电感器基础

介绍

电感器由绕在铁氧体材料的铁芯上的线组成,铁氧体材料的铁芯包括一个气隙。电感器以磁场的形式储存能量。感应体在磁场作用下有许多电特性。

该电感器的一个重要特性是每当电流流过电线时,它会产生周围的磁场。如果我们将线圈线圈,磁场更强。当电流流过线圈时,磁通量将呈指数级增长并特别稳定,然后以磁能的形式存储电能。当电源停止时,磁能会指数呈指数递减并转换为电能。由此,我们可以说它会在暂时存储能量。磁场的变化越快,诱导的EMF或电压将大。要了解当前和磁通量关系,让我们知道Lenz的法律。

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楞次定律

在讲楞次定律之前,我们首先要知道法拉第归纳法。它指出,电动势的幅度在线圈中感应等于变化的通量,与线圈连接的比率。这等于如下

Φᶓαd / dt

而线圈的匝数和与线圈有关的磁通的乘积,就得到磁通连杆。

楞次定律指出,电动势是由磁通量的变化产生,如法拉第定律所述。这种感应电动势的极性是这样的,它产生一种电流,使磁场对抗产生它的变化。

ԑ= -N(∂φb/∂t)

∂ΦB =磁通量变化

ԑ=感应电动势

n =否。轮转

A =线圈面积

U =岩心的渗透率。

l =线圈的长度

di / dt =线圈中电流的变化率。

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电感器的工作

当电流在线圈中流动时,线圈就会在其周围形成磁场。在建立磁场的时候,线圈居住在电流的流动,一旦磁场建立,电流可以正常流过导线。由于这个原因,在达到稳定状态之前,磁流将呈指数增长。当电流断开时,线圈周围的磁场将保持线圈中的电流流动,直到磁场崩溃。这使得电流在达到其实际状态之前呈指数递减。

当导线盘绕成一系列连续的线圈时,就称为螺线管。在这种情况下,磁场强度会随着电流的增大而增大或减小。这与条形磁铁的磁场效应相似,只是磁场强度变了。

通过杆磁铁和线圈中的电流产生的磁场

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电感器符号

空气核心的象征

电感器

铁芯的符号

schemeit-project (4)

铁氧体核心的符号

schemeit-project (5)

可变核心的符号

schemeit-project (6)

电感的电感

电感是电感器的特性,由于磁场作用在电感器中产生的电流与磁场的变化率成正比,称为电感器。电感值越高,就越能抵抗电流的突然变化。

感应系数为L =µN2A / L.

在哪里

L -线圈的电感。

µ-岩心的渗透率。

线圈中的调谐次数

线圈的面积。

L长度的电感。

自身电感

由于电流产生的磁通量,电流的变化导致该电路中的电压的变化。简单地在线圈内的电感会给我们自感。扼流圈是自感效应的最佳示例。

互感

一个电路中电流的变化会引起下一个电路的电压的变化。两个电路之间磁场的联系导致互感。变压器是互感效应的最好例子。

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电感串联

当“N”的电感器串联连接时,总电感值是所有单个电感的总和。

schemeit-project (3)

Ltotal = L1+L2+…+Ln

电感并联

当n个电感并联时,总电感值较低,即

schemeit-project (2)

LTOTOL = 1 /((1 / L1)+(1 / L2)+ .. +(1 / Ln))

如果我们观察这两个方程,它们非常类似于串联和并联的电阻器。

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电感的单位

电感的SI单位是亨利。它以美国物理学家约瑟夫·亨利的名字命名。用H表示。

一个亨利就是电路中电流的变化率是每秒一安培,那么合成电动势就是一伏特。这等于

H= (V.s)/A = Wb/A。

其中v =伏特,s =秒,wb = web和a =安培。

电感前缀

1MH = 1毫安= 10-3小时

1μH = 1 micro-Henry = 10- 6h

1纳米亨利= 10-9 H

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电感影响因素

1.核心材料

影响电感值的重要因素之一是磁导率。如果铁芯的磁导率越大,电感也越大,如果铁芯的磁导率越小,电感也越小。因为一个具有较高磁导率的地核对于任何给定的场力都会产生更大的磁通量。

