en magnetisk krets, medan primärlindningens varv är placerade utanför sekundärlindningens varv på ett sådant sätt att båda lindningarna bildar en step-up transformator, i vilken sekundärlindningen är en induktionsspole till en step-up transformator, som tillhandahåller elektrisk ledningsförmåga på grund av elektrisk stålband isolerad med ett yttre skikt av isolering, och samtidigt fungerar som en kärna för primärlindningen, emk avlägsnas med hjälp av ledare , elektriskt anslutna till ändarna av det sekundära lindningsbandet, och erhålls på grund av den periodiska driften av brytarnyckeln.

2. Pulsgenerator emf-självinduktion enligt krav 1, kännetecknad av att primärlindningen är gjord av koppar- eller aluminiumledare.

3. Pulsgenerator emk-självinduktion enligt krav 1, kännetecknad av att primärlindningen har tre varv.

4. Pulsgenerator emf-självinduktion enligt krav 1, kännetecknad av att lågspänningsbatteriet är konstruerat för 12-24 volt och är en likströmskälla.

5. Pulsgenerator emk-självinduktion enligt krav 1, kännetecknad av att den periodiska driften av nyckelbrytaren utförs med en industriell frekvens av växelström 50 Hz.

6. Självinduktionspulsgenerator enligt krav 1, kännetecknad av att den beräknade självinduktions-emk tillhandahålls av kretsens geometri och de magnetiska egenskaperna hos kärnan för primärlindningen.

7. Pulsgenerator emf-självinduktion enligt krav 1, kännetecknad av att kretsens form är rund med en diameter av 150 mm eller mer.

Elektromagnetisk induktion - generering av elektriska strömmar av magnetiska fält som förändras över tiden. Upptäckten av detta fenomen av Faraday och Henry introducerade en viss symmetri till elektromagnetismens värld. Maxwell lyckades i en teori samla kunskap om elektricitet och magnetism. Hans forskning förutspådde existensen elektromagnetiska vågor före experimentella observationer. Hertz bevisade deras existens och öppnade telekommunikationens era för mänskligheten.

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

Faradays experiment

Faradays och Lenz lagar

Elektriska strömmar skapar magnetiska effekter. Är det möjligt för ett magnetfält att generera ett elektriskt? Faraday upptäckte att de önskade effekterna uppstår på grund av förändringar i magnetfältet över tid.

När en ledare korsas av ett alternerande magnetiskt flöde, induceras en elektromotorisk kraft i den, vilket orsakar en elektrisk ström. Systemet som genererar ström kan vara permanentmagnet eller elektromagnet.

Fenomenet elektromagnetisk induktion styrs av två lagar: Faradays och Lenzs.

Lenz lag tillåter dig att karakterisera den elektromotoriska kraften med avseende på dess riktning.

Viktig! Riktningen för den inducerade emk är sådan att strömmen den orsakar tenderar att motverka orsaken som skapar den.

Faraday märkte att intensiteten hos den inducerade strömmen ökar när antalet fältlinjer som korsar kretsen ändras snabbare. Med andra ord är elektromagnetisk induktions EMF direkt beroende av rörelsens hastighet magnetiskt flöde.

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

EMF-induktion

Induktions-EMK-formeln definieras som:

E \u003d - dF / dt.

"-"-tecknet visar hur polariteten för den inducerade emk är relaterad till tecknet för flödet och den ändrade hastigheten.

En allmän formulering av lagen för elektromagnetisk induktion erhålls, från vilken uttryck för särskilda fall kan härledas.

En tråds rörelse i ett magnetfält

När en tråd med längden l rör sig i ett magnetfält med induktion B, kommer en EMF att induceras inuti den, proportionell mot dess linjära hastighet v. För att beräkna EMF används formeln:

i fallet med ledarrörelse vinkelrätt mot magnetfältets riktning:

E \u003d - B x l x v;

vid rörelse i en annan vinkel α:

E \u003d - B x l x v x sin α.

