Изчисляване на индуктивност на бобината: формула

Всеки от нас имаше проблеми с предмети в училище. Някой имаше проблеми с химията, някой - с физиката. Но дори ако всичко беше винаги добро с тези теми, най-вероятно не си спомняте всичко, което сте получили в училище. Една от тези теми е електромагнетизма като цяло и по-специално изчисляването на индуктивността на намотките.

Да започнем с това, да се потопим малко в историята на такова явление като магнетизма.

История на

Магнетизмът започва своята история от древен Китай и древна Гърция. Магнитното желязо, открито в Китай, се използва като игла на компаса, насочена на север. Това се споменава китайски император използвали го по време на битката.

Въпреки това, до 1820 г., магнетизмът се разглежда само като явление. Цялото му практическо приложение беше заключено в посочването на иглата на компаса на север. Въпреки това, през 1820 г., Ерстед провежда своя експеримент с магнитна игла, показвайки ефекта на електрическо поле върху магнит. Този опит е бил стимул за някои учени, които са го взели сериозно, за да разработят теория за магнитното поле.

Само след 11 години, през 1831, Фарадей открива закона електромагнитна индукция и въведе понятието "магнитно поле" в употреба от физиците. Именно този закон послужи като основа за създаването на индуктори, които ще бъдат дискутирани днес.

И преди да започнем да разглеждаме самото устройство на тези намотки, нека освежим концепцията за магнитно поле в главата ни.

Магнитно поле

Тази фраза ни е позната от училище. Но мнозина вече са забравили какво означава това. Въпреки че всеки от нас си спомня, че магнитното поле може да засегне обекти, да ги привлече или отблъсне. Но освен това, той има и други характеристики: например, магнитното поле може да повлияе на електрически заредени обекти, което означава, че електричеството и магнетизмът са тясно свързани помежду си и един феномен може плавно да се влива в друг. Учените разбрали това доста отдавна и затова започнали да наричат ​​всички тези процеси заедно в една дума - „електромагнитни явления”. Всъщност, електромагнетизмът е доста интересна и все още не напълно изучена област на физиката. Тя е много обширна и знанието, което можем да ви представим тук, е много малка част от това, което човечеството знае за магнетизма днес.

А сега да преминем директно към темата на нашата статия. Следващият раздел ще бъде посветен директно на разглеждане на индуктивността на устройството.

Какво е индуктор?

Ние се сблъскваме с тези неща през цялото време, но едва ли им даваме някакво специално значение. Това е рутина за нас. Всъщност индукторите се срещат днес в почти всяко устройство, но най-ярък пример за тяхната употреба са трансформаторите. Ако смятате, че трансформаторите са само в подстанции, тогава сте много погрешни: зарядното устройство от лаптоп или смартфон също е нещо като трансформатор, само по-малък от използвания в електроцентралите и разпределителните подстанции.

Всеки индуктор се състои от ядро ​​и намотка. Сърцевината е пръчка от диелектричен или феромагнитен материал, върху която се навива намотката. Последното се прави най-често от меден проводник. Броят на завъртанията на намотката е пряко свързан с величината на магнитната индукция на получената намотка.

Сега, преди да разгледаме изчисляването на индуктивността на намотките и необходимите за нея формули, нека поговорим за това, какви параметри и свойства ще изчислим.

Какви параметри има намотката?

Бобината има няколко физически характеристики, които отразяват нейното качество и пригодност за конкретна работа. Една от тях е индуктивност. Тя е числено равна на съотношението на потока. създадено магнитно поле намотка, до големината на този ток. Индуктивността се измерва в Хенри (Н) и в повечето случаи приема стойности от микрогеничните единици до десетки Хенри.

Индуктивността е може би най-важният параметър на намотката. Следователно не е изненадващо, че повечето хора дори не си мислят, че има други количества, които могат да опишат поведението на намотката и да отразят неговата пригодност за конкретно приложение.

При избора на индуктори професионалистите също така обръщат внимание на съпротивлението на загуби. Както може да се разбира от тази фраза, тя отразява степента на загуба на електроенергия, която възниква поради паразитни ефекти, като например нагряването на кабели, което възниква съгласно закона на Жул-Ленц. Лесно е да се разбере, че колкото по-ниска е тази стойност за бобината, толкова по-добре.

Друг параметър, който трябва да се вземе предвид, е качеството на веригата. Тя е тясно свързана с предишния параметър и представлява съотношението на реактивното съпротивление към активния (устойчивост на загуба). Съответно, колкото по-висок е факторът за качество - толкова по-добре. Увеличаването му се постига чрез избор на оптимален диаметър на проводника, материал и диаметър на сърцевината, броя намотки.

Сега нека погледнем по-отблизо най-важния и най-вълнуващ параметър за нас - индуктивността на намотката.

Малко повече за индуктивността

Вече разбихме тази концепция и сега остава да говорим за това малко повече. Защо? В крайна сметка трябва да изчислим индуктивността на намотките, което означава, че трябва да разберем какво е то и защо трябва да го изчислим.

Индуктивната бобина е създадена да създава магнитно поле и следователно има параметри, които описват неговата сила. Този параметър е магнитен поток. Но различни намотки имат различни загуби, когато ток минава през тях и съответно различна ефективност. В зависимост от диаметъра на проводниците и броя на завъртанията, бобината може да генерира различно магнитно поле. Следователно е необходимо да се въведе такава стойност, която да отразява връзката между магнитудния поток и силата на тока, преминаваща през серпентината. Този параметър е индуктивност.

