Сиқырлы және параллель индукторлар тізбектің әсеріне қалай әсер етеді?

Индустриялар - бұл электронды тізбектердің негізгі бөліктері және электр энергиясы олар арқылы ағындар кезінде магнит өрісінде сақтаңыз.Сіз оларды әр түрлі техникалық қажеттіліктерге және нақты пайдалану үшін оларды (серия) немесе қатардан (параллель) біріктіре аласыз.Бұл мақала индукторлардың қалай жұмыс істейтінін, олардың әсерін қалай есептеу керектігін және оларды осы тәсілдермен қалай пайдаланған кезде қалай қолданады.Бұл орнатуларды түсіну сізге қуат және өңдеу сигналдарын басқару сияқты заттар үшін жақсы және көбірек бағытталған электрондық жүйелер жасауға көмектеседі.

Каталог

Сериядағы индуктивті

2-сурет. Сериядағы индукторлар

Бірнеше индукторлар тізбектегі аяқталған кезде, олар электр тогының үздіксіз жолын қалыптастырады.Бұл конфигурацияда бірдей ағымдағы ағымдық әрбір индуктор арқылы бөлініп немесе өзгермейді.Барлық индукторлар осы ортақ токпен бөлісілгендіктен, олар тізбектің жалпы мінез-құлқына ықпал етеді.

Сериялар желісіндегі әрбір индуктор кернеудің төмендеуін шығарады, яғни ағымдық индукторлар арқылы қозғалады, яғни индукторлар арқылы қозғалады, энергия, энергия олардың магнит өрістерінде сақталады, ағымдағы өзгерістерге қарсы тұрады.Бүкіл сериялы келісім бойынша жалпы кернеу - бұл әрбір индуктор бойынша жеке кернеудің қосындысы.Осыған байланысты, сериялы индукторлар көбінесе жинақталған индуктивтілік қажет болған жағдайда, мысалы, тізбектер мен қуатты сүзу сияқты қосымшаларда қолданылады.

Серия тізбегіндегі жалпы индуктивтілік әр индуктордың индуктивтілік мәндерін қосу арқылы табылған.Қосымша индукторлар қосу жалпы индуктивтілікті арттырады, ол жоғары индуктивтілік қажет болған кезде пайдалы, бірақ тек төменгі мәнді индукторлар бар.Сонымен қатар, ағымдағы кез-келген өзгеріс барлық индукторларға бірдей әсер етеді, тізбек бойынша біркелкі жауап береді.

Сериядағы индукторлардың математикалық талдауы

Серия конфигурациясында жалпы индуктивтілік (л_эквСхемадағы барлық жеке индукторлардың индуктивтілік құндылықтарын қорытындылау арқылы есептеледі:

онда l₁, Л₂, Л_3., ..., л_n Әрбір индуктордың сериялы тізбегіндегі индуктивтеуін білдіреді.

Дәл осындай ағымдағы кезден бастап барлық индукторлар арқылы ағып кетеді, ағымдық тізбектегі тұрақты болып қалады:

Ағымдық өзгеріссіз болғанымен, әр индуктор бойынша кернеу оның индуктивтілігіне байланысты өзгереді.Схема бойынша жалпы кернеу жеке кернеудің азаюымен анықталады:

Бұл математикалық байланыс сериялы индукторларды пайдаланудың негізгі артықшылығын көрсетеді: олар жалпы индуктивтілікке нақты бақылауға мүмкіндік береді және бірнеше компоненттер бойынша тиімді кернеуді таратуға мүмкіндік береді.Осы принциптерді түсіну арқылы сіз бақыланатын индуктивті қасиеттерді қажет ететін қосымшалардағы өнімділікті оңтайландыратын тізбектерді жобалай аласыз.

Параллельде индукторларды қосу

3-сурет. Параллель индукторлар

Бірнеше индукторлар параллель қосылған кезде, олар жалпы токты өздерінің жалпы токын бөлу кезінде терминалдарда ортақ кернеумен бөліседі.Барлық компоненттердің тізбегіндегі индуктивті тізбектерден айырмашылығы, барлық компоненттер бірдей токпен жүреді, параллель конфигурация ағымға әр индуктордың индуктивтілік негізінде бөлінуіне мүмкіндік береді.Төменгі индуктивтілік мәні бар индукторлар жалпы токтың көп бөлігін алып жүреді, ал одан жоғары индуктивтілікпен жүреді.

