בשנת 1831, מייקל פאראדיי הסביר את התיאוריה של השראות אלקטרומגנטית מדעית. המונח השראות הוא, היכולת של המוליך להתנגד לזרם הזורם דרכו ומשרה EMF. מחוקי האינדוקציה של פאראדיי, נגרם כוח אלקטרומוטיבי (EMF) או מתח מחשבון בגלל השינוי בשדה המגנטי דרך המעגל. תהליך זה נקבע כאינדוקציה אלקטרומגנטית. המתח המושרה מתנגד לקצב שינוי הזרם. זה מכונה החוק של לנץ והמתח המושרה נקרא בחזרה EMF. השראות מחולקת לשני סוגים. הם, השראות עצמית והשראות הדדיות. מאמר זה עוסק בהשראות הדדיות של שני סלילים או מוליכים.

מהי השראות הדדית?

הַגדָרָה: ההשראה ההדדית של שני סלילים מוגדרת כ- emf המושרה עקב השדה המגנטי בסליל אחד מתנגד לשינוי הזרם והמתח בסליל אחר. כלומר שני הסלילים קשורים מגנטית זה לזה בגלל השינוי מַגנֶטִי שֶׁטֶף. השדה המגנטי או השטף של סליל אחד מתקשרים עם סליל אחר. זה מסומן על ידי מ '.

הזרם הזורם בסליל אחד גורם למתח בסליל אחר עקב שינוי השטף המגנטי. כמות השטף המגנטי המקושר לשני הסלילים עומדת ביחס ישר להשראות ההדדיות ולשינוי הנוכחי.

תורת ההשראה ההדדית

התיאוריה שלה פשוטה מאוד וניתן להבין אותה באמצעות שניים או יותר סלילים. הוא תואר על ידי מדען אמריקאי ג'וזף הנרי במאה ה -18. זה מכונה אחד המאפיינים של הסליל או המוליך המשמשים במעגל. הרכוש הַשׁרָאוּת כלומר, אם הזרם בסליל אחד ישתנה עם הזמן, אז ה- EMF יגרום לסליל אחר.

אוליבר היוויסייד הציג את המונח השראות בשנת 1886. תכונת ההשראה ההדדית היא עקרון העבודה של רבים. רכיבים חשמליים שרצים עם השדה המגנטי. לדוגמא, השנאי הוא דוגמה בסיסית להשראות הדדיות.

“טרנזיסטור דיודה משרן קבלים נגד ”

החיסרון העיקרי של ההשראות ההדדיות הוא, דליפת השראות של סליל אחד עלולה להפריע לפעולתו של סליל אחר באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית. כדי להפחית את הדליפה, נדרשת סינון חשמלי

המיקום של שני סלילים במעגל קובע את כמות ההשראות ההדדיות שקושרות אחת לסליל השני.

נוסחת השראות הדדית

הנוסחה של שני סלילים ניתנת כ-

M = (μ0.μr. N1. N2. A) / L.

כאשר μ0 = חדירות שטח פנוי = 4π10-^שתיים

μ = חדירות ליבת הברזל הרכה

N1 = סיבובי סליל 1

N2 = סיבובי סליל 2

A = שטח חתך במ '^שתיים

L = אורך הסליל במטר

יחידת השראות הדדית

יחידת ההשראות ההדדית היא ק'ג. M^שתיים.s^-שתיים.ל^-שתיים

כמות ההשראות מייצרת את המתח של וולט אחד עקב קצב שינוי הזרם של 1 אמפר / שנייה.

ה יחידת SI של השראות הדדית הוא הנרי. זה נלקח מהמדען האמריקאי ג'וזף הנרי, שהסביר את התופעה של שני סלילים.

ממד ההשראות ההדדיות

כאשר שני סלילים או יותר מחוברים יחד מגנטית עם אותו שטף מגנטי, אז המתח המושרה בסליל אחד הוא פרופורציונאלי לקצב שינוי הזרם בסליל אחר. תופעה זו מכונה השראות הדדית.