Den inducerade emk och ström kommer att riktas i den riktning vi finner med hjälp av regeln höger hand: Genom att placera handen vinkelrätt mot magnetfältslinjerna och peka med tummen i ledarrörelsens riktning kan du ta reda på riktningen för EMF med de återstående fyra uträtade fingrarna.

Jpg?x15027" alt="(!LANG:Flytta tråden i MP" width="600" height="429">!}

Flytta en tråd i MP

Roterande spole

Driften av den elektriska kraftgeneratorn är baserad på rotationen av kretsen i MP, som har N varv.

EMF induceras i den elektriska kretsen närhelst det magnetiska flödet passerar den, i enlighet med definitionen av det magnetiska flödet Ф = B x S x cos α (magnetisk induktion multiplicerat med den yta genom vilken MP passerar, och cosinus för vinkel som bildas av vektorn B och den vinkelräta linjen mot planet S).

Det följer av formeln att F kan ändras i följande fall:

intensiteten av MF-förändringarna - vektorn B;
området som begränsas av konturen varierar;
orienteringen mellan dem, given av vinkeln, förändras.

I de första experimenten av Faraday erhölls inducerade strömmar genom att ändra magnetfältet B. Det är dock möjligt att inducera en EMF utan att flytta magneten eller ändra strömmen, utan helt enkelt genom att rotera spolen runt dess axel i magnetfältet. I detta fall ändras det magnetiska flödet på grund av en förändring i vinkeln α. Spolen, under rotation, korsar MP:ns linjer, en emf uppstår.

Om spolen roterar jämnt, resulterar denna periodiska förändring i en periodisk förändring av magnetflödet. Eller antalet MF kraftlinjer som korsas varje sekund tar lika värden med lika tidsintervall.

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

Konturrotation i MP

Viktig! Den inducerade emk förändras med orienteringen över tiden från positiv till negativ och vice versa. Den grafiska representationen av EMF är en sinusformad linje.

För formeln för EMF för elektromagnetisk induktion används uttrycket:

E \u003d B x ω x S x N x sin ωt, där:

S är det område som begränsas av ett varv eller en ram;
N är antalet varv;
ω är den vinkelhastighet med vilken spolen roterar;
B – MF-induktion;
vinkel α = ωt.

I praktiken, i generatorer, förblir ofta spolen stationär (stator) och elektromagneten roterar runt den (rotor).

EMF självinduktion

När den passerar genom spolen växelström, genererar det ett variabelt magnetfält, som har ett föränderligt magnetiskt flöde som inducerar en EMF. Denna effekt kallas självinduktion.

Eftersom MP är proportionell mot strömstyrkan, då:

där L är induktansen (H), bestäms av geometriska storheter: antalet varv per längdenhet och måtten på deras tvärsnitt.

För induktions-emk tar formeln formen:

E \u003d - L x dI / dt.

Ömsesidig induktion

Om två spolar är placerade sida vid sida, induceras en EMF av ömsesidig induktion i dem, beroende på geometrin hos båda kretsarna och deras orientering i förhållande till varandra. När separationen av kretsarna ökar, minskar den ömsesidiga induktansen, eftersom det magnetiska flödet som förbinder dem minskar.

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

Ömsesidig induktion

Låt det vara två spolar. Genom ledningen av en spole med N1 varv flyter ström I1, vilket skapar en MF som passerar genom spolen med N2 varv. Sedan:

Ömsesidig induktans för den andra spolen i förhållande till den första:

M21 = (N2 x F21)/I1;

Magnetflöde:

F21 = (M21/N2) x Il;

Hitta den inducerade emk:n:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt;

EMF induceras identiskt i den första spolen:

El = -M12 x dI2/dt;

Viktig! Den elektromotoriska kraften som orsakas av ömsesidig induktans i en spole är alltid proportionell mot förändringen i elektrisk ström i den andra.

Ömsesidig induktans kan anses vara lika med:

M12 = M21 = M.

Följaktligen är El = -M x dI2/dt och E2 = M x dIl/dt.