Индукторларды параллель пайдаланудың негізгі артықшылықтарының бірі - бұл желідегі кез-келген бір индукторға қарағанда жалпы индуктивтілікке жету мүмкіндігі.Бұл әсіресе, біршама индуктивті құн қажет болған кезде пайдалы, бірақ бұл мәннің бір индукторы өлшемге, шығындарға немесе қол жетімділікке байланысты іс жүзінде мүмкін емес.Бірнеше индукторларды қатарласпен біріктіру арқылы сіз компоненттерді таңдауда икемділікті сақтау кезінде тізбекті дәл баптауға болады.

Параллель индуктор конфигурациясы сонымен қатар кернеу тұрақтылығына ықпал етеді, оларды тұрақты кернеу жүргізілуі керек, мысалы, қуатты реттеу тізбектері.Олар әдетте осциллятор тізбектерінде, сүзгі желілерінде және ағымдағы жылдам өзгерістерді өңдеу керек энергия сақтау жүйелерінде кездеседі.Бірнеше индукторлардың арасында ағымдық пропорционалды түрде тарату арқылы олар кез-келген бір компонент арқылы ағып кетудің алдын алуға көмектеседі, олар кез-келген жеке компонент арқылы, сезімтал бөліктерге зақым келу қаупін азайтады.Бұл оларды қорғаныс тізбектерінде, мотор жетегі жүйелерінде, ал егер кедергі келтірілген кедергілер мен ағымдағы ережелерде құнды етеді.

Параллель индукторлардың математикалық талдауы

Параллель конфигурацияда жалпы индуктивтілік (л)_экв) жеке индуктивтілік құндылықтарының өзара қосындысын қолдана отырып анықталады:

онда l₁, Л₂, Л_3., ..., л_n Параллель желісіндегі әр индуктордың индуктивтілік мәндерін білдіреді.

Параллель тізбегіндегі барлық индукторлар кернеумен бірдей болғандықтан, кернеу қатынасы келесідей

Бұл қарым-қатынас ағымдағы кең таратылған кезде реттеуші кернеудегі параллель индукторлардың рөлін көрсетеді.Параллельде индукторларды мұқият таңдау және ұйымдастыру арқылы сіз кедергілерді басқаруды оңтайландыруға және жылдам ағымдағы түзетулерді қажет ететін қосымшаларда тұрақты жұмысын қамтамасыз етуге болады.

Индустриялар сериясын қалай біріктіруге болады?

4-сурет. Серияларда индукторлар қосу

Бірнеше индуктор серияларда қосылған кезде, әрқайсысындағы кернеудің түсуі тізбегаттағы кернеуді құрайды.Кирхгофтың кернеу туралы заңы (КВЛ) жабық циклдегі барлық кернеудің түсуі қолданылған кернеуге тең болуы керек дейді.Серия конфигурациясында әр индуктор оның индуктивтілігіне негізделген кернеудің жалпыға ықпал етеді.

Серия қосылымындағы жалпы индектент

Егер тізбектің құрамында бірнеше индукторлар болса, L деп белгіленген₁, Л₂, ..., л_n, Жалпы индуктивтілік, Leq, олардың индуктивті жиынтығын қорытындылайды:

Бұл дегеніміз, бірқатар индукторлардың жалпы индуктивтілігі әрқашан тізбектің кез-келген жеке индукторынан үлкен болатындығын білдіреді.