שקול את ההשראה הכוללת בין שני הסלילים להיות L מכיוון M = √ (L1L2) = L

ניתן להגדיר את הממד של זה כיחס בין ההבדל הפוטנציאלי לקצב השינוי של הזרם. זה ניתן כ

מכיוון M = √L1L2 = L

L = € / (dI / dt)

איפה € = EMF המושרה = עבודה שנעשתה / מטען חשמלי ביחס לזמן = M. L^שתיים. T-^שתיים/ IT = M.L^שתיים.T-3. אני^-1או € = M. L^-שתיים. T-3. א^-1(מכיוון שאני = A)

להשראה,

ϕ = LI

L = ϕ / A = (B. L^שתיים) / ל

כאשר B = שדה מגנטי = (MLT-^שתיים) / LT^-1AT = MT^-שתייםל^-1

שטף מגנטי ϕ = BL^שתיים= MT^-שתייםל^שתייםל^-1

הערך התחליף של B ו- ϕ הוא מעל הנוסחה L

L = MT-^שתייםל^שתיים.ל^-שתיים

מימד ההשראות ההדדיות כאשר L1 ו- L2 זהים נתון ל

M = L / (T-^שתייםל^שתיים.ל^-שתיים)

M = LT^שתייםל^שתיים.ל^-שתיים

גִזרָה

עקוב אחר התהליך כדי להשיג את גזירת השראות הדדית .

היחס בין EMF המושרה בסליל אחד וקצב שינוי הזרם בסליל אחר הוא השראות הדדית.

שקול את שני הסלילים L1 ו- L2 כפי שמוצג באיור למטה.

שני סלילים

כאשר הזרם ב- L1 משתנה עם הזמן, אז גם השדה המגנטי משתנה עם הזמן ומשנה את השטף המגנטי המקושר לסליל השני L2. בשל שינוי השטף המגנטי הזה, EMF נגרם בסליל הראשון L1.

כמו כן, קצב שינוי הזרם בסליל הראשון גורם ל- EMF בסליל השני. מכאן ש EMF נגרם בשני הסלילים L1 ו- L2.

זה ניתן כ

€ = M (dI1 / dt)

M = € / (dI1 / dt). ... .. שווה 1

אם € = 1 וולט ו- dI1 / dt = 1Amp, אז

M = 1 הנרי

גַם,

קצב שינוי הזרם בסליל אחד מייצר את השטף המגנטי בסליל הראשון ומתקשר לסליל השני. ואז מחוקי האינדוקציה האלקטרומגנטית של פאראדיי (מתח מושרה הוא ביחס ישר לקצב השינוי של השטף המגנטי המקושר) בסליל השני, EMF המושרה ניתן כ

€ = M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt ... .. שווה 2

€ = N2 (dϕ12 / dt) = d (N2ϕ12) / dt ... שווה ערך 3

על ידי השוואת שוויון 2 ו -3

“איך עובד pll ”

MI1 = N2ϕ12

M = (N2ϕ12) / I1 הנרי

איפה M = השראות הדדית

€ = השראה הדדית EMF

N2 = מספר סיבובים בסליל הראשון L1

I1 = זרם בסליל הראשון

ϕ12 = שטף מגנטי המקושר בשני סלילים.

ההשראה ההדדית בין שני הסלילים תלויה במספר הסיבובים בסליל השני או בסליל הסמוך ובאזור חתך הרוחב.

מרחק בין שני סלילים.

EMF המושרה בסליל הראשון עקב קצב שינוי השטף ניתן כ,

E = -M12 (dI1 / dt)

סימן המינוס מציין התנגדות לקצב שינוי הזרם בסליל הראשון כאשר EMF מושרה.

השראות הדדית של שני סלילים

ניתן להגביר את ההשראות ההדדיות של שני סלילים על ידי הנחתם על ליבת ברזל רכה או על ידי הגדלת מספר הפניות של שני הסלילים. צימוד אחדות קיים בין שני הסלילים כאשר הם מפותלים היטב על ליבת ברזל רכה. דליפת השטף תהיה קטנה.

אם המרחק בין שני הסלילים הוא קצר, אז השטף המגנטי המיוצר בסליל הראשון מתקשר עם כל סיבובי הסליל השני, מה שמביא להשראת EMF גדולה ולהשראה הדדית.

השראות הדדית של שני סלילים

אם שני הסלילים רחוקים יותר זה מזה בזוויות שונות, אז השטף המגנטי המושרה בסליל הראשון מייצר EMF חלש או קטן בסליל השני. מכאן שההשראות ההדדית תהיה גם קטנה.

שני סלילים הרחק אחד מהשני

לפיכך ערכו של זה תלוי בעיקר במיקום ובריווח של שני סלילים על ליבת ברזל רכה. שקול את הדמות, שמראה ששני הסלילים נפתלים היטב אחד על גבי ליבת הברזל הרכה.