M = K √ (L1 x L2),

där K är kopplingskoefficienten mellan två induktanser.

Fenomenet med ömsesidig induktans används i transformatorer - elektriska enheter som låter dig ändra värdet på spänningen hos en växelström. Enheten består av två spolar lindade runt en kärna. Strömmen som finns i den första skapar ett föränderligt magnetfält i magnetkretsen och en elektrisk ström i den andra spolen. Om antalet varv av den första lindningen är mindre än den andra, ökar spänningen och vice versa.

Detta fenomen kallas självinduktion. (Begreppet är relaterat till begreppet ömsesidig induktion, som så att säga är ett specialfall av det).

Riktningen för självinduktionens EMF visar sig alltid vara sådan att när strömmen i kretsen ökar, förhindrar självinduktionens EMF denna ökning (riktad mot strömmen), och när strömmen minskar minskar den (co -riktad med strömmen). Med denna egenskap liknar självinduktionens EMF tröghetskraften.

Värdet på självinduktionens EMF är proportionell mot förändringshastigheten för strömmen:

Proportionalitetsfaktorn kallas självinduktionskoefficient eller induktans krets (spole).

Självinduktion och sinusformad ström

I fallet med ett sinusformigt beroende av strömmen som flyter genom spolen i tid, släpar självinduktions-EMK i spolen efter strömmen i fas med (det vill säga med 90 °), och amplituden för denna EMF är proportionell mot strömamplitud, frekvens och induktans (). När allt kommer omkring är förändringshastigheten för en funktion dess första derivata, och .

Att beräkna mer eller mindre komplexa kretsar som innehåller induktiva element, dvs varv, spolar, etc. enheter där självinduktion observeras, (särskilt helt linjära, det vill säga inte innehåller icke-linjära element) i fallet med sinusformade strömmar och spänningar används metoden för komplexa impedanser eller, i fler enkla fall, en mindre kraftfull, men mer visuell version av det är metoden för vektordiagram.

Observera att allt som beskrivs är tillämpligt inte bara direkt på sinusformade strömmar och spänningar, utan praktiskt taget på godtyckliga, eftersom de senare nästan alltid kan expanderas till en serie- eller Fourierintegral och därmed reduceras till sinusformade.

I mer eller mindre direkt anslutning till detta kan vi nämna tillämpningen av fenomenet självinduktion (och följaktligen induktorer) i olika oscillerande kretsar, filter, fördröjningslinjer och andra olika kretsar inom elektronik och elektroteknik.

Självinduktion och strömökning

På grund av fenomenet självinduktion i en elektrisk krets med en EMF-källa, när kretsen är stängd, etableras strömmen inte omedelbart, men efter en tid. Liknande processer inträffar när kretsen öppnas, medan (med en skarp öppning) värdet av självinduktions-EMK i detta ögonblick avsevärt kan överstiga käll-EMK.

Oftast i vanligt liv det används i tändspolarna i bilar. Typisk tändspänning vid 12V batterispänning är 7-25 kV. Men överskottet av EMF i utgångskretsen över batteriets EMF här beror inte bara på ett skarpt avbrott av strömmen utan också på transformationsförhållandet, eftersom det oftast inte är en enkel induktorspole som används , men en transformatorspole, vars sekundära lindning som regel har många gånger stor kvantitet svängar (det vill säga i de flesta fall är kretsen något mer komplex än den vars funktion till fullo skulle förklaras genom självinduktion; fysiken för dess funktion i denna version sammanfaller dock delvis med fysiken för en krets funktion med en enkel spole).

Detta fenomen tillämpas även på antändning fluorescerande lampor i standard traditionella mönster(här vi pratar specifikt om en krets med en enkel induktor - en choke).

Dessutom måste det alltid beaktas vid öppning av kontakter, om strömmen flyter genom lasten med en märkbar induktans: det resulterande hoppet i EMF kan leda till ett sammanbrott av interkontaktgapet och / eller andra oönskade effekter, för att undertrycka vilket i detta fall i regel är nödvändigt att vidta en mängd olika särskilda åtgärder.

