Прорачун индуктивности завојнице: формула

Свако од нас је имао проблема са предметима у школи. Неко је имао проблема са хемијом, неко - са физиком. Али чак и да је све било добро са овим предметима, вероватно се не сећате свега што сте добили у школи. Једна од ових тема је електромагнетизам уопште и посебно израчунавање индуктивности завојница.

Да почнемо, заронимо мало у историју таквог феномена као што је магнетизам.

Хистори оф

Магнетизам почиње своју историју од древне Кине и античке Грчке. Магнетно гвожђе откривено у Кини је тада коришћено као игла компаса окренута ка северу. То се спомиње цхинесе емперор је користио током битке.

Међутим, до 1820. године, магнетизам се сматрао само феноменом. Сва његова практична примена закључена је у усмеравању игле компаса на север. Међутим, 1820. године, Оерстед је спровео свој експеримент са магнетном иглом, показујући ефекат електричног поља на магнет. Ово искуство је био подстицај за неке научнике који су га озбиљно схватили да развију теорију магнетног поља.

Након само 11 година, 1831, Фарадаи је открио закон електромагнетна индукција и увели термин "магнетно поље" у употребу од стране физичара. Управо је тај закон послужио као основа за стварање индуктора, о чему ће се данас расправљати.

И пре него што почнемо да разматрамо сам уређај ових завојница, освежићемо концепт магнетног поља у глави.

Магнетно поље

Ова фраза нам је позната из школе. Али многи су већ заборавили шта то значи. Иако свако од нас памти да магнетно поље може да утиче на објекте, привлачи их или одбија. Али, поред тога, има и друге карактеристике: на пример, магнетно поље може да утиче на електрично наелектрисане објекте, што значи да су струја и магнетизам међусобно уско повезани, а један феномен може лако да се претвори у други. Научници су то доста давно схватили и зато су све те процесе почели да називају у једној речи - „електромагнетним феноменима“. Заправо, електромагнетизам је прилично интересантна и још увијек не потпуно проучена област физике. То је веома опсежно, а знање које вам можемо представити овдје је врло мали дио онога што човјечанство данас зна о магнетизму.

А сада идемо директно на тему нашег чланка. Следећи одељак ће бити посвећен директно разматрању индуктивности уређаја.

Шта је индуктор?

Суочавамо се са овим стварима све време, али тешко да им дајемо посебан значај. Ово је рутина за нас. У ствари, индуктори се данас налазе у скоро сваком уређају, али најупадљивији пример њиховог коришћења су трансформатори. Ако сматрате да су трансформатори само на трафостаницама, онда сте јако погрешни: ваш пуњач из лаптопа или паметног телефона је такође нека врста трансформатора, само мањи од оних који се користе у електранама и дистрибутивним подстаницама.

Сваки индуктор се састоји од језгра и намота. Језгро је шипка од диелектричног или феромагнетног материјала на који је намотан намот. Ово се најчешће производи од бакарне жице. Број завоја намотаја директно је повезан са величином магнетне индукције добијеног калема.

Сада, пре него што размотримо израчунавање индуктивности завојница и формуле које су за то неопходне, говоримо о томе које ћемо параметре и својства израчунати.

Које параметре има калем?

Свитак има неколико физичких карактеристика које одражавају његов квалитет и прикладност за одређени посао. Једна од њих је индуктивност. Нумерички је једнак омјеру протока. створено магнетно поље завојнице, до величине ове струје. Индуктивност се мери у Хенрију (Х) иу већини случајева узима вредности од јединица микрогеније до десетина Хенрија.

Индуктивност је можда најважнији параметар свитка. Стога не изненађује да већина људи чак и не мисли да постоје друге количине које могу описати понашање свитка и одражавати његову прикладност за одређену примјену.

Приликом избора индуктора, професионалци такође воде рачуна о отпорности на губитке. Као што се може схватити из ове фразе, она одражава величину губитка електричне енергије до које долази услед паразитских ефеката, као што је, на пример, загревање жица, према Јоуле-Лензовом закону. Лако је разумети да што је та вредност мања, то је боље.

Други параметар који треба узети у обзир је квалитет круга. Она је блиско повезана са претходним параметром и представља однос реактанције према активном (отпорност на губитак). Према томе, што је фактор квалитета већи - то боље. Његово повећање постиже се избором оптималног пречника жице, материјала и пречника језгра, броја намота.

Погледајмо сада најближи и најузбудљивији параметар - индуктивност намотаја.

Мало више о индуктивности

Већ смо демонтирали овај концепт, а сада остаје да о томе мало више причамо. Зашто? На крају крајева, морамо израчунати индуктивност завојница, што значи да морамо разумјети шта је то и зашто је морамо израчунати.

Индуктивност завојнице је дизајнирана да створи магнетно поље, и стога има параметре који описују његову снагу. Овај параметар је магнетни флукс. Али различити калемови имају различите губитке када струја пролази кроз њих и, сходно томе, различиту ефикасност. Зависно од пречника жица и броја окретаја, завојница може произвести различито магнетно поље. Због тога је неопходно увести такву вредност која би одражавала везу између величине магнетног флукса и јачине струје која је прошла кроз калем. Овај параметар је индуктивност.

