Induktorkobling

I forrige opplæring startet vi med Understanding an Inductor and It's Working, nå er det på tide å utforske de forskjellige kombinasjonene av induktorer. I elektronikk er induktorer de mest brukte komponentene etter kondensatorene og motstandene, som brukes i forskjellige kombinasjoner for forskjellige applikasjoner. Vi har også brukt induktor til å bygge metalldetektorer og målt induktorens verdi ved hjelp av forskjellige teknikker. Alle lenkene er gitt nedenfor:

• LC Meter ved hjelp av Arduino: Måling av induktans og frekvens
• Hvordan måle verdien av induktor eller kondensator ved hjelp av oscilloskop
• Enkel metaldetektor krets
• Arduino metalldetektor

Hva er koblede kretser?

Kombinasjonene av komponenter er sammen for å lage koblede kretser. Betydningen av koblet krets er at energioverføringen skjer fra den ene til den andre når en av kretsene får strøm. Hovedkomponenter i elektronikkretsen er koblet til enten ledende eller elektromagnetisk.

I denne opplæringen vil imidlertid den elektromagnetiske koblingen og kombinasjonen av induktorer, som induktorer i serie eller parallelle kombinasjoner, bli diskutert.

Gjensidig induktans

I forrige artikkel diskuterte vi selvinduktansen til en induktor og dens parameter. Under den selvinduktansrelaterte operasjonen var det ingen gjensidig induktans som fant sted.

Når hastigheten på strømendringen oppstår, induseres en spenning inne i en spole. Som kan demonstreres videre ved hjelp av formelen nedenfor hvor,

V (t) er den induserte spenningen inne i spolen, i Er strømmen som strømmer gjennom spolen, og induktansen til spolen er L.

V (t) = L {di (t) / dt}

Ovennevnte tilstand gjelder bare for det selvinduktansrelaterte kretselementet der to terminaler er til stede. I et slikt tilfelle blir ingen gjensidig induktans tatt med i rekkefølgen.

Nå, i samme scenario, hvis to spoler er plassert i nær avstand, vil den induktive koblingen skje.

På bildet ovenfor vises to spoler. Disse to spolene er veldig nær hverandre. På grunn av strømmen i1 som strømmer gjennom spolen L1, induseres magnetisk strømning som deretter blir overført til den andre spolen L2.

På bildet ovenfor er den samme kretsen nå tett innpakket i et kjernemateriale slik at spolene ikke kan bevege seg. Siden materialet er en magnetisk kjerne, har det permeabilitet. De to separate spolene er nå magnetisk koblet. Nå er det interessant, hvis en av spolene står overfor strømendringshastigheten, vil den andre spolen indusere en spenning som er direkte proporsjonal med strømendringshastigheten i den andre spolen.

Derfor, når en spenningskilde V1 påføres i spolen L1, vil strømmen i1 begynne å strømme gjennom L1. Strømendringshastigheten gir en strøm som strømmer gjennom den magnetiske kjernen og produserer en spenning i spolen L2. Strømendringens hastighet i L1 endrer også strømmen som ytterligere kan manipulere den induserte spenningen i L2.

Den induserte spenningen i L2 kan beregnes i formelen nedenfor -

V ₂ = M {di ₁ (t) / dt}

I ovenstående ligning er det en ukjent enhet. Det er M. Dette er fordi gjensidige induktanser er ansvarlige for gjensidig indusert spenning i to uavhengige kretser. Denne M, gjensidig induktansen er koeffisientens proporsjonalitet.

Samme for den første spolen L1, den gjensidig induserte spenningen på grunn av gjensidig induktans for den første spolen kan være -

V ₂ = M {di ₂ (t) / dt}

Samme som som induktansen, blir gjensidig induktans også målt i Henry. Den maksimale verdien av gjensidig induktans kan være √L ₁ L ₂. Ettersom induktansen induserer spenning med strømendringshastigheten, induserer gjensidig induktans også en spenning, som kalles gjensidig spenning M (di / dt). Denne gjensidige spenningen kan være positiv eller negativ, som er svært pålitelig av den fysiske konstruksjonen av spolen og retning av strømmen.

DOT-konvensjonen

Den Dot konvensjonen er et viktig verktøy for å bestemme polariteten av den innbyrdes indusert spenning. Som navnet antyder, er punktmerket som er i sirkulær form et spesielt symbol som brukes på slutten av to spoler i gjensidig koblede kretser. Denne prikken gir også informasjon om den svingete konstruksjonen rundt den magnetiske kjernen.

I kretsen ovenfor er to gjensidig koblede induktorer vist. Disse to induktorene har selvinduktanser av L1 og L2.

Spenningene V1 og V2 er utviklet på tvers av induktorene, er resultatet av strøm som kommer inn i induktorene på de stiplede terminalene. Ved å anta at den gjensidige induktansen til disse to induktorene er M, kan den induserte spenningen beregnes ved hjelp av formelen nedenfor,

For den første induktoren L1 vil den induserte spenningen være -

V ₁ = L ₁ (di ₁ / dt) ± M (di ₂ / dt)

Den samme formelen kan brukes til å beregne den induserte spenningen til den andre induktoren, V ₂ = L ₂ (di ₂ / dt) ± M (di ₁ / dt)

Derfor inneholder kretsen to typer indusert spenning, den induserte spenningen på grunn av selvinduktans og den gjensidig induserte spenningen på grunn av den gjensidige induktansen. Den induserte spenningen avhengig av selvinduktansen beregnes ved hjelp av formelen V = L (di / dt) som er positiv, men den gjensidig induserte spenningen kan være negativ eller positiv avhengig av viklingskonstruksjonen samt strømmen. Bruken av prikk er en viktig parameter for å bestemme polariteten til denne gjensidig induserte spenningen.