Anteckningar

Länkar

Om självintroduktion och ömsesidig introduktion från "Skolan för elektriker"

Wikimedia Foundation. 2010 .

Bourdon, Robert Gregory
Juan Amar

Se vad "Självinduktion" är i andra ordböcker:

självinduktion- självinduktion... Stavningsordbok

SJÄLVINDUKTION- förekomsten av induktions-emk i en ledande krets när strömstyrkan ändras i den; speciella fall av elektromagnetisk induktion. När strömmen i kretsen ändras ändras det magnetiska flödet. induktion genom ytan som begränsas av denna kontur, vilket resulterar i ... Fysisk uppslagsverk

SJÄLVINDUKTION- excitation av den elektromotoriska induktionskraften (emf) i en elektrisk krets när den elektriska strömmen i denna krets ändras; specialfall elektromagnetisk induktion. Självinduktionens elektromotoriska kraft är direkt proportionell mot strömförändringshastigheten; ... ... Stor encyklopedisk ordbok

SJÄLVINDUKTION- SJÄLVINDUKTION, självinduktion, för kvinnor. (fysisk). 1. endast enheter Fenomenet att när en ström ändras i en ledare uppstår en elektromotorisk kraft i den, vilket förhindrar denna förändring. Självinduktionsspole. 2. En enhet som har ... ... Lexikon Ushakov

SJÄLVINDUKTION- (Självinduktion) 1. En enhet med induktivt motstånd. 2. Fenomenet som består i att när en elektrisk ström ändras i storlek och riktning i en ledare, uppstår en elektromotorisk kraft i den som förhindrar detta ... ... Marine Dictionary

SJÄLVINDUKTION- styrning av den elektromotoriska kraften i ledningarna, såväl som i lindningarna av elektr. maskiner, transformatorer, apparater och instrument när man ändrar storleken eller riktningen på den elektriska ström som flyter genom dem. nuvarande. Strömmen som flyter genom ledningarna och lindningarna skapar runt dem ... ... Teknisk järnvägsordbok

självinduktion- elektromagnetisk induktion orsakad av en förändring i det magnetiska flödet som låser sig med kretsen, på grund av den elektriska strömmen i denna krets ... Källa: ELEKTROTEHNIKA. VILLKOR OCH DEFINITIONER AV GRUNDBEGREP. GOST R 52002 2003 (godkänd ... ... Officiell terminologi

självinduktion- substantiv, antal synonymer: 1 elektromotorisk kraftexcitering (1) ASIS synonymordbok. V.N. Trishin. 2013 ... Synonym ordbok

självinduktion- Elektromagnetisk induktion, orsakad av en förändring i det magnetiska flödet som låser sig med kretsen, på grund av den elektriska strömmen i denna krets. [GOST R 52002 2003] SV självinduktion elektromagnetisk induktion i ett strömrör på grund av variationer … … Teknisk översättarhandbok

SJÄLVINDUKTION- ett specialfall av elektromagnetisk induktion (se (2)), som består i förekomsten av en inducerad (inducerad) EMF i en krets och på grund av tidsförändringar av det magnetiska fältet som skapas av en varierande ström som flyter i samma krets. ... ... Great Polytechnic Encyclopedia

Böcker

En uppsättning bord. Fysik. Elektrodynamik (10 tabeller), . Pedagogiskt album med 10 ark. Elektricitet, strömstyrka. Motstånd. Ohms lag för en kretssektion. Ledarmotståndets beroende av temperaturen. Trådanslutning. EMF. Ohms lag…

SJÄLVINDUKTION

Varje ledare genom vilken elektricitet flödar. strömmen finns i sitt eget magnetfält.

När strömstyrkan ändras i ledaren ändras m.fältet, d.v.s. det magnetiska flödet som skapas av denna ström ändras. En förändring i det magnetiska flödet leder till uppkomsten av en virvel el. fält och induktion emk visas i kretsen.

