การมีเพศสัมพันธ์ของตัวเหนี่ยวนำ

ในบทช่วยสอนก่อนหน้านี้เราเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจตัวเหนี่ยวนำและมันใช้งานได้ตอนนี้ถึงเวลาสำรวจชุดค่าผสมต่างๆของตัวเหนี่ยวนำ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตัวเหนี่ยวนำเป็นส่วนประกอบที่ใช้กันมากที่สุดรองจากตัวเก็บประจุและตัวต้านทานซึ่งใช้ในชุดค่าผสมที่แตกต่างกันสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน นอกจากนี้เรายังใช้ตัวเหนี่ยวนำเพื่อสร้างเครื่องตรวจจับโลหะและวัดค่าของตัวเหนี่ยวนำโดยใช้เทคนิคที่แตกต่างกันลิงค์ทั้งหมดได้รับด้านล่าง:

• LC Meter โดยใช้ Arduino: การวัดตัวเหนี่ยวนำและความถี่
• วิธีการวัดค่าของตัวเหนี่ยวนำหรือตัวเก็บประจุโดยใช้ออสซิลโลสโคป
• วงจรตรวจจับโลหะอย่างง่าย
• เครื่องตรวจจับโลหะ Arduino

วงจรคู่คืออะไร?

การรวมกันของส่วนประกอบเข้าด้วยกันเพื่อสร้างวงจรคู่ ความหมายของวงจรคู่คือการถ่ายเทพลังงานจะเกิดขึ้นจากวงจรหนึ่งไปยังอีกวงจรหนึ่งเมื่อวงจรใดวงจรหนึ่งได้รับพลังงาน ส่วนประกอบหลักในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ประกอบไปด้วยไฟฟ้าหรือแม่เหล็กไฟฟ้า

อย่างไรก็ตามในบทช่วยสอนนี้จะกล่าวถึงการมีเพศสัมพันธ์แบบแม่เหล็กไฟฟ้าและการรวมกันของตัวเหนี่ยวนำเช่นตัวเหนี่ยวนำในอนุกรมหรือชุดค่าผสมแบบขนาน

การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน

ในบทความก่อนหน้านี้เราได้กล่าวถึงการเหนี่ยวนำตัวเองของตัวเหนี่ยวนำและพารามิเตอร์ ในระหว่างการดำเนินการที่เกี่ยวข้องกับการเหนี่ยวนำตัวเองไม่มีการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันเกิดขึ้น

เมื่ออัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นแรงดันไฟฟ้าจะเกิดขึ้นภายในขดลวด ซึ่งสามารถสาธิตเพิ่มเติมได้โดยใช้สูตรด้านล่างโดยที่

V (t) คือแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำภายในขดลวด i คือกระแสที่ไหลผ่านขดลวดและความเหนี่ยวนำของขดลวดคือ L

V (เสื้อ) = L {di (t) / dt}

เงื่อนไขข้างต้นเป็นจริงเฉพาะสำหรับองค์ประกอบวงจรที่เกี่ยวข้องกับการเหนี่ยวนำตัวเองที่มีขั้วสองขั้ว ในกรณีเช่นนี้จะไม่มีการนำการเหนี่ยวนำร่วมกันมาใช้ในคำสั่ง

ตอนนี้ในสถานการณ์เดียวกันถ้าขดลวดสองขดอยู่ในระยะใกล้กันการมีเพศสัมพันธ์แบบอุปนัยจะเกิดขึ้น

ในภาพด้านบนจะแสดงขดลวดสองเส้น ขดลวดทั้งสองนี้อยู่ใกล้กันมาก เนื่องจากกระแส i1 ไหลผ่านขดลวด L1 ฟลักซ์แม่เหล็กจึงถูกเหนี่ยวนำซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังขดลวดอื่น L2