Әрбір индуктордағы кернеу индукциясы

Дәл осындай ағымдағы кезден бастап барлық индукторлар арқылы ағып кеткендіктен, сериялы тізбектегі барлық индукторлар арқылы, әр индукторға кернеу FarAraday индукциясы туралы заңға сүйенеді.Әрбір индуктордағы кернеу:

Кирхгоффтың кернеу заңын бүкіл тізбекке қолдану арқылы, жалпы кернеу:

Жеке кернеу теңдеулерін ауыстыру:

Жеке индуктистің сомасы жалпы индуктивтілікке тең болғандықтан, біз мынаны жеңілдетеміз:

Параллельде жалпы индектент есептеу

5-сурет. Параллельде индукторларды қосу

Индукторлар параллель қосылған кезде, желінің жалпы ағымдық бұтақтар арасында таралуы.Кирхгофтың қазіргі заңына сәйкес (KCL) сәйкес, барлық параллель бұтақтардағы токтардың қосындысы тізбекке берілген жалпы токқа тең болуы керек.Әрбір индуктор бірдей кернеуді сезінеді, әр индуктор арқылы ағып жатқан ток мөлшері оның индуктивтілігіне байланысты.Төменгі индуктивтілік жоғары ағымдық ағынмен, ал одан жоғары индуктивтілік токты шектейді, ал осы филиал арқылы төмен ағымға әкеледі.

Бірнеше индукторлары бар тізбек үшін l таңбалы l таңбалы₁, Л₂, ..., л_n, Жалпы индуктивтілік, LEQ өзара формуланы қолдану арқылы анықталады:

Бұл теңдеу параллель тізбектің жалпы индуктивтілігі әрқашан желідегі ең кіші жеке индуктивтіліктен гөрі аз болатындығын көрсетеді.

Серия тізбегіндегі өзара индукция

6-сурет. Серия конфигурациясындағы өзара индуктивтілік

Индукторлар сериялы тізбекке бір-біріне жабылған кезде, олардың магнит өрістері өзара әсер етеді, өзара индуктивтілік деп аталады.Бұл өзара әрекеттесу жүйенің жалпы индикаторына әсер етеді және тізбектерді жобалау немесе талдау кезінде ескерілуі керек.Өзара индуктивтіліктің күші бірнеше факторларға, соның ішінде индукторлардың физикалық бағыты, олардың арасындағы физикалық бағыттар, ал қолданылатын негізгі материал түрі.

Өзара муфталармен жалпы индектент есептеу

Егер екі индуктор магниттік түрде қосылса, жалпы индектент өзара индектентке өзара индуктивтілікке қатысты қосымша мерзімге әсер етеді, бұл өзара индуктивтілік туралы есептеледі.

Мұнда:

• L1 және L2 - бұл жеке катушкалардың индуктивтері.

• M муфталық коэффициентпен анықталған өзара индуктивтілікті білдіреді.Бұл коэффициент 0-ден (муфталар) 1-ге (мінсіз муфталар) және беріледі:

Aider vs. сериялы индукторлардағы қарсыластар

Индуктитрлер бір-біріне қатысты жараланғандар өзара индукцияның жоғарылауын немесе жалпы индектомды төмендететіндігін анықтайды:

• Ағындық конфигурациясы: Егер индукторлар бір бағытта жарақат алса, олардың магнит өрістері бір-бірін күшейтеді, бұл жалпы индуктивтілікті арттырады.

• Қарсы конфигурация: Егер индукторлар қарама-қарсы бағытта жарақат алса, олардың магнит өрістері бір-бірін ішінара бір-бірінен бас тартады, бұл жалпы индектентті азайтады.

Бұл қатынас келесідей көрсетілгендей:

Оң белгі ағындар күшейген кезде қолданылады, ал теріс белгі әсер етілген кезде қолданылады.

Параллель тізбектердегі өзара индуктивтілік

7-сурет. Параллель конфигурациядағы өзара индуктивтілік

Параллель конфигурациядағы индуктивтер бір-біріне жақын орналасқан кезде, олардың магнит өрістері өзара индукцияны жасайды.Бұл өзара әрекеттесу тізбектің жалпы индукциясына әсер етеді және тізбектің мінез-құлқын талдау кезінде ескерілуі керек.Өзара индуктивтіліктің күші бірнеше факторларға, соның ішінде индукторлардың байланысы, олардың салыстырмалы орамалы бағыттары және қоршаған материалдың өткізгіштігі.

