يميز الحث خصائص عناصر الدائرة الكهربائية لتجميع طاقة المجال المغناطيسي. وهو أيضًا مقياس للعلاقة بين المجال الحالي والمجال المغناطيسي. كما تتم مقارنتها مع القصور الذاتي للكهرباء - تمامًا مثل الكتلة مع مقياس القصور الذاتي للأجسام الميكانيكية.
محتوى
ظاهرة الاستقراء الذاتي
إذا تغير التيار المتدفق عبر دائرة موصلة من حيث الحجم ، فإن ظاهرة الحث الذاتي تحدث. في هذه الحالة ، يتغير التدفق المغناطيسي عبر الدائرة ، ويظهر emf في أطراف الحلقة الحالية ، تسمى emf الحث الذاتي. هذا EMF هو عكس اتجاه التيار ويساوي:
ε = -F / t = -L * (∆I / t)
من الواضح أن المجال الكهرومغناطيسي للحث الذاتي يساوي معدل تغير التدفق المغناطيسي الناجم عن تغيير التيار المتدفق عبر الدائرة ، ويتناسب أيضًا مع معدل تغير التيار. يُطلق على معامل التناسب بين المجالات الكهرومغناطيسية للحث الذاتي ومعدل تغير التيار اسم الحث ويشار إليه بالرمز L.. هذه القيمة دائمًا موجبة ، ولها وحدة SI تساوي 1 Henry (1 H). تستخدم الكسور الكسرية أيضًا - ميليهنري وميكروينري. يمكننا التحدث عن محاثة 1 Henry إذا تسبب تغيير التيار بمقدار 1 أمبير في EMF للحث الذاتي بمقدار 1 فولت. لا تحتوي الدائرة على محاثة فحسب ، بل تحتوي أيضًا على موصل منفصل ، بالإضافة إلى ملف يمكن تمثيله كمجموعة من الدوائر المتصلة بالسلسلة.
يخزن الحث الطاقة ، والتي يمكن حسابها على أنها W = L * I2/ 2 ، حيث:
- W- الطاقة ، J ؛
- L - الحث ، H ؛
- أنا هو التيار في الملف ، أ.
وهنا تتناسب الطاقة طرديًا مع تحريض الملف.
مهم! في الهندسة ، الحث هو أيضًا جهاز يتم فيه تخزين مجال كهربائي. العنصر الحقيقي الأقرب لهذا التعريف هو مغو.
الصيغة العامة لحساب محاثة الملف المادي لها شكل معقد وغير ملائمة للحسابات العملية. من المفيد أن نتذكر أن الحث يتناسب مع عدد المنعطفات وقطر الملف ويعتمد على الشكل الهندسي. أيضًا ، يتأثر الحث بالنفاذية المغناطيسية للنواة التي يقع عليها الملف ، لكن التيار المتدفق عبر المنعطفات لا يتأثر. لحساب الحث ، في كل مرة تحتاج إلى الرجوع إلى الصيغ أعلاه لتصميم معين. لذلك ، بالنسبة للملف الأسطواني ، يتم حساب صفته الرئيسية بالصيغة:
L = μ * μ*(ن2* S / l) ،
أين:
- μ هي النفاذية المغناطيسية النسبية لقلب الملف ؛
- ميكرومتر - ثابت مغناطيسي ، 1.26 * 10-6 ه / م ؛
- N هو عدد الأدوار ؛
- S هي مساحة الملف ؛
- l هو الطول الهندسي للملف.
لحساب المحاثة للملف الأسطواني والملفات ذات الأشكال الأخرى ، من الأفضل استخدام برامج الآلة الحاسبة ، بما في ذلك الآلات الحاسبة عبر الإنترنت.
اتصال متسلسل ومتوازي للمحثات
يمكن توصيل المحاثات بالتسلسل أو بالتوازي للحصول على مجموعة ذات خصائص جديدة.
اتصال موازية
عندما تكون الملفات متصلة بالتوازي ، يكون الجهد على جميع العناصر متساويًا ، والتيارات (المتغيرات) بشكل عكسي مع تحريض العناصر.
- يو = يو1= يو2= يو3;
- أنا = أنا1+ أنا2+ أنا3.
