Индуктивен елемент: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
м Премахнати редакции на Nikoleta2010 (б.), към версия на Vodenbot Етикет: Отмяна |
м Грешки в статичния код: Неправилни параметри на файлове; форматиране: 12x заглавие-стил, 3 интервала (ползвайки Advisor) |
||
Ред 18:
== Свойства ==
В теоретичната електротехника понякога се разглеждат идеализирани модели на индуктивни елементи, които притежават индуктивност, но не и [[електрическо съпротивление|съпротивление]] или [[електрически капацитет|капацитет]]. Реалните бобини притежават свойства, различаващи ги от този опростен модел. Те притежават активно (омическо) съпротивление, (причина за което са съпротивлението на проводника и загубата на енергия в материала на магнитната сърцевина) и паразитен капацитет, (причина за което е електрическото поле между намотките на индуктивния елемент, които имат малка разлика в електрическия потенциал). При определени честоти на тока, някои реални бобини имат поведението на [[трептящ кръг]], поради своя [[паразитен капацитет]], а при дадени честоти капацитивният компонент на [[импеданс]]а става водещ за поведението им.
Реалните индуктивни елементи губят енергия, поради съпротивлението на проводника и загуби в магнитната сърцевина, в резултат на [[хистерезис]]. При силни токове реалните индуктивни елементи с желязна сърцевина постепенно се отклоняват от идеалното поведение и заради нелинейности, предизвикани от [[магнитно насищане|магнитното насищане]]. При по-високи честоти съпротивлението и загубите от него нарастват, заради [[скин-ефект]] в проводниците на намотката.
Ред 89:
Горната формула е обща за индуктивни елементи с линейна бобина.
==== Свързване на индуктивности ====
[[Файл:inductors in series.svg|thumb|Схема на последователно съединение на индуктивни елементи. Тока през всеки елемент е един и същ.]]
При последователно съединяване на индуктивни елементи общата индуктивност е равна на сумата на индуктивностите на всички елементи:
Ред 100:
: <math>L = \frac{1}{\sum_{i=1}^N \frac1{L_i}}\mbox{.}</math>
=== Q-фактор ===
[[Файл:Phasor of real inductor impedance.gif|thumb|Векторна диаграма на загубите и Q-фактора потерь и добротности на реален индуктивен елемент. Означението ''Z'' —е импеданса; ''X<sub>c</sub>'' – капацитивната съставка на импеданса; ''X<sub>l</sub>'' – индуктивната съставка на импеданса; ''X'' – реактивна съставка на импеданса; ''R<sub>i</sub>'' – активна съставка на импеданса.]]
Един идеален индуктивен елемент няма активно съпротивление и енергийни загуби. Реалният индуктивен елемент има активно съпротивление от проводника на намотките. Това съпротивление се представя последователно свързано с индуктивността. Тока преминавайки през него, се преобразува в топлинни загуби. Q-фактора на индуктивния елемент е отношението на реактивното съпротивление към активното съпротивление при определена честота на тока. Колкото е по-голям Q-фактора, толкова е по-близо индуктивният елемент до идеалния модел (без загуби). Индуктивните елементи с високо Q се използват заедно с кондензатори за направа на резонансни филтри и колкото по-висок е Q-фактора, толкова по-малка е широчината на пропускане на филтъра, т.е по-добра отделяща способност.
Ред 114:
Практически Q-фактора е със стойности от 30 до 200. Подобряването му се постига с оптимален избор на диаметъра на проводника, увеличаване на размера на индуктивния елемент и използване на сърцевина с висока магнитна проницаемост и малки загуби, използване на посребрен проводник и на многожилен проводник с цел да се намалят загубите от повърхностния ефект.
=== Енергия, съхранена в индуктивния елемент ===
Като се пренебрегнат загубите, [[енергия]]та, съхранена в индуктивния елемент е равна на работата, необходима да се установи тока в него I~. Тази енергия е равна на :
Ред 142:
*Нелинейност: При увеличаване на тока през индуктивния елемент може да се получи насищане на магнитната му сърцевина и индуктивността ще се промени и ще зависи от стойността на тока. Това се нарича нелинейност и води до изкривяване на сигнала през индуктивния елемент. Затова е необходимо да се осигури при линейните схеми да се работи само под областта на насищане на магнитната сърцевина.
==== Индуктивен елемент със сърцевина от листов материал ====
[[Image:Vorschaltdrossel Kvg.jpg|thumb|upright=0.6|Индуктивен елемент със сърцевина от листов материал (баласт)]]
Нискочестотните индуктивни елементи често се правят със сърцевина от листов магнитен материал, за да се предотвратят вехровите токове подобно на трансформаторните магнитопроводи. Сърцевината е изработена от пакет от тънки листове от магнитно мек материал като [[електротехническа стомана]] или [[пермалой]], чийто повърхности са изолирани. Тази изолация предотвратява вихровитете токове между отделните листове и по този начин намалява загубите.