线圈铁芯

2.电感的匝数

如果电感的匝数增加,电感也会增加。因为对于任何给定的电流,如果电感器包含更多的匝数,产生的磁通量总是更大。

no

3.length of the coil

如果线圈长度增加电感减小。如果长度降低,电感会增加。对于任何金属给定电流,对于线圈的较长长度,产生的磁通量导致对该通量的产生更有反对。

线圈长度

4.线圈的area

取线圈的截面积,面积增大,电感增大,面积减小,电感值相对减小。随着面积的增加,感应的磁通和电感也增加。

线圈面积

电感值也会受到电感附近的其他导线和元件所引起的外部效应的影响,一旦它被组装在电路中。为了得到准确的电感值,必须计算出近似的电感值。

让我们考虑用一层匝缠绕的螺线管缠绕,该匝有一些直径的线,并且匝数均匀地放置,然后给出近似电感值的典型公式。

L = (d2n2)/(l + 0.45d)

在哪里

D =线圈的直径,单位是米。

n = no。线圈的匝数。

L =亨利的电感。

L =导线的长度,单位是米。

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电流,电压和功率计算

电感器中的电压取决于通过电感器的电流的变化率。无论何时产生变化,最初的变化都会受到感应电动势的反对。在线圈中感应的电动势将是相同的,但电压将像一个电流增加的源,电压将像一个电流减少的负载。

电源为了保持流过线圈的电流对感应电动势所做的功就是功率。它给出如下

P = d/dt (1 / 2 (xi)2))。

磁场密度B (t)以特斯拉为单位,等于磁场强度H (t)乘以磁芯导磁率' μ '。

这是

B (t) = μ x H (t)。

磁通量以韦伯计量,等于磁通量密度B (t)乘以磁芯“Ac”的截面积。

这是

φ(t)= acx b(t)。

储存在电感器中的能量等于使电流通过电感器并产生磁通量所做的功。

这给

e =½(l x i2)

在哪里

L =电感,

i =电流流过电感器和

E =储存的能量。

例子

让我们考虑下面的电路,电流流过线圈是5a。

schemeit-project (9)

如果开关断开15毫秒,则线圈中感应到的电动势为

Vl= L di/dt = 0.5(5/0.015) = 166伏

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质量因素

由于电感器由导电金属线形成,因此它们将具有串联电阻。该串联电阻将通过转换流过线圈的电流来产生热量。由于这种热量,电感器的灵敏度降低。因此,质量因子只不过是电感与阻力的比率。这是

Q = ω l / r

在哪里

品质因子

ω =角频率(Hz)

l =电感(h)

r =电阻(ω)

电感器中产生的反电动势:电感器中产生的电动势取决于源电流,电流是交流的还是直流的。

自诱导的EMF VL = - L DI / DT仅适用于交流电流,因为电流变化率为DI / DT不等于零。如果电感电流的流量是恒定的,则在DC电流处DI / DT为零。在这个阶段,电感器就像一根电线一样。

电感的时间常数:让我们考虑如下图所示的电路,其中电感器和开关。

schemeit-project (7)

由于开关是开路的,电路中就没有电流流动。因此,在这个条件下,电流的变化率di/dt等于零。我们知道,当di/dt等于0时,电路中没有自感电动势。

当我们关闭开关时,电流将流经电路,并以由电感器电感量决定的速率缓慢上升到其最大值。流过电感器的电流率乘以电感量就得到VL。因此电路中会产生自感电动势(VL),该值取决于电路中电感器的电感值VL= L di/dt,该VL会与施加的电压对抗,直到电流达到最大值并达到稳定状态。在这一阶段,只有线圈直流电阻将存在,以反对电流。因为在直流电感器中,电流的变化只发生在从零到最大值和从最大值到零的过渡状态。由于直流是零频率分量,电路在稳态状态下不提供电抗。

同样,当开关打开时,流过电路的电流会下降,但电感器会再次抵制这种变化,通过在另一个方向感应电压,试图保持电流在之前的值流动。

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电感器的应用

  1. 具有纳米亨利范围内的电感的电感,只能过滤出非常高的频率即,超过100 MHz,因此这些主要用于20世纪80年代的旧动臂箱等射频电路。
  2. 微型亨利范围内的电感将过滤掉大约50千赫到少数兆赫的频率。这些通常用于直流电源平滑电压。
  3. 毫亨利范围内的电感是非常有效的,这些被用于音频交叉电路分离低频和高频声音。
  4. 理想情况下,电感就像一个低通滤波器,因为电感的阻抗随着信号频率的增加而增加。
  5. 由于电感器可以从一定距离感应磁场,所以这些被用于电感传感器。这些感应传感器用于交通信号检测交通量。
  6. 通过组合两个具有共同磁场的电感器,其作用就像变压器一样。这些电感式变压器仅适用于较低频率。
  7. 在固定速度的应用中使用感应电动机。

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