Өзара муфталармен жалпы индектент есептеу

Өзара индукциямен қатар екі индуктор үшін, жалпы баламалы индуктивтілік:

Мұнда:

• l₁ және л₂ Жеке катушкалардың индукциясы.

• m өзара индуктивтілікті білдіреді, ол мыналар анықталған м мкоммен коэффициенті

Өзара индуктивтілік параллель индукторлар арасында қалай бөлінгеніне әсер етеді.Муфт дәрежесіне байланысты жалпы индектент өзара әрекеттесусіз күтілетіннен жоғары немесе төмен болуы мүмкін.Әдетте муфталар, әдетте, электр тізбегінің әсеріне, кедергі келтіретін, резонанс және энергияны беру тиімділігіне әсер етеді.

Сериялы және параллель индукторларды қолданады

Индуктильдер аудандық дизайнда үлкен рөл атқарады, және олардың сериясы мен параллель конфигурациялары нақты мақсаттарға қызмет етеді.Бұл конфигурацияларды сигналды өңдеу, қуатты басқару, электрмен басқару және электромагниттік кедергілер (EMI) басу сияқты жерлерде оңтайландыру үшін пайдалануға болады.Серияны немесе параллель индукторларды қашан қолдану электр жүйелеріндегі тиімділік пен тұрақтылықты жақсартуға көмектеседі.

Сериялы индукторлар

Бірқатар индукторларды қосу жалпы индектент жоғарылайды және ағымдағы ағынды реттеуге көмектеседі.Бұл конфигурация энергияны тегіс беру, шуды азайту немесе кедергілерді бақылауды қажет ететін тізбектерде пайдалы.

• Сүзу тізбектері: Серия индукторлары кернеудің ауытқуын реттеу үшін төмен өту және жоғары өту сүзгілерінде қолданылады.Олар қуат көздерінде, аудио жүйелерде және байланыс тізбелерінде қалаусыз жоғары жиілікті сигналдарды блоктауға көмектеседі, бұл тазалағыш сигналды қамтамасыз етеді.

• РФ тізбектерінде кедергілер сәйкес келеді : Радио жиіліктегі (RF) қосымшаларында сериялы индукторлар компоненттер арасындағы қуат көзін көбейту үшін кедергі келтіреді.Бұл сигнал туралы шағылысуды азайтуға көмектеседі және антенналар, электр жеткізу желілері және сымсыз байланыс жүйелеріндегі тиімділікті арттырады.

• Электроникадағы энергияны үнемдеу: DC-DC түрлендіргіштері және коммутация режимі сияқты көптеген электр тізбектері энергиямен жабдықтау (SMP), энергияны үнемдеу және шығару үшін сериялы индукторларға сүйенеді.Бұл қуатты электр қуатын жеткізуді және батарея зарядтағыштар және жаңартылатын энергия жүйелері сияқты қосымшаларда тұрақты қуатты жеткізуді қамтамасыз етеді.

• EMI сүзгілеріндегі шуды басу: Серия индукторлары кенеттен кернеудің дақтары мен жоғары жиілікті кедергілерін бұғаттау арқылы электрлік шуды азайтуға көмектеседі.Олар әдетте Choke сүзгілерінде, EMI сөрулерінде және мотор дискілерінде сезімтал электрондық құрылғылардың бұзылуын болдырмау үшін қолданылады.

• Резонанстық тізбектерде баптау: Радио және коммуникациялық жүйелерде сериялы индукторлар резонанстық тізбектерде нақты жұмыс жиілігін орнатуға және сақтауға көмектеседі.Олар RF баптау, осцилляторлар және сигнал генераторларында тұрақты жиілікті таңдау үшін пайдалы.

Параллель индукторлар

Параллель қосқыштарды қосу жалпы индуктивтілікті азайтады және ағымдағы таралуға мүмкіндік береді.Бұл конфигурация тұрақты кернеуді, тиімді энергиямен бөлісуді және кенеттен ағымдағы кенеттен қорғауды қажет ететін тізбектер үшін өте ыңғайлы.