Detta fenomen kallas självinduktion.
Självinduktion - fenomenet med förekomsten av EMF-induktion i e-post. krets som ett resultat av en förändring i strömstyrkan.
Den resulterande emf kallas EMF självinduktion

Stänger kretsen

Vid stängning i el. strömmen ökar i kretsen, vilket orsakar en ökning av det magnetiska flödet i spolen, en elektrisk virvel uppstår. fält riktat mot strömmen, dvs. en EMF av självinduktion uppstår i spolen, vilket förhindrar att strömmen stiger i kretsen (virvelfältet saktar ner elektronerna).
Som ett resultat L1 tänds senare,än L2.

Öppen krets

När den elektriska kretsen öppnas minskar strömmen, det sker en minskning av m.flödet i spolen, ett elektriskt virvelfält uppstår, riktat som en ström (tenderar att behålla samma strömstyrka), d.v.s. En självinduktiv emk uppträder i spolen, som upprätthåller strömmen i kretsen.
Som ett resultat, L när avstängd blinkar starkt.

Slutsats

inom elektroteknik visar sig självinduktionsfenomenet sig när kretsen är sluten (den elektriska strömmen ökar gradvis) och när kretsen öppnas (den elektriska strömmen försvinner inte omedelbart).

Vad beror självinduktionens EMF på?

E-post ström skapar sitt eget magnetfält. Det magnetiska flödet genom kretsen är proportionellt mot magnetfältsinduktionen (Ф ~ B), induktionen är proportionell mot strömstyrkan i ledaren
(B ~ I), därför är det magnetiska flödet proportionellt mot strömstyrkan (Ф ~ I).
Självinduktionens EMF beror på förändringshastigheten i strömstyrkan i e-postmeddelandet. kretsar, från ledarens egenskaper
(storlek och form) och på den relativa magnetiska permeabiliteten för mediet i vilket ledaren är placerad.
En fysisk storhet som visar självinduktions-EMK:s beroende av ledarens storlek och form och av miljön i vilken ledaren är belägen kallas självinduktionskoefficienten eller induktansen.

Induktans - fysisk. ett värde numeriskt lika med EMF för självinduktion som uppstår i kretsen när strömstyrkan ändras med 1 ampere på 1 sekund.
Dessutom kan induktansen beräknas med formeln:

där F är det magnetiska flödet genom kretsen, I är strömstyrkan i kretsen.

Induktansenheter i SI-systemet:

Induktansen för en spole beror på:
antalet varv, storleken och formen på spolen och den relativa magnetiska permeabiliteten hos mediet
(möjlig kärna).

EMF av självinduktion förhindrar ökningen av strömstyrkan när kretsen slås på och minskningen av strömstyrkan när kretsen öppnas.

Runt en ledare med ström finns ett magnetfält som har energi.
Var kommer det ifrån? Aktuell källa ingår i el. kedja, har ett lager av energi.
Vid tidpunkten för stängning av e-post. I kretsen förbrukar strömkällan en del av sin energi för att övervinna verkan av självinduktionens framväxande EMF. Denna del av energin, som kallas strömmens självenergi, går till bildandet av ett magnetfält.

Magnetfältets energi är egen nuvarande energi.
Strömmens självenergi är numeriskt lika med det arbete som strömkällan måste göra för att övervinna självinduktions-EMK för att skapa en ström i kretsen.

Energin i magnetfältet som skapas av strömmen är direkt proportionell mot kvadraten på strömstyrkan.
Var försvinner magnetfältets energi efter att strömmen upphört? - sticker ut (när en krets med tillräckligt stor ström öppnas kan en gnista eller ljusbåge uppstå)

FRÅGOR FÖR VERIFIERINGSARBETE
på ämnet "Elektromagnetisk induktion"