ในภาพด้านบนวงจรเดียวกันนี้ถูกพันด้วยวัสดุหลักอย่างแน่นหนาเพื่อไม่ให้ขดลวดเคลื่อนที่ได้ เนื่องจากวัสดุเป็นแกนแม่เหล็กจึงมีความสามารถในการซึมผ่านได้ ขณะนี้ขดลวดที่แยกจากกันทั้งสองขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า ตอนนี้สิ่งที่น่าสนใจคือถ้าขดลวดตัวใดตัวหนึ่งเผชิญกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสขดลวดอีกตัวจะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสในขดลวดอื่น

ดังนั้นเมื่อใช้แหล่งจ่ายแรงดัน V1 ในขดลวด L1 กระแส i1 จะเริ่มไหลผ่าน L1 อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสทำให้เกิดฟลักซ์ซึ่งไหลผ่านแกนแม่เหล็กและสร้างแรงดันไฟฟ้าในขดลวด L2 อัตราการเปลี่ยนแปลงกระแสใน L1 ยังเปลี่ยนฟลักซ์ซึ่งสามารถจัดการกับแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำใน L2 ได้อีกด้วย

แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำใน L2สามารถคำนวณได้ในด้านล่าง formula-

V ₂ = ม {ดิ₁ (t) / dt}

ในสมการข้างต้นมีเอนทิตีที่ไม่รู้จัก นั่นคือMเนื่องจากการเหนี่ยวนำร่วมกันมีส่วนรับผิดชอบต่อแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำร่วมกันในวงจรอิสระสองวงจร นี้M เหนี่ยวนำร่วมกันเป็นสัดส่วนค่าสัมประสิทธิ์

เหมือนกันสำหรับขดลวดแรก L1 แรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำร่วมกันเนื่องจากการเหนี่ยวนำร่วมกันสำหรับขดลวดแรกสามารถ -

V ₂ = ม {ดิ₂ (t) / dt}

เช่นเดียวกับการเหนี่ยวนำการเหนี่ยวนำร่วมกันยังวัดได้ใน Henry ค่าสูงสุดของการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันสามารถ√L ₁ L 2 เนื่องจากความเหนี่ยวนำทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าด้วยอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแสการเหนี่ยวนำร่วมกันก็ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าซึ่งเรียกว่าแรงดันร่วม M (di / dt) แรงดันไฟฟ้าร่วมกันนี้อาจเป็นบวกหรือลบซึ่งขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพของขดลวดและทิศทางของกระแสไฟฟ้า

อนุสัญญา DOT

ประชุม Dotเป็นเครื่องมือสำคัญในการกำหนดขั้วของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำร่วมกัน ตามชื่อที่แนะนำเครื่องหมายจุดซึ่งอยู่ในรูปทรงกลมเป็นสัญลักษณ์พิเศษที่ใช้ที่ปลายสองขดลวดในวงจรที่เชื่อมต่อกัน จุดนี้ยังให้ข้อมูลของโครงสร้างที่คดเคี้ยวรอบแกนแม่เหล็ก

ในวงจรข้างต้นจะแสดงตัวเหนี่ยวนำสองตัวที่เชื่อมต่อกัน ตัวเหนี่ยวนำทั้งสองนี้มีการเหนี่ยวนำในตัวเองของ L1 และ L2

แรงดันไฟฟ้า V1 และ V2 ได้รับการพัฒนาในตัวเหนี่ยวนำซึ่งเป็นผลมาจากกระแสไฟฟ้าที่เข้าสู่ตัวเหนี่ยวนำบนขั้วประ โดยสมมติว่าความเหนี่ยวนำร่วมกันของตัวเหนี่ยวนำทั้งสองคือ M แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรด้านล่าง

สำหรับตัวเหนี่ยวนำตัวแรก L1 แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะเป็น -

V ₁ = L ₁ (ดิ₁ / dt) ± M (di ₂ / dt)

สามารถใช้สูตรเดียวกันสำหรับการคำนวณแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำของตัวเหนี่ยวนำตัวที่สอง

V ₂ = L ₂ (ดิ₂ / dt) ± M (ดิ₁ / dt)