==== Индуктивен елемент с феритна сърцевина ====
За високи честоти индуктивните елементи се правят със сърцевина от ферит. Голяма част от феритните магнитномеки материали са с високо обемно съпротивление и вихровите токовне са минимални.
==== Индуктивен елемент с тороидална сърцевина ====
[[File:3Com OfficeConnect ADSL Wireless 11g Firewall Router 2012-10-28-0869.jpg|thumb|upright=0.8
При индуктивен елемент изработен върху права (линейна )сърцевина, магнитното поле от края на сърцевината трябва да се затвори в другия край на сърцевината, преминавайки през околната въздушна междина. Това намалява магнитното поле тъй като по-голямата част от магнитното поле преминава през въздуха. При тороида това се избягва, тъй като магнитната верига изцяло е от магнитномекия материал. Тороидите се изработват от ферит или листов материал.
==== Дросел ====
[[File:Two ferrite beads.jpg|thumbnail|Един MF или HF радио дросел за десети от ампера и феритен дросел за няколко ампера.]]
Дроселът е конструиран специално за блокиране на високочестотен променлив ток в една електрическа схема, като в същото време позволява да преминават нискочестотната и постояннотоковата съставка на електрическия сигнал. Електрическият импеданс на дросела се увеличава при увеличаване на честотата на тока, поради което съпротивлението за високи честоти е много по-високо от съпротивлението за ниски честоти.
=== Променливи индуктивни елементи ===
{{multiple image
| align = right
Ред 187:
Друго важно приложение на индуктивните елементи е разделянето на постоянния от променливия ток. При подобно приложение те се наричат най-често [[дросел]]и.
=== Металотърсач ===
[[Image:Metal Detector.jpg|thumb|upright|Американски войник използва металотърсач за търсене на мини.]]
[[Металотърсач]]ът е прибор, с помощта на който се откриват различни метални предмети. Най-широко разпространение имат те във военното дело, за охрана на летища и други обекти. Принципът на действие много често е основан на използването на индуктивни елементи. Използват се принципи на откриване на метал като:
Ред 196:
Усъвършенстването на тези схеми е важно, особено за откриването на мини, оръжия на терористи и други.
=== Индуктивен датчик ===
{{Main|Индуктивен датчик}}
[[File:Budowa_czujnika_indukcyjnego_(ubt).svg|thumb|250px|Елементи на индуктивен датчик.<br>
Ред 206:
[[File:Pepperl+Fuchs inductive proximity switch 3RG4113-3AG33-PF.jpg|thumb|250px|Промишлен индуктивен датчик]]
[[Индуктивен датчик|Индуктивният датчик]] е безконтактен датчик, предназначен за контролиране положението на обекти от метал и не е чувствителен към други материали<ref name="machine_design">{{cite web
| url=http://machinedesign.com/sensors/proximity-sensors-compared-inductive-capacitive-photoelectric-and-ultrasonic
| title=Inductive sensors
Ред 212:
| work=
| publisher=
| accessdate= December 29, 2015
}}</ref> . Основен принцип на индуктивните датчици е управление, при което се използва промяна на параметър на индуктивността.
Принципа на действие е на основата на изменението на амплитудата на колебанията на генератора при доближаването в зоната на чувствителния индуктивен елемент на метален, магнитен или феромагнитен материал с определени размери. При подаването на захранващото напрежение на повърхността на индуктивния елемент се създава променливо магнитно поле. Това поле създава вихрови токове в материала, които водят до изменение на амплитудата на колебанията на генератора. В резултат на това се изработва аналогов изходен сигнал, големината на който се изменя от разстоянието между датчика и контролирания предмет. Един [[Тригер (електроника)|тригер]] преобразува аналоговия сигнал в логически.
=== Противокражбени етикети ===
[[File:Ws rfrp.jpg|thumb|Етикет с LC-трептящ кръг]]
Тези етикети съдържат вграден [[трептящ кръг]], състоящ се от индуктивен елемент (плоска бобина) и кондензатор. Трептящият кръг има резонансна честота 1.75 MHz до 9.5 MHz. Най-използваната честота е около 8.2 MHz. Отчитането чрез апаратурата се извършва чрез обхождането около резонансната честота и отчитането на извършена кражба. Дезактивирането на етикета 8.2 MHz се постига чрез физическото унищожаване с перфорирането на индуктивния елемент или чрез разрушаването на кондензатора. Това се постига безконтактно чрез силен електромагнитен импулс с честота равна на резонансната честота и индуктирането на електромагнитно напрежение в токовия кръг, превишаващо пробивното напрежение на кондензатора.
=== Медицинско приложение ===
Миниатюрни индуктивни елементи (бобини) или комбинация от индуктивни елементи, разположени по трите оси <ref>http://www.mirror.upsite.co.il/uploaded/files/1333_237f2b5287baa62bccc8a6a7fd60dd81.pdf</ref> се използват за:
* Диагностика: безжична комуникация с миниатюрни импланти, служещи за датчици (кръвно налягане, сърдечен пулс)
| |||