1. Lista 6 sätt att få en induktionsström.
2. Fenomenet elektromagnetisk induktion (definition).
3. Lenz regel.
4. Magnetiskt flöde (definition, ritning, formel, inkommande mängder, deras måttenheter).
5. Lagen för elektromagnetisk induktion (definition, formel).
6. Egenskaper hos det elektriska virvelfältet.
7. EMF för induktion av en ledare som rör sig i ett enhetligt magnetfält (orsak till utseende, ritning, formel, ingångsvärden, deras måttenheter).
7. Självinduktion (kort manifestation inom elektroteknik, definition).
8. EMF för självinduktion (dess verkan och formel).
9. Induktans (definition, formler, måttenheter).
10. Energin för strömmens magnetfält (formeln varifrån energin i strömmens m. fält visas, där den försvinner när strömmen upphör).

En elektrisk ström som passerar genom en ledare skapar ett magnetfält runt den. Det magnetiska flödet Ф genom kretsen från denna ledare är proportionell mot induktionsmodulen B för magnetfältet inuti kretsen, och magnetfältsinduktionen är i sin tur proportionell mot strömstyrkan i ledaren. Därför är det magnetiska flödet genom kretsen direkt proportionell mot strömstyrkan i kretsen:

Proportionalitetskoefficienten mellan strömstyrkan I i kretsen och det magnetiska flödet F som skapas av denna ström kallas induktans. Induktansen beror på storleken och formen på ledaren, på magnetiska egenskaper miljön i vilken ledaren befinner sig.

Induktansenhet.

per induktansenhet in internationella systemet accepterad henry Denna enhet bestäms utifrån formeln (55.1):

Kretsens induktans är lika om, med en likström på 1 A, det magnetiska flödet genom kretsen är

Självinduktion.

När strömstyrkan i spolen ändras ändras det magnetiska flödet som skapas av denna ström. En förändring i det magnetiska flödet som penetrerar spolen bör orsaka uppkomsten av en induktions-emk i spolen. Fenomenet med förekomsten av EMF-induktion i

elektrisk krets som ett resultat av en förändring i strömstyrkan i denna krets kallas självinduktion.

I enlighet med Lenz-regeln förhindrar självinduktionens EMF ökningen av strömstyrkan när kretsen slås på och minskningen av strömstyrkan när kretsen är avstängd.

Fenomenet självinduktion kan observeras genom att montera en elektrisk krets från en spole med stor induktans, ett motstånd, två identiska glödlampor och en strömkälla (Fig. 197). Motståndet måste ha samma elektrisk resistans samt spoltråd. Erfarenheten visar att när kretsen är sluten tänds en elektrisk lampa seriekopplad med en spole något senare än en lampa seriekopplad med ett motstånd. Ökningen av ström i spolkretsen vid stängning förhindras av den självinduktions-EMK som uppstår med en ökning av det magnetiska flödet i spolen. När strömkällan är avstängd blinkar båda lamporna. I det här fallet stöds strömmen i kretsen av självinduktionens EMF, som uppstår när det magnetiska flödet i spolen minskar.

EMF för självinduktion som uppstår i en spole med induktans enligt lagen om elektromagnetisk induktion är lika med

Självinduktionens EMF är direkt proportionell mot spolens induktans och förändringshastigheten för strömstyrkan i spolen.

Med hjälp av uttrycket (55.3) kan vi ge en andra definition av induktansenheten: ett element i en elektrisk krets har en induktans i om, med en enhetlig förändring av strömstyrkan i kretsen med 1 A under 1 s, en EMF av självinduktion av 1 V förekommer i den.

Magnetfältets energi.

När induktorn kopplas bort från strömkällan ger en glödlampa parallellkopplad med spolen en kort blixt. Strömmen i kretsen uppstår under verkan av självinduktions-EMK. Energikällan som frigörs i detta fall i den elektriska kretsen är spolens magnetfält.

Energin hos magnetfältet hos en induktor kan beräknas på följande sätt. För att förenkla beräkningen, överväg fallet när, efter att ha kopplat bort spolen från källan, strömmen i kretsen minskar med tiden enligt en linjär lag. I detta fall har självinduktionens EMF ett konstant värde lika med