Защо ви трябва изчисление на индуктивност?

В света има много рулони от различен тип. Те се различават по свойства и следователно в приложения. Някои се използват в трансформатори, други - соленоиди, изпълняват ролята на електромагнити с голяма мощност. В допълнение към тях, ще има много приложения за индуктори. И всички те се нуждаят от различни видове намотки. Те се различават по своите свойства. Но повечето от тези свойства могат да бъдат комбинирани с концепцията за индуктивност.

Ние се доближихме до обяснение какво включва формулата за изчисляване на индуктивността на бобината. Но е необходимо да се направи резерва, че няма да става дума за "формулата", а за "формулите", тъй като всички намотки могат да бъдат разделени на няколко големи групи, всяка от които има своя отделна формула.

Видове намотки

Функционално, те разграничават контурни намотки, които се използват в радиофизиката, комуникационните намотки, използвани в трансформаторите, и вариометри, т.е. бобини, чието изпълнение може да се променя чрез промяна на относителното положение на бобините.

Има и вид на рулони, като дросели. Вътре в този клас има и разделение на редовни и двойни. Те имат висока устойчивост променлив ток и много ниска - постоянна, поради което те могат да служат като добър филтър, който позволява постоянен ток и забавя променливия ток. Двойните дросели са по-ефективни при високи токове и честоти в сравнение с конвенционалните.

Изчисления на формула

Дошло е време да отидем на основната тема на статията. Започваме с изчисляване на индуктивността на бобината без ядро. Това е най-простата форма на изчисление. Но и тук има свои собствени тънкости. Вземете, за простота, намотката, чиято намотка се намира в един слой. За нея изчисляването на еднослойна индуктивност е справедливо:

L = D2 * n2 / (45D + 100 ).

Тук L е индуктивността, D е диаметърът на намотката в сантиметри, n е броят на оборотите, l е дължината на намотката в сантиметри. Еднослойната бобина приема, че дебелината на намотката ще бъде не повече от един слой, което означава, че за него е валидно изчисляването на плоска индукционна бобина. По принцип повечето от формулите за изчисления на индуктивност са много сходни: значителни разлики само в коефициентите на променливите в числителя и знаменателя. Най-просто е да се изчисли индуктивността на бобината без ядро.

Интерес представлява и формулата за изчисляване на индуктивността на бобината с голям брой завои:

L = 0.08 * D2 * n2 / (3 * D + 9 * b + 10 * c).

Тук b е ширината на жицата, c е неговата височина. Тази формула е ефективна, за да се изчисли многослойната индуктивна бобина. Той се използва на практика малко по-рядко от този, който ще бъде разгледан по-долу.

Най-уместната, може би, ще бъде изчисляването на индуктивността на намотката с ядрото. Има специална формула, която показва, че тази индуктивност се определя от материала, от който е направена сърцевината, или по-скоро от магнитната й пропускливост. Тази формула изглежда така:

L = m * m ₀ * n ² * S / l,
където m е магнитната пропускливост на материала на сърцевината, m ₀ е магнитната константа (тя е равна на 12,56 · 10-7 GN / m), S е площта на напречното сечение на намотката, l е дължината на намотката.

Изчисляването на оборотите на индуктора е много просто: това е броят на слоевете на проводниците, навити на сърцевината.

Разбрахме формулите, а сега малко за това къде точно тези формули и изчисления могат да бъдат полезни за нас.

Практическо приложение

Тези формули се използват много широко поради повсеместното присъствие на индуктори. Както вече установихме, съществуват различни видове намотки, всяка от които съответства на нейното приложение. В тази връзка става необходимо да се отделят по някакъв начин според техните характеристики, тъй като всяка индустрия се нуждае от своя собствена индуктивност и добро качество.

По принцип, изчислението на индуктивността на рулоните се използва в производството и в електротехниката. Всеки аматьорски радиооператор трябва да знае как да изчисли индуктивността, иначе как той може да определи коя намотка от огромен масив е подходяща за неговата цел и коя не е намотка.

Интересувате ли се?

Днес има много учени, които се интересуват от магнетизма и магнитните явления. Те изучават както магнитните, така и електрическите аспекти на веществата, като се опитват да идентифицират моделите и да синтезират мощни магнити с определени необходими свойства: например с висока точка на топене или свръхпроводимост. Всички тези материали могат да се използват в огромен брой индустрии.

Нека дадем пример с космическата индустрия: обещаващи за междузвезден полет на далечни разстояния са ракети с йонни двигатели, които създават тяга чрез изхвърляне на йонизиран газ от дюза. Силата на натиск в такъв двигател зависи от температурата на газа и скоростта на неговото движение. Следователно, за да се даде на газа максимална сила за ускорение, се нуждаем от много силен магнит, който ускорява заредените частици и също така има много висока точка на топене, за да не се стопи, когато газовете излизат от дюзата.

заключение

Знанието никога не е излишно и винаги някъде, ще бъде полезно. Сега, ако получите програма за изчисляване на индуктивността на бобината, лесно можете да разберете защо съществуват такива формули и какви променливи в тях означават. Тази статия е предназначена само за вашата информация, и ако искате да знаете повече, трябва да прочетете специализираната литература (ползата от многогодишно изучаване на магнитни явления, натрупани много).