什么是互感及其原理

1831年,迈克尔·法拉第解释的理论电磁感应科学地。术语电感是导体的容量,以反对流过它并诱导EMF的电流。从法拉第的归纳定律,诱导电动势(EMF)或电压售票员由于磁场通过电路的变化。该过程称为电磁感应。感应电压与电流的变化率相反。这被称为Lenz的定律,并且诱导电压被调用回EMF。电感分为两种类型。它们是自感和互感。本文是关于两个线圈或导体的互感。


什么是互感?

定义:两个线圈的互感被定义为由于一个线圈中的磁场引起的EMF而反对另一个线圈中的电流和电压的变化。这意味着由于变化,两个线圈在一起磁性连接在一起磁的通量。一个线圈的磁场或磁通量与另一个线圈相连接。用M表示。

在一个线圈中流动的电流由于磁通量的变化而在另一个线圈中引起另一个线圈中的电压。连接的与两个线圈连接的磁通量与互感和电流变化成正比。

相互电感理论

其理论是非常简单的,它可以通过使用两个或更多的线圈来理解。它是由美国科学家约瑟夫·亨利在18世纪描述。它被称为在电路中使用的线圈或导体的性质中的一个。物业电感是,如果在一个线圈中的电流随时间的变化,然后将EMF将在另一个线圈诱导。

Oliver Heaviside在1886年引入了电感这个术语。互感的特性是许多人的工作原理电器元件和磁场一起运动。例如,互感器就是互感的一个基本例子。

互感的主要缺点是,一个线圈的电感泄漏可以中断的另一个操作线圈利用电磁感应。为了减少泄漏,需要电屏蔽

电路中的两个线圈的定位决定将与另一个线圈的相互电感的量。

互感式

给出了两个线圈的公式

M =(0μμr。N1。N2。) / L

式中,μ0=自由空间渗透率= 4π10-2


μ=软铁芯的渗透率

n1 =线圈1的转弯

N2=线圈2的匝数

A=横截面积,单位为m2

L =线圈的长度,单位为米

互感单位

互感单位为kg。米2-2.一种-2

电感量以每秒1安培的电流变化率产生1伏特的电压。

互感的国际标准单位是亨利。它摘自美国科学家约瑟夫·亨利,他解释了两个线圈的现象。

相互电感的尺寸

当两个或多个线圈以相同的磁通连接在一起时,一个线圈中感应到的电压与另一个线圈中电流的变化率成正比。这种现象称为互感。

考虑在两个线圈之间的总电感为L,因为M =√(L1L2)= L

这样做的尺寸可以被定义为电势差的到的电流变化率的比率。它是作为

因为M =√L1L2 = L

L =€/ (dI / dt)

其中€=感应EMF =完成工作/电荷相对于时间= M.L。2.t2/它= m.l2.t-3。一世-1或€= m.l-2.条t - 3。一种-1(由于i = A)

对于电感,

φ= li.

l =φ/ a =(b。l2) / 一种

其中B =磁场=(MLT-2)/ LT-1AT = MT-2一种-1

磁通量φ= BL2= Mt.-2L.2一种-1

代入B,其中ϕ大于公式L

L = MT -2L.2.一种-2

给出L1和L2时相互电感的尺寸给出

M = l /(t -2L.2.一种-2

M = LT2L.2.一种-2

衍生

遵循这个过程来获得互感推导

EMF的比率中的一个线圈感应而在另一个线圈的电流变化率是互感。

考虑如下图所示的两个线圈L1和L2。

两个线圈
两个线圈

当L1中的电流随时间变化时,磁场也随时间变化,改变了与第二线圈L2相连的磁通量。由于磁通量的变化,在第一个线圈L1中感应到一个电动势。

而且,第一线圈中的电流的变化率在第二线圈中引导EMF。因此,EMF在两个线圈L1和L2中感应。

这是

€= m(di1 / dt)

m =€/(di1 / dt)。...... eq 1

如果€= 1伏和DI1 / DT = 1安培,然后

m = 1亨利

同时,

一个线圈中电流的变化率在第一线圈中产生磁通量,并与第二线圈相关联。然后,从法拉第的电磁感应定律(感应电压与磁通量的磁通量的变化率直接成比例)在第二线圈中,诱导的EMF给出