• Қуат көздеріндегі кернеуді реттеу: Параллель индукторлар кернеуді тұрақтандыруға көмектесу арқылы жоғары жылдамдықты электронды жүйелердегі өтпелі жауап жақсарады.Олар көбінесе электрмен жабдықтау дизайнында кернеудің дәйекті деңгейін ұстап тұру және жылдам жүктеме өзгерістері кезінде ауытқуларды азайту үшін қолданылады.

• Осцилляторларда сигнал шығару: Осцилляторлар мен сигналдарды өңдеу тізбектерінде параллель индукторлар тұрақты жиілікті ұрпаққа қолдау көрсетуге көмектеседі.Олар LC осцилляторларындағы, жиілік синтезаторларындағы және радио тарату және сандық байланыста қолданылатын толқындық генераторлардағы негізгі компоненттер.

• Ақауларды қорғау және кері сіңіру: Параллель индукторлар мотордан қорғаныс және судан тыс қорғаныс тізбегіндегі кенеттен ағымдағы кенеттен пайда болады.Артық ток таратып, олар индустриалды қозғалтқыштарда, трансформаторларда және ажыратқыштарда сезімтал компоненттерге зақым келтірмейді.

• Резонанстық тізбектерде индуктивті жүктемелерді бөлісу: Параллель резонанстық тізбектерде бірнеше индуктор магнит жүктемесімен бөлісу үшін бірге жұмыс істейді.Бұл жүйенің сенімділігін арттырады, қызып кетуді кетіреді және индукциялық жылу және сымсыз электр энергиясын беру сияқты қосымшалардың тиімділігін жақсартады.

Сериялар және параллель индукторлар мысалдарды шешті

Төмендегі мысалдар индукторлар сериялар мен параллель қосылған кезде жалпы индектеуді қалай есептеу керектігін көрсетеді.Бұл комбинацияларды түсіну бірыңғай индуктивтілік талаптарына сәйкес келетін тізбектерді жобалауға көмектеседі.

1-мысал: параллель және сериялы индукторлардың тіркесімі

• Проблема: Екі индуктор, 4 с және 12 сағ, параллель қосылған.Алынған балама индуктивтілік 7 H индукторымен қатар қосылады.Тізбектің жалпы индикаторын табыңыз.

• 1-қадам: параллель индуктивтілікті есептеңіз

Параллель екі индуктор үшін жалпы индектент формула арқылы табылады:

• Берілген мәндерді алмастыру:

• 2-қадам: сериялы индуктор қосыңыз

Индукторлар сериялы қосқаннан бері, жалпы индуктивтілік:

Электр тізбегінің жалпы индуктивтілігі - 10 сағ.

2-мысал: сериялар мен параллель индукторлардың тіркесімі

• Проблема: Үш индуктор 20 сағ, 12 сағ, және 10 сағат, серияға қосылған.Бұл біріктірілген индуктивтілік 7 H индукторымен қатарланады.Соңында, 4 с және 8 сағ қосымша екі қосымша индуктор нәтижемен қатар қосылады.Тізбектің жалпы индикаторын табыңыз.

• 1-қадам: серияның индуктивтілігін есептеңіз

Сериядағы индуктитрлер үшін жалпы индектент барлық индуктивтің қосындысы болып табылады:

• 2-қадам: параллель индуктивтілікті есептеңіз

42 сағ сериялы комбинациясының балама индуктивтілігі 7 H индукторымен қатар:

• Ауыстыру құндылықтары:

• 3-қадам: Қалған сериялы индукторларды қосыңыз

Қорытынды индуктивтілік қалған 4 с және 8 H индукторларын қатарынан табуға болады:

Схеманың жалпы индуктивтілігі - 18 сағат.