Зашто вам је потребан израчун индуктивности?

У свијету постоји много завојница различитих типова. Разликују се по својствима и, према томе, у апликацијама. Неки се користе у трансформаторима, други, соленоиди, обављају улогу електромагнета велике снаге. Поред ових, биће много апликација за индукторе. И сви они требају различите врсте завојница. Разликују се по својим својствима. Али већина ових својстава може се комбиновати са концептом индуктивности.

Приближили смо се објашњењу шта укључује формула за израчунавање индуктивности завојнице. Али, потребно је резервисати да се не ради о "формули", већ о "формулама", јер се све завојнице могу подијелити у неколико великих група, од којих свака има своју засебну формулу.

Врсте завојница

Функционално, разликују се контурне завојнице, које се користе у радиофизици, комуникационим завојницама које се користе у трансформаторима, и вариометрима, тј.

Постоји и врста завојница, као што су пригушнице. Унутар ове класе постоји и подјела на регуларну и дуалну. Имају високу отпорност наизменична струја и врло ниска - константна, због чега могу послужити као добар филтер који омогућава истосмјерну струју и одгађа измјеничну струју. Двоструке пригушнице су ефикасније на високим струјама и фреквенцијама у односу на конвенционалне.

Формула Цалцулатионс

Дошло је вријеме да пређемо на главну тему чланка. Почињемо тако што ћемо вам рећи како израчунати индуктивност завојнице без језгра. Ово је најједноставнији облик израчунавања. Али и овде има своје суптилности. Узмимо, за једноставност, свитак, чије намотавање лежи у једном слоју. За њу је израчунавање једнослојне индуктивности фер:

Л = Д ² * н ² / (45Д + 100л ).

Овде је Л индуктивност, Д је пречник завојнице у центиметрима, н је број завоја, л је дужина намотаја у центиметрима. Једнослојна завојница претпоставља да дебљина намотаја неће бити већа од једног слоја, што значи да је за њу важан прорачун пљоснатог индуктивног свитка. У принципу, већина формула за израчунавање индуктивности је врло слична: значајне разлике само у коефицијентима варијабли у бројнику и називнику. Најједноставније је израчунати индуктивност завојнице без језгра.

Интересантна је и формула за израчунавање индуктивности завојнице са великим бројем завоја:

Л = 0,08 * Д ² * н ² / (3 * Д + 9 * б + 10 * ц).

Овде б је ширина жице, ц је њена висина. Ова формула је ефикасна за израчунавање вишеслојне индукцијске завојнице. У пракси се користи нешто рјеђе од оног који ће бити објашњен у наставку.

Најважнија, можда, ће бити израчунавање индуктивности завојнице са језгром. Постоји посебна формула која показује да је ова индуктивност одређена материјалом од којег је језгро направљено, односно његовом магнетном пропустљивошћу. Ова формула изгледа овако:

Л = м * м ₀ * н ² * С / л,
при чему је м магнетска пермеабилност материјала језгра, м ₀ је магнетна константа (једнака је 12,56 · 10-7 ГН / м), С је површина попречног пресека завојнице, л је дужина намота.

Обрачун завоја индуктора је врло једноставан: то је број слојева проводника намотаних на језгру.

Схватили смо формуле, а сада мало о томе где нам тачно ове формуле и прорачуни могу бити корисни.

Практична примена

Ове формуле се веома широко користе због свеприсутности индуктора. Као што смо већ сазнали, постоје различити типови свитака, од којих сваки одговара његовој примјени. У том смислу постаје неопходно да их некако раздвојимо према њиховим карактеристикама, јер свака индустрија захтева своју специфичну индуктивност и добар квалитет.

У основи, израчунавање индуктивности завојница се користи у производњи иу електротехници. Сваки радио-аматер мора знати како да израчуна индуктивност, иначе како може одредити који је свитак из великог низа погодан за његову намјену, а који није.

Да ли сте заинтересовани?

Данас постоји много научника заинтересованих за магнетизам и магнетне појаве. Они проучавају магнетне и електричне аспекте супстанци, покушавајући да идентификују обрасце и синтетизују моћне магнете са одређеним потребним својствима: на пример, са високом тачком топљења или суперпроводљивости. Сви ови материјали могу се користити у великом броју индустрија.

Да наведемо пример са ваздухопловном индустријом: обећавајући за међузвјездане летове дугог домета су ракете са ионским моторима које стварају потисак избацивањем јонизованог гаса из млазнице. Сила потиска у таквом мотору зависи од температуре гаса и брзине његовог кретања. Сходно томе, да би се гасу дала максимална сила за убрзање, потребан нам је веома јак магнет, који убрзава набијене честице и такође има веома високу тачку топљења да се не растали када гасови изађу из млазнице.

Закључак

Знање никада није сувишно, и увијек негдје, било би корисно. Сада, ако добијете програм за израчунавање индуктивности завојнице, лако можете знати зашто постоје такве формуле и које варијабле у њима значе. Овај чланак је намењен само вашим информацијама, а ако желите да сазнате више, требало би да прочитате стручну литературу (корист од дугогодишњег проучавања магнетних феномена је акумулирала).