M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt... ..情商2

€= N2(dφ12/ DT)= d(N2φ12)/ dt的...方程3

通过等同当量2,3

MI1 = N2ϕ12

M= (n2的ϕ12) / I1

其中m =相互电感

€=互感EMF

n2 =第一线圈L1中的匝数

i1 =第一个线圈中的电流

φ12=磁通量在两个线圈连接。

在两个线圈之间的互感取决于无线匝上的第二线圈或相邻线圈和所述横截面的面积

两个线圈之间的距离。

由磁通量变化率在第一个线圈中感应到的电动势为:

e = -m12(di1 / dt)

负号表示在感应到电动势时第一个线圈中电流变化率的反向。

两个线圈的互感

两个线圈的互感可以通过把它们放在软铁芯上或增加两个线圈的匝数来增加。当两个线圈紧密地缠绕在软铁芯上时,它们之间存在单位耦合。通量的泄漏会很小。

如果两个线圈之间的距离短,则磁通量与所述第二线圈的所有匝,这导致大的EMF和互感第一线圈相互作用产生的。

两个线圈的互感
两个线圈的互感

如果两个线圈相距较远且角度不同,则第一个线圈中的感应磁通量在第二个线圈中产生较弱或较小的电动势。因此互感也会很小。

两个线圈彼此远离
两个线圈彼此远离

因此,这的价值主要取决于两个线圈在软铁芯上的定位和间隔。考虑该图,表明两个线圈在软铁芯顶部紧密缠绕。

线圈紧紧缠绕
线圈紧紧缠绕

电流在第一线圈中的变化产生一个磁场和通过第二线圈,其被用于计算互感的磁力线。

两个线圈的互感为

M12 = (n2的ϕ12) / i1

M21 =(N1φ21)/ I2

其中M12 =到第二线圈的第一线圈的互感

M21=第二线圈对第一线圈的互感

N2=第二个线圈的匝数

n1 =第一个线圈的转弯

i1 =电流在第一个线圈周围流动

I2 =电流在第二线圈周围流动。

如果L1和L2连接的磁通与它们周围流过的电流相同,则第一个线圈对第二个线圈的互感为M21

两个线圈的互感可以定义为M12 = M21 = M

所以,两个线圈主要取决于大小、匝数、位置和两个线圈之间的间距。

第一个线圈的自感为

L1 =(μ0。μr.N12.a)/ l

第二个线圈的自感

L2 =(μ0.μr.N2.a)/ l

交叉乘以上述两个公式

然后,两个线圈的互感,这两者之间存在给定为

m2= L1。L2

亨利M =√(L1.L2)

由上式可知磁通量为0

L1和L2之间100%磁耦合

耦合系数

线圈之间与两个线圈连接到总磁通量的磁通量的分数被称为耦合系数,它是由“k”表示。的耦合系数被定义为开路的实际电压比的比率和在两个线圈获得磁通量的比值。由于与另一线圈一个线圈链接的磁通。

耦合系数是电感器的电感值。若耦合系数k = 1,则两个线圈耦合紧密。所以,一个线圈的所有磁通量线切断了另一个线圈的所有匝数。因此互感是两个线圈的单个电感的几何平均值。
如果两个线圈的电感相同(L1 = L2),则两个线圈之间的互感等于单个线圈的电感。这意味着,

m =√(l1。l2)= l

其中L =单个线圈的电感。

线圈间耦合系数

线圈之间的耦合因子可以表示为0和1

如果耦合系数为1,则线圈之间没有感应耦合。

如果耦合因子为0,则线圈之间存在最大或完全电感耦合。

感应耦合在0和1来表示,而不是在百分比。

例如,如果k = 1,则两个线圈完全耦合

如果k>0.5,则两个线圈紧密耦合

如果K <0.5,则两个线圈耦合松散。

为了找到系数在两个线圈之间的耦合系数,用下面的公式来施加

K = m /√(l1。L2)

m = k。√(l1。l2)

其中L1 =第一线圈的电感

L2 =第二线圈的电感

m =相互电感

K =耦合系数

应用程序

互感的应用是,

  • 变压器
  • 电动马达
  • 发电机
  • 其他利用磁场工作的电子设备。
  • 用于涡电流的计算
  • 数字信号处理

因此这一切都是关于互感的概述- 定义,公式,单位,推导,耦合因子,系数耦合和应用。这是一个问题,两个线圈之间的互感缺点是什么?

添加评论