סלילים פצועים היטב

שינוי הזרם בסליל הראשון מייצר שדה מגנטי ומעביר את הקווים המגנטיים דרך הסליל השני, המשמש לחישוב השראות הדדית.

ההשראות ההדדיות של שני סלילים ניתנות כ-

M12 = (N2ϕ12) / I1

M21 = (N1ϕ21) / I2

איפה M12 = השראות הדדית של הסליל הראשון לסליל השני

M21 = השראות הדדית של הסליל השני לסליל האגרוף

N2 = סיבובים של הסליל השני

N1 = סיבובים של הסליל הראשון

I1 = זרם הזורם סביב הסליל הראשון

I2 = זרם הזורם סביב הסליל השני.

אם השטף המקושר ל- L1 ו- L2 זהה לזרם הזורם סביבם, ההשראה ההדדית של הסליל הראשון לסליל השני ניתנת כ- M21

ההשראה ההדדית של שני סלילים יכולה להיות מוגדרת כ- M12 = M21 = M

לכן, שני סלילים תלויים בעיקר בגודל, בסיבובים, במיקום ובמרווח בין שני הסלילים.

ההשראה העצמית של הסליל הראשון היא

L1 = (μ0.μr.N1^שתיים.A) / L.

“dpdt כבוי על מתג ”

ההשראה העצמית של הסלילים השניים היא

L2 = (μ0.μr.N^שתיים.A) / L.

הכפל את שתי הנוסחאות הנ'ל

ואז ההשראה ההדדית של שני סלילים, הקיימת ביניהם ניתנת כ-

M^שתיים= L1. L2

M = √ (L1.L2) הנרי

המשוואה לעיל נותנת שטף מגנטי = 0

צימוד מגנטי 100% בין L1 ל- L2

מקדם צימוד

שבר השטף המגנטי המקושר עם שני הסלילים לשטף המגנטי הכולל בין הסלילים מכונה כמקדם צימוד והוא מסומן על ידי 'k'. מקדם הצימוד מוגדר כיחס בין המעגל הפתוח ליחס המתח בפועל ויחס השטף המגנטי המתקבל בשני הסלילים. מאחר והשטף המגנטי של סליל אחד מתקשר עם סליל אחר.

מקדם הצימוד מציין את ההשראות של המשרן. אם צימוד המקדם k = 1, אז שני הסלילים מחוברים זה לזה בחוזקה. אז כל קווי הזרימה המגנטית של סליל אחד חותכים את כל הסיבובים של סליל אחר. מכאן שההשראות ההדדית היא הממוצע הגיאומטרי של השראות בודדות של שני סלילים.
אם ההשראות של שני סלילים זהות (L1 = L2), הרי שההשראות ההדדית בין שני הסלילים שווה להשראה של סליל יחיד. זה אומר,

M = √ (L1. L2) = L

כאשר L = השראות של סליל יחיד.

גורם צימוד בין סלילים

ניתן לייצג את גורם ההצמדה בין הסלילים כ- 0 ו- 1

אם גורם ההצמדה הוא 1, אז אין צימוד אינדוקטיבי בין הסלילים.

אם גורם ההצמדה הוא 0, ישנו צימוד אינדוקטיבי מקסימאלי או מלא בין הסלילים.

צימוד ההשראה מיוצג ב- 0 ו- 1, אך לא באחוזים.

לדוגמא, אם k = 1 אז שני הסלילים מצמידים בצורה מושלמת

אם k> 0.5, אז שני הסלילים מחוברים היטב

אם k<0.5, then the two coils are coupled loosely.

כדי למצוא את גורם צימוד המקדם בין שני הסלילים, יש ליישם את המשוואה הבאה,

K = M / √ (L1. L2)

M = k. √ (L1. L2)

איפה L1 = השראות של הסליל הראשון

L2 = השראות של הסליל השני

M = השראות הדדית

K = גורם צימוד

יישומים

ה יישומים של השראות הדדיות הם,

שַׁנַאי
מנועים חשמליים
גנרטורים
מכשירים חשמליים אחרים, העובדים עם שדה מגנטי.
משמש לחישוב זרמי אדי
עיבוד אותות דיגיטלי

לפיכך מדובר בכל סקירה של השראות הדדיות - הגדרה, נוסחה, יחידה, גזירה, גורם צימוד, צימוד מקדם ויישומים. הנה שאלה עבורך, מה החיסרון בהשראות הדדיות בין שני סלילים?