I en koblet krets hvor to terminaler hører til to forskjellige spoler og identisk merket med prikker, vil den magnetiske strømmen av selv og gjensidig induksjon i hver spole legge seg sammen i samme retning av strømmen som er i forhold til like terminaler.

Koblingskoeffisient

Induktorkoblingskoeffisienten er en viktig parameter for koblede kretser for å bestemme mengden kobling mellom de induktivt koblede spolene. Den bestemt koplingskoeffisient er uttrykt ved bokstaven K.

Formelen av koeffisienten for koplingen er K = M / √L ₁ + L ₂ hvor L1 er en selvinduktans av den første spolen og L2 er den selvinduktans av den annen spole.

To induktivt koblede kretser er koblet sammen ved hjelp av magnetisk strømning. Hvis hele strømmen til den ene induktoren er koblet eller koblet, kalles den andre induktoren perfekt kobling. I denne situasjonen kan K uttrykkes som 1, som er den korte formen for 100% kobling. Koblingskoeffisienten vil alltid være mindre enn enhet og maksimumsverdien til koblingskoeffisienten kan være 1 eller 100%.

Den gjensidige induktansen er sterkt pålitelig på koblingskoeffisienten mellom de to induktivt koblede kretsløpskretsene. Hvis koblingskoeffisienten er høyere, vil den gjensidige induktansen være høyere, på den andre siden, hvis koblingskoeffisienten er i en lavere mengde som vil redusere den gjensidige induktansen i koblingskretsen. Koblingskoeffisienten kan ikke være et negativt tall, og den har ingen avhengigheter av strømretningen inne i spolene. Koblingskoeffisienten avhenger av kjernematerialene. I jern- eller ferrittkjernematerialer kan koblingskoeffisienten være veldig høy som 0,99, og for luftkjernen kan den være så lav som 0,4 til 0,8, avhengig av rommet mellom de to spolene.

Spole i seriekombinasjon

Induktorer kan legges sammen i serie. Det er to måter å koble induktorer i serie ved å bruke hjelpemetode eller ved å bruke opposisjonsmetode.

På bildet ovenfor vises to typer seriekoblinger. For den første på venstre side er induktorene koblet i serie ved hjelpemetode. I denne metoden er strømmen som strømmer gjennom de to induktorene i samme retning. Når strømmen flyter i samme retning, vil magnetiske strømninger av selv og gjensidig induksjon ende opp med å knytte seg til hverandre og legge sammen.

Derfor kan den totale induktansen beregnes ved hjelp av formelen nedenfor -

L _eq = L ₁ + L ₂ + 2 M

Hvor L _eq er den totale ekvivalente induktansen og M er den gjensidige induktansen.

For det rette bildet vises Opposisjonstilkoblingen. I et slikt tilfelle er strømmen gjennom induktorene i motsatt retning. Derfor kan den totale induktansen beregnes ved hjelp av formelen nedenfor, L _eq = L ₁ + L ₂ - 2M

Hvor, L _eq er den totale ekvivalente induktansen og M er den gjensidige induktansen.

Induktorer i parallell kombinasjon

Samme som serieinduktorkombinasjonen, kan den parallelle kombinasjonen av to induktorer være to typer, ved hjelp av hjelpemetode og ved bruk av opposisjonsmetode.

For hjelpemetoden, sett på det venstre bildet, viser prikkkonvensjonen tydelig at strømmen gjennom induktorene er i samme retning. For å beregne total induktans kan formelen nedenfor være veldig nyttig. I et slikt tilfelle tillater det selvinduserte elektromagnetiske feltet i to spoler gjensidig indusert emk.

L _eq = (L ₁ L ₂ - M ²) / (L ₁ + L ₂ + 2 M)

For Opposisjonsmetoden er induktorene koblet parallelt med motsatt retning av hverandre. I et slikt tilfelle skaper den gjensidige induktansen en spenning som motarbeider den selvinduserte EMF. Den ekvivalente induktansen til parallellkretsen kan beregnes ved hjelp av formelen nedenfor -

L _eq = (L ₁ L ₂ - M ²) / (L ₁ + L ₂ + 2 M)

Applikasjoner av Induktor

En av de beste bruken av koblede induktorer er i etableringen av transformatorer. En transformator bruker koblede induktorer viklet rundt jern eller ferrittkjerne. En ideell transformator har null tap og hundre prosent koblingskoeffisienter. Annet enn transformatoren, er koblede induktorer også brukt i sepic eller flyback converter. Dette er et utmerket valg å isolere den primære inngangen med den sekundære utgangen fra strømforsyningen ved å bruke den koblede induktoren eller transformatorene.

Bortsett fra at koblede induktorer også brukes til å lage en enkelt eller dobbelt innstilt krets i radiosendings- eller mottakerkrets