ดังนั้นวงจรจึงประกอบด้วยแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำสองประเภทคือแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำเนื่องจากการเหนี่ยวนำตัวเองและแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำซึ่งกันและกันเนื่องจากการเหนี่ยวนำร่วมกัน แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำในตัวเองคำนวณโดยใช้สูตร V = L (di / dt) ซึ่งเป็นบวก แต่แรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำร่วมกันอาจเป็นลบหรือบวกขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่คดเคี้ยวและการไหลของกระแส การใช้จุดเป็นตัวแปรสำคัญในการกำหนดขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำร่วมกันนี้

ในวงจรคู่ที่ขั้วสองขั้วเป็นขดลวดสองขดที่แตกต่างกันและมีเครื่องหมายจุดเหมือนกันจากนั้นสำหรับทิศทางเดียวกันของกระแสที่สัมพันธ์กับขั้วเช่นเดียวกับขั้วฟลักซ์แม่เหล็กของตัวเองและการเหนี่ยวนำร่วมกันในแต่ละขดลวดจะรวมกัน

ค่าสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์

ค่าสัมประสิทธิ์ของการมีเพศสัมพันธ์ของตัวเหนี่ยวนำเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับวงจรคู่เพื่อกำหนดปริมาณการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างขดลวดคู่เหนี่ยวนำ ค่าสัมประสิทธิ์ของการมีเพศสัมพันธ์จะแสดงโดยตัวอักษรเค

สูตรของสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์คือ K = M / √L ₁ + L ₂โดยที่ L1 คือการเหนี่ยวนำตัวเองของขดลวดตัวแรกและ L2 คือการเหนี่ยวนำตัวเองของขดลวดที่สอง

วงจรคู่แบบอุปนัยสองวงจรเชื่อมโยงกันโดยใช้ฟลักซ์แม่เหล็ก ถ้าฟลักซ์ทั้งหมดของตัวเหนี่ยวนำหนึ่งตัวเชื่อมต่อหรือเชื่อมโยงตัวเหนี่ยวนำอื่นเรียกว่าการมีเพศสัมพันธ์ที่สมบูรณ์แบบ ในสถานการณ์เช่นนี้ K สามารถแสดงเป็น 1 ซึ่งเป็นรูปแบบสั้นของการมีเพศสัมพันธ์ 100% ค่าสัมประสิทธิ์ของการมีเพศสัมพันธ์จะน้อยกว่าเอกภาพเสมอและค่าสูงสุดของสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์อาจเป็น 1 หรือ 100%

การเหนี่ยวนำร่วมกันนั้นขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์ของการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างวงจรขดลวดคู่แบบเหนี่ยวนำทั้งสอง หากค่าสัมประสิทธิ์ของการมีเพศสัมพันธ์สูงขึ้นดังนั้นความเหนี่ยวนำร่วมกันจะสูงขึ้นในอีกด้านหนึ่งถ้าค่าสัมประสิทธิ์ของการมีเพศสัมพันธ์อยู่ในปริมาณที่ต่ำกว่าจะทำให้ความเหนี่ยวนำร่วมกันในวงจรการมีเพศสัมพันธ์ลดลง ค่าสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์ไม่สามารถเป็นจำนวนลบและไม่มีการอ้างอิงกับทิศทางของกระแสภายในขดลวด ค่าสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์ขึ้นอยู่กับวัสดุหลัก ในวัสดุแกนเหล็กหรือเฟอร์ไรต์ค่าสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์อาจสูงมากเช่น 0.99 และสำหรับแกนอากาศอาจต่ำได้ถึง 0.4 ถึง 0.8 ขึ้นอยู่กับช่องว่างระหว่างขดลวดทั้งสอง

ตัวเหนี่ยวนำในชุดค่าผสม

สามารถเพิ่มตัวเหนี่ยวนำเข้าด้วยกันเป็นชุด มีสองวิธีในการเชื่อมต่อตัวเหนี่ยวนำแบบอนุกรมโดยใช้วิธีการช่วยเหลือหรือโดยใช้วิธีการคัดค้าน