يتم تعريف الحث الكلي للدائرة على أنه 1 / L = 1 / L1+ 1 / لتر2+ 1 / لتر3. الصيغة صالحة لأي عدد من العناصر ، وبالنسبة لملفين ، يتم تبسيطها إلى الشكل L = L1* لام2/ (إل1+ لام2). من الواضح أن الحث الناتج أقل من تحريض العنصر ذي القيمة الأصغر.
اتصال تسلسلي
مع هذا النوع من التوصيل ، يتدفق التيار نفسه عبر الدائرة المكونة من ملفات ، ويتم توزيع الجهد (متغير!) على كل مكون من مكونات الدائرة بما يتناسب مع محاثة كل عنصر:
- يو = يو1+ يو2+ يو3;
- أنا = أنا1= أنا2= أنا3.
المحاثة الكلية تساوي مجموع كل المحاثات ، وستكون أكبر من محاثة العنصر ذي القيمة الأكبر. لذلك ، يتم استخدام هذا الاتصال إذا لزم الأمر للحصول على زيادة في المحاثة.
مهم! عند توصيل الملفات في سلسلة أو بطارية متوازية ، تكون معادلات الحساب صحيحة فقط في الحالات التي يتم فيها استبعاد التأثير المتبادل للمجالات المغناطيسية للعناصر على بعضها البعض (التدريع ، والمسافة الطويلة ، وما إلى ذلك). في حالة وجود تأثير ، فإن القيمة الإجمالية للمحاثة ستعتمد على الوضع النسبي للملفات.
بعض القضايا العملية وتصميمات المحاثات
في الممارسة العملية ، يتم استخدام تصميمات مختلفة من المحرِّضات. اعتمادًا على الغرض ومجال التطبيق ، يمكن تصنيع الأجهزة بطرق مختلفة ، ولكن يجب مراعاة التأثيرات التي تحدث في الملفات الحقيقية.
عامل الجودة للمحث
يحتوي الملف الحقيقي ، بالإضافة إلى الحث ، على العديد من المعلمات ، وأحد أهمها هو عامل الجودة. تحدد هذه القيمة الخسائر في الملف وتعتمد على:
- الخسائر الأومية في سلك اللف (كلما زادت المقاومة ، انخفض عامل الجودة) ؛
- خسائر عازلة في عزل الأسلاك وإطار اللف ؛
- فقدان الشاشة
- الخسائر الأساسية.
كل هذه الكميات تحدد مقاومة الخسارة ، وعامل الجودة هو قيمة بلا أبعاد تساوي Q = ωL / Rlosses ، حيث:
- ω = 2 * π * F - تردد دائري ؛
- L - الحث.
- ωL هو مفاعلة الملف.
يمكننا القول تقريبًا أن عامل الجودة يساوي نسبة المقاومة التفاعلية (الاستقرائية) إلى النشطة. من ناحية ، مع زيادة التردد ، يزداد البسط ، ولكن في نفس الوقت ، بسبب تأثير الجلد ، تزداد مقاومة الخسارة أيضًا بسبب انخفاض المقطع العرضي المفيد للسلك.
تأثير الشاشة
لتقليل تأثير الأجسام الغريبة ، وكذلك المجالات الكهربائية والمغناطيسية والتأثير المتبادل للعناصر من خلال هذه المجالات ، غالبًا ما يتم وضع الملفات (خاصة ذات التردد العالي) في شاشة. بالإضافة إلى التأثير المفيد ، يؤدي التدريع إلى انخفاض عامل جودة الملف ، وانخفاض تحريضه وزيادة السعة الطفيلية. علاوة على ذلك ، كلما اقتربت جدران الشاشة من لفات الملف ، زاد التأثير الضار. لذلك ، يتم تصنيع الملفات المحمية دائمًا تقريبًا مع إمكانية ضبط المعلمات.
الحث الانتهازي
في بعض الحالات ، يُطلب تعيين قيمة الحث بدقة في الموقع بعد توصيل الملف بعناصر الدائرة الأخرى ، لتعويض انحرافات المعلمة أثناء الضبط. لهذا ، يتم استخدام طرق مختلفة (تبديل صنابير المنعطفات ، وما إلى ذلك) ، ولكن الطريقة الأكثر دقة وسلسة هي الضبط بمساعدة النواة. إنه مصنوع على شكل قضيب ملولب ، يمكن تثبيته داخل وخارج الإطار ، وضبط محاثة الملف.