Қорытынды

Индукторлар қалай орнатылады, не қатардағы (серия) немесе қатардағы (параллель) немесе бүйірлік тізбектер электронды тізбектердің қалай жұмыс істейтіні үшін және олардың қаншалықты жақсы жұмыс істейтіні үшін маңызды.Индукторлар қатарда болған кезде, олар жалпы индуктивтілікке мұқтаж және кернеуді жақсы бақылау үшін жақсы жұмыс істейді.Олар қатарда болған кезде, олар аз индуктивтілік қажет, бірақ ағымдағы біркелкі тарағыңыз келетін жұмыс үшін жақсы.Екі тәсіл екі тәсілделетін тізбектің қалай жұмыс істейтінін жақсартуға көмектеседі, оны оны тұрақты және дәл, әсіресе жоғары жылдамдықты міндеттерге тапсыру үшін оны жақсартудан жақсартады.Бұл индукторларға қарап, олардың артында ғана емес, сонымен қатар олардың нақты электронды жобалардағы қаншалықты пайдалы екенін көрсетеді, сонымен қатар олардың әр түрлі технологиялық аймақтарда көптеген индукторлар жасауға көмектеседі.

Жиі қойылатын сұрақтар [FAQ]

1. Индукторлар серияға қосылған кезде не болады?

Индустриялар серияға қосылған кезде, олардың индуктивтері қосылады.Бұл сериядағы резисторларды қосуға ұқсас.Серия қосылымының жалпы индукциясы барлық жеке индуктивтің қосындысы болып табылады.Мысалы, егер сіз екі индукторды қоссаңыз, біреуі 2 Генрик, екіншісінің дисплейі бар, ал екіншісі 3 генрик, жалпы индектент 5 геленз болады.Бұл орнату көбінесе бір индуктордан қол жетімді болғаннан жоғары деңгейдегі индуктивтілік қажет болған кезде қолданылады.

2. Тиімді индуктивтілікті қалай табуға болады?

Индуктивті индуктивтің серияларының тиімді жұмысын табу үшін, жай, олардың индукторларын бірге қосыңыз.Параллель қосылымдар үшін есептеу күрделі: сіз 1L формуласын қолданасыз_жалпы= 1л₁+ 1л₂+ ... + 1l_n, мұнда Ltotal жалпы тиімді индуктивтілік және л₁, Л₂, ... l_n жеке индукторлардың индукциясы.Бұл тізбектегі ең кішкентай жеке индуктивтіліктен аз жалпы индектент шығады.

3. Катушкада өзін-өзі көрсетуге не себеп болады?

Катушкадағы өзін-өзі көрсету индуктивтілікке катушкалардың өзінде ағып жатқан магнит өрісі себеп болады.Ағымдағы өзгерістер болған кезде, ол магнит өрісін өзгертеді, катушкадағы кернеуді ағымдағы өзгеріске қарсы шығарады.Бұл құбылыс Фарадайдың электромагниттік индукция заңының тікелей нәтижесі болып табылады.Өздігінен индуктивтілік катушкадағы бұрылыстар, ядро ​​материалы және катушканың формасы сияқты факторларға байланысты.

4. Неліктен ауа ядросы жоғары жиілікті тізбектерде қолданылады?

Әуе ядросы индуктивті тізбектерде, ең алдымен, жоғары жиіліктерде темір немесе феррит өзектерінде елеусіз болғандықтан, олар негізгі шығындардан зардап шекпейді.Ауа ядросы гистерезис және едлы ағымдағы шығындар сияқты проблемаларды жояды, бұл электр тізбегінің өнімділігін төмендетуге және тиімділікті төмендетуге мүмкіндік береді.Сонымен қатар, ауа ядросының индукторларында индуктивтілік құндылықтары көбірек және паразиттік әсерлер көп, оларды радиожиілікті баптау және сигналды өңдеу сияқты қосымшаларға өте ыңғайлы етеді.

5. Индуктордың шектелуі қандай?

Индуктордың негізгі шектеуі - бұл әр түрлі жиіліктердегі және әр түрлі жүктемелердің өзгеруіне тән.Индукторлар сымға төзімділікке байланысты шығындардан зардап шегеді, егер магниттік өзек қолданылса, негізгі шығындардан (оның ішінде гистерезис және Эдди токтары) қолданылады.Сонымен қатар, индукторлар тізбектегі қажетсіз реакцияны енгізе алады, бұл электр тізбегінің жұмысына, әсіресе жиіліктерде әсер етуі мүмкін.Олардың физикалық өлшемі де ықшам электронды құрылғыларда шектеу болуы мүмкін.