ในภาพด้านบนจะแสดงการเชื่อมต่อแบบอนุกรมสองประเภท สำหรับคนแรกที่ด้านซ้ายตัวเหนี่ยวนำที่มีการเชื่อมต่อในชุดโดยวิธีการช่วยในวิธีนี้กระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำทั้งสองจะอยู่ในทิศทางเดียวกัน เมื่อกระแสไหลไปในทิศทางเดียวกันฟลักซ์แม่เหล็กของตัวเองและการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันจะสิ้นสุดการเชื่อมโยงซึ่งกันและกันและรวมเข้าด้วยกัน

ดังนั้นจึงสามารถคำนวณค่าความเหนี่ยวนำทั้งหมดได้โดยใช้สูตรด้านล่าง -

L _eq = L ₁ + L ₂ + 2 ล

โดยที่ L _eq คือความเหนี่ยวนำที่เทียบเท่าทั้งหมดและ M คือการเหนี่ยวนำร่วมกัน

สำหรับภาพที่เหมาะสม, การเชื่อมต่อฝ่ายค้านจะแสดง ในกรณีเช่นนี้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำจะอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้นจึงสามารถคำนวณค่าความเหนี่ยวนำทั้งหมดได้โดยใช้สูตรด้านล่าง

L _eq = L ₁ + L ₂ - 2M

โดยที่ L _eqคือความเหนี่ยวนำที่เทียบเท่าทั้งหมดและ M คือการเหนี่ยวนำร่วมกัน

ตัวเหนี่ยวนำในชุดค่าผสมแบบขนาน

เช่นเดียวกับการรวมกันชุดเหนี่ยวนำ, การรวมกันของทั้งสองขนาน inductors สามารถเป็นสองประเภทโดยใช้วิธีการช่วยเหลือและโดยใช้วิธีฝ่ายค้าน

สำหรับวิธีการช่วยเหลือดังที่เห็นในภาพด้านซ้ายการประชุมแบบจุดแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการไหลของกระแสผ่านตัวเหนี่ยวนำอยู่ในทิศทางเดียวกัน ในการคำนวณค่าความเหนี่ยวนำทั้งหมดสูตรด้านล่างจะมีประโยชน์มาก ในกรณีเช่นนี้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองในสองขดลวดจะทำให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน

L _eq = (ล₁ล₂ - ม²) / (ล₁ + ล₂ + 2 ล)

สำหรับวิธีการคัดค้านตัวเหนี่ยวนำจะเชื่อมต่อแบบขนานกับทิศทางตรงกันข้ามกัน ในกรณีเช่นนี้การเหนี่ยวนำร่วมกันจะสร้างแรงดันไฟฟ้าซึ่งต่อต้าน EMF ที่เกิดขึ้นเอง ความเหนี่ยวนำที่เท่ากันของวงจรขนานสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรด้านล่าง -

L _eq = (ล₁ล₂ - ม²) / (ล₁ + ล₂ + 2 ล)

การประยุกต์ใช้ตัวเหนี่ยวนำ

หนึ่งในการใช้ตัวเหนี่ยวนำคู่ที่ดีที่สุดคือการสร้างหม้อแปลง หม้อแปลงใช้ตัวเหนี่ยวนำคู่พันรอบแกนเหล็กหรือเฟอร์ไรต์ หม้อแปลงเหมาะมีการสูญเสียศูนย์และร้อยเปอร์เซ็นต์coupling สัมประสิทธิ์ นอกจากหม้อแปลงแล้วตัวเหนี่ยวนำคู่ยังใช้ในตัวแปลงซีปิกหรือฟลายแบ็ค นี่คือทางเลือกที่ดีที่จะแยกการป้อนข้อมูลหลักที่มีการส่งออกรองของแหล่งจ่ายไฟโดยใช้การเหนี่ยวนำคู่หรือหม้อแปลง

นอกเหนือจากตัวเหนี่ยวนำคู่นั้นยังใช้เพื่อสร้างวงจรที่ปรับจูนเดี่ยวหรือคู่ในวงจรส่งหรือรับวิทยุ