الحث المتغير (المتغير)
عند الحاجة إلى تعديل سريع للمحاثة أو الاقتران الحثي ، يتم استخدام ملفات ذات تصميم مختلف. تحتوي على ملفين - متحرك وثابت. المحاثة الكلية تساوي مجموع محاثة الملفين والحث المتبادل بينهما.
عن طريق تغيير الوضع النسبي لملف واحد إلى ملف آخر ، يتم تعديل القيمة الإجمالية للمحاثة. يُطلق على هذا الجهاز اسم المتغير وغالبًا ما يستخدم في معدات الاتصالات لضبط دوائر الرنين في الحالات التي يكون فيها استخدام المكثفات المتغيرة أمرًا مستحيلًا لسبب ما.تصميم المتغير ضخم نوعًا ما ، مما يحد من نطاقه.
الحث على شكل دوامة مطبوعة
يمكن عمل ملفات ذات محاثة صغيرة على شكل دوامة من الموصلات المطبوعة. ميزة هذا التصميم هي:
- قابلية التصنيع للإنتاج ؛
- قابلية عالية للتكرار للمعلمات.
تشمل العيوب استحالة الضبط الدقيق أثناء الضبط وصعوبة الحصول على قيم محاثة كبيرة - كلما زاد المحاثة ، زادت المساحة التي يشغلها الملف على اللوحة.
بكرة الجرح المقطعية
المحاثة بدون السعة تكون على الورق فقط. مع أي تطبيق مادي للملف ، تنشأ على الفور سعة بينية طفيلية. هذا ضار في كثير من الحالات. تضيف السعة الطفيلية إلى سعة دائرة LC ، مما يقلل من تردد الرنين وعامل الجودة للنظام التذبذب. أيضًا ، للملف تردد طنين خاص به ، مما يثير ظواهر غير مرغوب فيها.
يتم استخدام طرق مختلفة لتقليل السعة الطفيلية ، وأبسطها هو لف الحث على شكل عدة أقسام متصلة بالسلسلة. مع هذا التضمين ، تتراكم الحثيات ، وتقل السعة الكلية.
محث على قلب حلقي
يتم رسم خطوط المجال المغناطيسي للمحث الأسطواني من خلال الجزء الداخلي من الملف (إذا كان هناك لب ، ثم من خلاله) ويتم إغلاقها من الخارج عبر الهواء. هذه الحقيقة لها عيوب عديدة:
- يتم تقليل الحث.
- خصائص الملف أقل قابلية للحساب ؛
- أي كائن يتم إحضاره إلى مجال مغناطيسي خارجي يغير معلمات الملف (الحث ، السعة الطفيلية ، الخسائر ، إلخ) ، لذا فإن التدريع مطلوب في كثير من الحالات.
اللفائف الملفوفة على النوى الحلقية (على شكل حلقة أو دونات) خالية إلى حد كبير من هذه العيوب. تمر الخطوط المغناطيسية داخل القلب على شكل حلقات مغلقة. هذا يعني أن الكائنات الخارجية ليس لها أي تأثير عمليًا على معلمات ملف جرح على مثل هذا النواة ، ولا حاجة إلى التدريع لمثل هذا التصميم. يزداد المحاثة أيضًا ، وتكون الأشياء الأخرى متساوية ، ويسهل حساب الخصائص.
تشمل عيوب لفائف الجرح على توري استحالة التعديل السلس للحث على الفور. مشكلة أخرى هي كثافة اليد العاملة العالية وقابلية تصنيع منخفضة لللف. ومع ذلك ، فإن هذا ينطبق على جميع العناصر الاستقرائية بشكل عام ، إلى حد أكبر أو أقل.
أيضًا ، من العيوب الشائعة للتطبيق المادي للمحاثة ارتفاع الوزن والحجم والموثوقية المنخفضة نسبيًا وقابلية الصيانة المنخفضة.
لذلك ، في التكنولوجيا ، يحاولون التخلص من المكونات الحثية. لكن هذا ليس ممكنًا دائمًا ، لذلك سيتم استخدام مكونات اللف في المستقبل المنظور وعلى المدى المتوسط.
مقالات مماثلة:
