Индукция катушки: Определение и формулы для расчета и измерения индуктивности

42 — магнитный поток в катушке с током • 31415.ru

Магнитный поток катушки индуктивности L с током I.

Ф — магнитный поток, Вб (Вебер)
L — индуктивность катушки, Гн (Генри)
I — сила тока, А (Ампер)


Катушка индуктивности состоит из витков изолированного проводника. Обычно это витки медного провода, покрытого краской или любой не проводящей оболочкой. Основная особенность катушки в том, что при пропускании электрического тока, она становится электромагнитом. То есть начинает создавать магнитное поле. При постоянном токе свойства катушки ничем не примечательны — это кусок провода, который можно заменить перемычкой.

При подключении к катушке переменного напряжения начинаются удивительные вещи. Ток меняется, а значит меняется сила магнитного поля, которое создает катушка. Меняется магнитная индукция создаваемая витками и следовательно меняется магнитный поток. А согласно закону электромагнитной индукции — изменение магнитного потока приводит к появлению ЭДС.

Проще говоря, переменный ток превращает катушку в электрогенератор. Причем генерируемый ток направлен противоположно внешнему току. Но стоит отметить, что так можно говорить только с математической точки зрения, с точки зрения формул. На практике, изменение тока в катушке похоже на удар рукой по водной глади: чем медленнее движется рука, тем меньше сопротивление со стороны воды, но чем быстрее движется рука, тем большее сопротивление она испытывает при ударе об жидкость. Это явление в физике называется самоиндукцией. Индуктивность катушки называют также коэффициентом самоиндукции.

Что такое индуктивность, как она зависит от числа витков и других параметров — лучше всего разбирать на практике.
В этом видео, на практических примерах показаны все основные свойства катушки индуктивности.

 

В обычной жизни люди практически не встречаются с измерением индуктивностей и магнитных потоков, поэтому эти термины запоминаются не очень хорошо.

Простой способ усвоить эти термины — это разобраться с принципом работы металлоискателей и металлодетекторов. Стойки металлодетекторов можно наблюдать на вокзалах и в торговых центрах. Если вы поймете как они работают, станет понятна важность таких терминов как индуктивность и магнитный поток.

 

Задача 42.
При силе тока 10 А, в катушке возникает магнитный поток 50 мВб. Чему равна индуктивность катушки.
Показать ответОтвет: L=0,005 Гн
 

 

 

Методы защиты устройств (датчиков, приборов, контроллеров) с транзисторными выходами от токов самоиндукции

Введение

В данной статье будет рассмотрено явление самоиндукции, проявляющееся зачастую при коммутации индуктивных нагрузок. Также будут рассмотрены способы защиты и используемое для этого оборудование.

Техника безопасности

ВНИМАНИЕ! К работам по монтажу, наладке, ремонту и обслуживанию технологического оборудования допускаются лица, имеющие техническое образование и специальную подготовку (обучение и проверку знаний) по безопасному производству работ в электроустановках с группой не ниже 2 для ремонтного персонала, а также имеющие опыт работ по обслуживанию оборудования, в конструкцию которого вносятся изменения и дополнения, либо производится модернизация. За неисправность оборудования и безопасность работников при неквалифицированном монтаже и обслуживании ООО «КИП‑Сервис» ответственности не несет.

1. Электромагнитная индукция. Определение. Физический смысл

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока, при изменении во времени магнитного поля. Изменение магнитного поля, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в контуре индуктивной электродвижущей силы (ЭДС). Процесс возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока называется самоиндукцией. Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию, а при убывании тока — препятствует убыванию. Величина ЭДС самоиндукции определяется уравнением:

E=−L×dI/dtE= -L times dI / dt

где:
E — ЭДС самоиндукции
L — индуктивность катушки
dI/dt — изменение тока во времени.

Знак «минус» означает, что ЭДС самоиндукции действует так, что индукционный ток препятствует изменению магнитного потока. Этот факт отражён в правиле Ленца:

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Явление самоиндукции можно наблюдать при включении и последующем выключении катушек соленоидов, промежуточных реле, электромагнитных пускателей. При подаче напряжения на катушку создается электромагнитное поле, в следствии чего образуется электродвижущая сила, которая препятствует мгновенному росту тока в катушке. Согласно принципу суперпозиции, основной ток в катушке можно представить в виде суммы токов, один из которых вызван внешним напряжением и сонаправлен с основным током, а второй вызван ЭДС самоиндукции и имеет противоположное направление основному току. Скорость изменения тока через катушку ограничена и определяется индуктивностью катушки. При протекании тока катушка «запасает» энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдает запасенную энергию, стремясь поддержать величину тока в цепи.

Это, в свою очередь, вызывает всплеск напряжения обратной полярности на катушке. Данный всплеск может достигать значений во много раз превышающих номинальное напряжение источника питания, что может помешать нормальной работе электронных устройств, вплоть до их разрушения.

Разберем более подробно, почему скачок ЭДС самоиндукции будет иметь обратную полярность. На рисунке 1 изображены две схемы, на которых стрелками обозначено направление движения тока, а так же потенциалы на всех элементах схемы при закрытом и открытом ключе.

а — закрытый ключ б — открытый ключ

Рисунок 1 — Направление тока при закрытом и открытом ключе

При закрытом ключе потенциалы на всех элементах совпадают с потенциалом источника питания (рисунок 1, а). Во время размыкания ключа, из схемы исключается источник питания, и ЭДС самоиндукции стремится поддержать ток в катушке. Для того, что бы сохранить направление тока в катушке, ЭДС меняет свой потенциал на противоположный по знаку источнику питания (рисунок 1, б).

Именно поэтому всплеск ЭДС самоиндукции будет иметь обратную полярность.

Более наглядно этот всплеск показан на рисунке 2. На графике изображено напряжение источника питания Uпит, ток возникающий в катушке I, ЭДС самоиндукции.

Рисунок 2 — График изменения тока и напряжения при коммутации

2. Теоретический расчет ЭДС самоиндукции

Рассмотрим явление самоиндукции на примере работы электромагнитной катушки при пропускании через нее постоянного тока. Включение катушки происходит при помощи бесконтактного датчика. Катушку можно заменить на последовательно соединенные активное Rk и индуктивное Lk сопротивления (рисунок 3).

Рисунок 3 — Эквивалентная схема электромагнитной катушки

Тогда электрическая схема будет иметь вид, представленный на рисунке 4.

Рисунок 4 — Схема включения электромагнитной катушки

При сработавшем датчики падение напряжения U на катушке составляет 24 В. При коммутации индуктивной нагрузки в первый момент времени ток остается равным току до коммутации, а после изменяется по экспоненциальному закону.

Таким образом, при переходе управляющего транзистора в закрытое состояние катушка начинает генерировать ЭДС самоиндукции, предотвращающую падение тока. Попробуем рассчитать величину генерируемого катушкой напряжения.

На рисунке 5 показано направление тока при открытом транзисторе. Переход транзистора в закрытое состояние фактически означает что цепь катушки с генерируемым ЭДС самоиндукции замыкается через подтягивающий резистор. Обозначим его Ro. По документации датчика это сопротивление составляет 5,1 кОм.

Рисунок 5 — Направление тока при открытом транзистореРисунок 6 — Направление тока после перехода транзистора в закрытое состояние

На рисунке 6 видно что ток на резисторе Ro поменял направление — это обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в катушке. Для полученного замкнутого контура выполняется следующее уравнение:

UR0+URk+ULk=0U_R0+U_Rk+U_Lk=0

Выражая напряжение через ток и сопротивление, получим:

I×R0+I×Rk+ULk=0I times R_0 + I times R_k +U_Lk=0ULk=−I×(Rk+R0)U_Lk= -I times ( R_k + R_0 )

При этом ток в цепи стремится к значению тока при открытом транзисторе:

I=U/RkI= U / R_k

Подставим данное выражение в предыдущую формулу, получим величину генерируемого напряжения самоиндукции:

ULk=−U×(Rk+R0)/Rk=−U×(1+R0/Rk)U_Lk= -U times ( R_k + R_0 ) / R_k = -U times ( 1 + R_0 / R_k )

Все переменные из этой формулы известны:
U = 24В — напряжение питания
R_o = 5,1кОм — сопротивление подтягивающего резистора датчика
R_k = 900 Ом — активное сопротивление катушки (данные из документации).

Подставив значения в формулу, рассчитаем примерное значение напряжения самоиндукции:

ULk=−U×(1+R0/Rk)=−24×(1+5100/900)=−160ВU_Lk= -U times ( 1 + R_0/R_k ) = -24 times ( 1 + 5100 / 900 )=-160 В

Данный расчет упрощен и не учитывает индуктивность катушки, от которой так же зависит ЭДС самоиндукции. Но даже из упрощенного расчета видно, что величина генерируемого напряжения оказывается во много раз больше номинального напряжения 24В.

Воздействие ЭДС самоиндукции может повредить устройства, имеющие общие с индуктивной нагрузкой цепи питания. На рисунке 7 приведена некорректная схема, на которой от одного источника питания подключен бесконтактный датчик и катушка соленоидного клапана.

Рисунок 7 — Некорректная схема подключения

На первый взгляд, данная схема может работать без каких-либо сбоев. Однако, при выключении катушки клапана возникает всплеск напряжения в результате самоиндукции. Всплеск распространяется по цепи питания на клемму «минус» датчика. В результате, разница потенциалов между коллектором и эмиттером закрытого транзистора превышает максимальное значение, что приводит к его пробою.

3. Практическое измерение ЭДС самоиндукции

Чтобы проверить правдивость приведенных выше теоретических расчетов, проведем измерение ЭДС самоиндукции. Для проведения измерений необходимо собрать схему, для которой мы проводили расчеты. При помощи осциллографа на клеммах катушки произведем измерение напряжения (рисунок 8).

Рисунок 8 — Измерение ЭДС самоиндукции

На рисунке 9 изображена осциллограмма значений напряжения самоиндукции катушки с питанием 24 В. На графике видно, что реальный всплеск напряжения при отключении катушки в несколько раз больше напряжения питания и составляет 128 В. Как следствие, транзисторный ключ выйдет из строя. Возникающий скачок ЭДС приводит к пробою транзисторных ключей, бесконтактных датчиков, слаботочных коммутирующих элементов и другим нежелательным эффектам в схемах управления.

Рисунок 9 — ЭДС самоиндукции при выключении катушки с питанием 24 В

4.

Методы и средства защиты от ЭДС самоиндукции

Для подавления ЭДС самоиндукции и предотвращения выхода из строя оборудования необходимо принимать специальные меры. Для подавления пиков напряжения на катушке во время выключения, необходимо параллельно катушке включить в схему диод (для постоянного напряжения) или варистор (для переменного напряжения). ЭДС самоиндукции будет ограничиваться этими элементами, тем самым они будут обеспечивать защиту схемы.

Диод включается параллельно катушке против напряжения питания (рисунок 10). Таким образом, в установившемся режиме он не оказывает никакого воздействия на работу схемы. Однако при отключении питания на катушке возникает ЭДС самоиндукции, имеющая полярность, противоположную рабочему напряжению. Диод открывается и шунтирует катушку индуктивности.

а — включение диода в схему PNP б — включение диода в схему NPN

Рисунок 10 — Схема включения диода для защиты от самоиндукции

Варистор также включается параллельно катушке (рисунок 11).

Рисунок 11 — Схема включения варистора для защиты от самоиндукции

При увеличении напряжения выше пороговой величины, сопротивление варистора резко уменьшается, шунтируя индуктивную нагрузку. Соответственно, при броске тока варистор быстро срабатывает и обеспечивает надежную защиту схемы.

На рисунке 12 изображен график напряжения во время включения и выключения индуктивной катушки с использованием защитного диода для напряжения 24 В.

Рисунок 12 — ЭДС самоиндукции с использованием диода

На графике видно, что использование защитных диодов сглаживает переходную характеристику напряжения.

Для защиты от ЭДС самоиндукции существует целый ряд готовых устройств. Их выбор зависит от применяемой катушки и типа напряжения питания. Для гашения ЭДС самоиндукции на катушках промежуточных реле используют модули FINDER серии 99 (рисунок 13):

Рисунок 13 — Защитный модуль Finder/99.02.9.024.99

99.02.0.230.98 Finder/ Модуль защитный(светодиод+варистор)~/=110…240

99. 02.9.024.99 Finder/ Модуль защитный(светодиод+диод), =6…24В

Модули устанавливаются непосредственно на колодку реле, не требуют дополнительного изменения схемы управления.

В случае подключения катушек пускателей, либо катушек соленоидных клапанов, необходимо использовать защитные клеммники Klemsan серии WG-EKI (рисунок 14):

Рисунок 14 – Защитный клеммник WG-EKI

110 220 Клеммник WG-EKI с варистором (0,5…2,5 мм2, рабочее напряжение до 30В, рабочий ток до 10А)

110 040 Клеммник WG-EKI с защитным диодом (0,5…2,5 мм2, рабочее напряжение до 1000В, рабочий ток до 10А, ток диода 1А)

Клеммники позволяют осуществить подключение индуктивной катушки без дополнительного изменения схемы. Клеммник имеет два яруса, соединенных между собой защитным диодом либо варистором. Для осуществления защиты необходимо провести провода питания катушки через этот клеммник. При использовании клеммника с защитным диодом необходимо соблюдать полярность при подключении (рисунок 15).

Рисунок 15 — Схема подключения клеммника WG-EKI с защитным диодом

Заключение

В рамках данной статьи было рассмотрено явление самоиндукции, приведен теоретический расчет ЭДС и практическое подтверждение этого расчета. Применяя модули Finder серии 99 и клеммники Klemsan серии WG-EKI, можно избавиться от пагубного воздействия самоиндукции и сохранить целостность коммутирующих элементов цепей управления.

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Хоровец Г.Н.

Список использованной литературы:

1. Сивухин, Д.В. Общий курс физики. Электричество. Том III / Сивухин Д.В — М.: Наука, 1977. — 724.с.
2. Калашников, С.Г. Электричество / Калашников С.Г. — 6-е изд., стереот. — М.: Физматлит, 2003.-624.с.
3. Алексеев Н.И., Кравцов А.В. Лабораторный практикум по общей физике (электричество и магнетизм). Самоиндукция / Лицей No1580 при МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. — 16 с.

Читайте также:

Помогите решить / разобраться (Ф)

EUgeneUS в [url=/post1354947. html#p1354947]сообщении #1354947[/url] писал(а):

Подскажите, как получают квадратичную зависимость?

Примерно, как Вы и написали.
Важно понимать вот что: квадратичная зависимость получается при некоторой идеализации — 100% магнитосцеплении. То есть 100% магнитного потока от одного любого витка проходят через каждый другой виток.

Да конечно, коэффициент связи идеальных контуров, у меня равен 1. Просто я пытался понять логику получения квадратичной зависимости от числа витков .

— 18.11.2018, 15:13 —

realeugene в [url=/post1354964.html#p1354964]сообщении #1354964[/url] писал(а):

Это взаимоиндукция идеальных витков?

Нет, если вы рассматриваете индуктивность одной катушки целиком. У вас один общий контур, а не два контура. В котором ни один виток сам по себе не является замкнутым контуром. Поэтому, на мой взгляд, про взаимоиндукцию витков тут лучше не рассуждать.
Можно ли аналог катушки, составить из идеальных несвязных (общим током) контуров расположенных на близком расстоянии друг от друга?
Если да, то получаем взаимоиндукцию и эффект квадратичной зависимости общей индуктивности от числа контуров (витков).

— 18.11.2018, 15:33 —

EUgeneUS в [url=/post1354957.html#p1354957]сообщении #1354957[/url] писал(а):

Kiev
Если Вы проследите ход Ваших рассуждений\вычислений, то увидите, что используется (явно или не явно) условие: магнитный поток от одного витка полностью проходит через каждый другой виток. В реальном мире
а) это может выполняться приближенно, и с хорошей точностью — тогда зависимость индуктивности от количества витков можно считать квадратичной.
б) для некоторых геометрий катушек это может выполняться приближенно, но характер зависимости остается квадратичным, например, для «толстой катушки».
в) для некоторых геометрий катушек может приводить к неточной формуле для индуктивности. Например, если мы смотаем провод в соленоид, то его индуктивность будет пропорциональная количеству витков в квадрате, а значит квадрату длины провода. Далее начинаем вытягивать соленоид в прямой провод, а у прямого провода зависимость индуктивности от длины уже не квадратичная.

Да я взял 100%-й коэффициент связи витков по полю, то есть бесконечно близко их сблизил (наложил), при этом сказал что токи не суммируются (ток последовательный, как и в катушке).

Мне главное было понять, логику происхождения ~ в идеальном случае.

— 18.11.2018, 15:55 —

Простое объяснение зависимости ~

У изолированных витков с током есть только — самоиндукция.
У связных (в катушку) витков появляется и взаимоиндукция.

И сумма Самоиндукций и Взаимоиндукций даёт .
В отличии от суммы Самоиндукций которые дают только .

Магнитное поле катушки с током

Опыт показывает, что индукция магнитного поля на расстоянии R от прямого проводника с током пропорциональна I и обратно пропорциональна R.

где μ₀ = 4π∙10^—7 Н/А² ≈ 1,26∙10^—6 Н/А².

Магнитное поле катушки с током. Соленоид. Усиление действия магнитного поля катушки с током железным сердечником

В центре кругового витка с током индукция магнитного поля направлена по нормали к витку.

Рис. 1. Вектор индукции магнитного поля кругового витка с током

В центре кругового проводника радиуса R по которому протекает ток I индукция магнитного поля равна

где магнитная постоянная μ₀ = 4π∙10^—7 Н/А² ≈ 1,26∙10^—6 Н/А².

Соленоидом называется проводник, свернутый в виде спирали, в которой N витков, а длина l значительно больше диаметра. Слово «соленоид» происходит от греческих solen — трубка, eidos — вид.

Рис. 2. Соленоид начала XIX века. Вектор магнитной индукции соленоида

Магнитное поле соленоида (катушки с током), который представляет несколько витков с током, является однородным, магнитное поле вне соленоида мало по сравнению с полем внутри. Модуль вектора индукции магнитного поля соленоида (катушки с током)

где n — число витков в соленоиде, I — сила тока, N — число витков, — число витков на единицу длины соленоида (катушки с током).

Рис. 3. Соленоиды

Модель 1. Магнитное поле вокруг проводников с током

Модель 2. Магнитное поле соленоида

Магнитное поле соленоида (катушки с током) можно значительно усилить, не увеличивая число витков и не увеличивая силу тока. Для этого надо ввести внутрь катушки железный стержень (ферромагнетик), который называется сердечником. Это используют при изготовлении электромагнитов, трансформаторов, электродвигателей и т. д.

Рис. 4. При внесении в катушку с током железного сердечника отклонение малой катушки значительно увеличивается

Катушка с железным сердечником называется электромагнитом.

Рис.  5. Мощные электромагниты

собственная индуктивность катушки — это… Что такое собственная индуктивность катушки?

собственная индуктивность катушки

coil inductance

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

• собственная индуктивность
• собственная индукция

Смотреть что такое «собственная индуктивность катушки» в других словарях:

• собственная индуктивность катушки — индуктивность Отношение потокосцепления самоиндукции катушки индуктивности к току, протекающему через нее. [ГОСТ 20718 75] Тематики катушки индуктивности аппаратуры связи Синонимы индуктивность EN inductance of coil FR inductance de bobine …   Справочник технического переводчика

• Собственная индуктивность катушки — 32. Собственная индуктивность катушки Индуктивность Е. Inductance of coil F. Inductance de bobine Источник: ГОСТ 20718 75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения о …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Собственная индуктивность — 63. Собственная индуктивность D. Eigeninduktivität E. Self inductance F. Inductance propre По ГОСТ 19880 74 Источник: ГОСТ 21415 75: Конденсаторы. Термины и определения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• ГОСТ 20718-75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения — Терминология ГОСТ 20718 75: Катушки индуктивности аппаратуры связи. Термины и определения оригинал документа: 71. Базовая конструкция катушки индуктивности Базовая конструкция Е. Unified construction of coil F. Construction normalisée de bobine… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Катушка индуктивности — У этого термина существуют и другие значения, см. Катушка (значения). Катушка индуктивности (дроссель) на материнской плате компьютера …   Википедия

• ГОСТ Р 52002-2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий — Терминология ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа: 128 (идеальный электрический) ключ Элемент электрической цепи, электрическое сопротивление которого принимает нулевое либо бесконечно… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Индуктивности измерители —         приборы для измерения индуктивности контуров с сосредоточенными параметрами, обмоток трансформаторов и дросселей, катушек индуктивности и пр. Принципы действия их зависят от методов измерений. Метод «вольтметра амперметра» (рис. 1)… …   Большая советская энциклопедия

• Автоколебания — незатухающие колебания в диссипативной динамической системе с нелинейной обратной связью, поддерживающиеся за счёт энергии постоянного, то есть непериодического внешнего воздействия. [1] Автоколебания отличаются от вынужденных колебаний тем, что… …   Википедия

• Молоток Маклакова — молоток, совершающий удары за счёт энергии электрической цепи переменного тока с частотой, много превышающей частоту тока в цепи. Является примером автоколебаний. Принцип действия Катушка L колебательного контура помещается над …   Википедия

• Индуктивности катушка —         свёрнутый в спираль изолированный проводник, обладающий значительной Индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. И. к. состоит из одножильного, реже многожильного, изолированного провода, намотанного на… …   Большая советская энциклопедия

• ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — электромагнитные волны, возбуждаемые различными излучающими объектами, заряженными частицами, атомами, молекулами, антеннами и пр. В зависимости от длины волны различают гамма излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое излучение, видимый свет,… …   Энциклопедия Кольера

Расчет катушек индуктивности в 3D с помощью COMSOL Multiphysics

При проектировании индукционных устройств важно учитывать различные электродинамические эффекты. Модуль AC/DC пакета COMSOL Multiphysics предоставляет все необходимые инструменты для эффективного и простого моделирования и проектирования катушек индуктивности, а также для расчёта их сосредоточенных характеристик в соответствии с заданными требованиями.

Базовые принципы работы катушки индуктивности

Простейшая катушка индуктивности — это электрический провод (обмотка или катушка), намотанный вокруг магнитного материала (магнитопровода). Принцип действия катушки основывается на принципе индуктивности, вокруг устройства наводится магнитное поле, которое препятствует изменению тока, текущего по проводнику.

Простейшая катушка индуктивности, состоящая из медной обмотки и железного сердечника. Красными стрелками показано направление тока, а синими — магнитное поле вокруг сердечника. Изменение тока приводит к изменению магнитного потока через обмотку, что создаёт разность потенциалов в обмотке, которая препятствует изменению тока.

Индуктивность — это параметр, который обозначается буквой L и показывает, в какой степени происходит сопротивление протеканию тока, он является ключевой характеристикой идеального индуктора. К сожалению, в нашем мире нет идеальных вещей и в реальных катушках индуктивности наблюдаются резистивные эффекты, которые больше проявляются на низких частотах и характеризуются активным сопротивлением (R), и ёмкостные эффекты, которые наблюдаются на высоких частотах и характеризуются ёмкостью (C), приводащие в т.ч. авторезонансным процессам. На самом деле, принцип действия катушки индуктивности можно понять, рассмотрев простейшую RLC-цепь.

Эквивалентная схема катушки индуктивности.

С помощью набора пассивных элементов, можно собрать схему замещения, которая будет полностью соответствовать и описывать свойства индуктивности в различных приложениях. К примеру, если через катушку индуктивности протекает переменный ток, то она является низкочастотным фильтром, а последовательно соединённая с конденсатором – резонансным или полосовым фильтром. Катушки индуктивности играют очень важную роль в современном мире и повседневной жизни. Они используются в различных импульсных источниках питания и согласующих схемах, подключаемых к радиочастотным антеннам. Умный светофор, который загорается зелёным при вашем приближении, может быть индуктивным датчиком, который упрощает вашу жизнь в пути.

Оптимизация катушки индуктивности

Если в вашем устройстве присутствует катушка индуктивности, то важно знать некоторые её характеристики, чтобы полностью понимать, как работает устройство в целом. Ключевыми параметрами являются – индуктивность, активное сопротивление, электрическая ёмкость, резонансная частота и добротность (Q-factor), то есть ширина области резонанса. Эти параметры определяют частоту среза или полосу пропускания фильтра, либо просто реактивное сопротивление согласующей схемы.

Другой потенциально важной задачей при использовании катушек индуктивности является учет электромагнитных помех (ЭМП) или электромагнитной совместимости (ЭМС). Вокруг катушек индуктивности создаётся магнитное поле. При проектировании необходимо точно знать, насколько оно будет влиять на другие компоненты и близлежащие устройства. Это особенно актуально при нынешней миниатюризации всех устройств.

На данный момент существуют только грубые аналитические и эмпирические формулы, описывающие эти RLC параметры. С их помощью нельзя точно спроектировать современное устройство. Аналитические формулы в основном пригодны только для расчёта элементарных трёхмерных форм, например, куба, цилиндра, спирали и тора. Однако с помощью них невозможно рассчитать форму и поведение магнитного поля вокруг индуктивного устройства для ЭМП/ЭМС (EMI/EMC) исследований.

Дополнительно, часто требуется изготовление магнитопровода из нелинейного материала для увеличения индуктивности и ограничения окружающего магнитного поля. Это очевидно еще больше усложняет расчёты и приводит к очередной аналитической или эмпирической аппроксимации, что негативно сказывается на результате. Для получения точных рабочих характеристик трёхмерного индукционного устройства, численное моделирование является более надёжным и корректным решением.

3D-моделирование катушки индуктивности в COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysics предлагает пользователю все необходимые инструменты для получения полных рабочих характеристик катушки индуктивности. Давайте рассмотрим данный функционал программы на учебном примере Modeling of a 3D Inductor (Моделирование катушки индуктивности в 3D). Он доступен в Application Gallery (Галерее моделей и приложений) для модуля AC/DC. Он как раз служит для наглядной иллюстрации процесса проектирования катушки индуктивности и расчета ее рабочих характеристик.

Геометрия катушки индуктивности для конечно-элементной модели.

В реальных устройствах протекающий через катушку ток можно задавать разными способами. Например, приложением напряжения, тока или мощности. Это может быть либо постоянная, либо периодическая величина, или какая-нибудь сложная функция, зависящая от времени. В нашем примере для задания тока используются условия Coil с опцией Single Turn (Одиночный проводник) и Lumped Port (Сосредоточенный порт) для низких и высоких частот соответственно. Таким образом, вы можете управлять катушками.

На видео продемонстрирована последовательность шагов по моделированию трёхмерной катушки индуктивности в COMSOL Multiphysics.

COMSOL Multiphysics позволяет легко добавлять в модель электрические сосредоточенные компоненты и цепи, которые можно как создать в самой программе, так и импортировать, как список SPICE. Благодаря мультифизическим связкам можно подключать данные цепи к распределенным устройствам, котороме моделируются методом конечных элементов. Всё это можно делать с помощью встроенных функций взаимосвязи. К примеру, вы можете подключить вашу катушки индуктивности к цепи управления, приложив минимум усилий. Программа сама находит те части, которые вы можете связать, и предлагает вам выбрать нужные из выпадающего списка.

При выборе нужной опции из выпадающего списка терминал катушки индуктивности (показан синим цветом) автоматически связывается с электрической цепью.

На высоких частотах (на которых может работать ваша катушка индуктивности) в проводниках с током в следствие скин-эффекта ток вытесняется к поверхности. В данном примере мы можем учесть данный эффект с помощью использования граничного условия Impedance boundary condition (Импедансное граничное условие). Решение задачи растекания тока в тонких слоях — это очень ресурсоёмкая задача. Но переходя к упрощенному описанию проводника с помощью граничного условия мы упрощаем данную задачу и значительно экономим время расчёта.

На рисунке изображён график распределения плотности тока (Am^-2) в катушке на высокой частоте. Обратите внимание, что учитывается неравномерное протекание тока.

Добротность катушки индуктивности во многом зависит от свойств материала магнитопровода, в частности от потерь. Возможности COMSOL Multiphysics позволяют отредактировать любой материал из библиотеки, чтобы добавить или заменить необходимые свойства. Любые потери на вихревые токи автоматически учитываются в расчёте. В данном примере диэлектрические потери в магнитопроводе задаются пользователем с помощью добавления мнимой части к диэлектрической постоянной, ε_r. Таким же образом вы можете добавить магнитные потери в вашу модель, задав комплексное значение магнитной проницаемости μ_r.

Постобработка и анализ результатов расчёта модели индуктора

Если вам необходимо произвести впечатление на клиентов или завоевать их доверие, буквально в несколько кликов вы можете создать красивейшие графики, благодаря встроенным возможностям постобработки результатов в COMSOL Multiphysics. Программное обеспечение автоматически вычисляет и предоставляет вам доступ к переменным, которые в полной мере характеризуют работу вашей спроектированной катушки индуктивности — магнитное поле, токи и величина потерь. В учебном примере трёхмерной катушки индуктивности продемонстрировано, как настроить детализированной изоражение ниже.

Чем тоньше магнитопровод, тем больше в нём магнитная индукция на поверхности (Тл). В катушке также показано распределение потенциала (В).

Для лучшей наглядности вы можете добавить другие типы трёхмерных графиков, например, Streamline (Силовые линии) или Arrow (Векторная диаграмма).

Магнитная индукция на поверхности магнитопровода (Тл). Силовые линии плотности тока (Aмм^-2) в катушке показывают более высокую плотность в закруглённых частях. Красными стрелками показано магнитное поле.

Наконец, для получения полных характеристик катушки индуктивности вам необходимо определиеть значения импеданса и резонансных частот. Одна из переменных в COMSOL Multiphysics автоматически рассчитывает точный импеданс для каждой частоты. Таким образом, графики данных величин можно построить очень легко. Используя встроенные операторы real (действительная часть) и imag (мнимая часть), можно строить графики активного (резистивного) и реактивного (индуктивного/ёмкостного) импеданса, на которых легко увидеть резонанс.

Действительная (слева) и мнимая (справа) части импеданса (Z) показывают резонанс и переключение между индуктивным и ёмкостным поведением.

На графике мнимой части можно также заметить, что после прохождения через резонансную частоту знак изменяется с положительного на отрицательный. Это значит, что на высоких частотах устройство больше проявляет ёмкостный характер, чем индуктивный, что вполне ожидаемо.

Учёт термических эффекто в модели катушки индуктивности

COMSOL Multiphysics специально проектировался, чтобы пользователям было легко связывать различные физические интерфейсы в одной модели. Как раз поэтому второе слово в названии — «multiphysics». Дальнейшим расширением модели может являться добавление и учет электромагнитного нагрева. Протекающие в катушке токи, вихревые токи и диэлектрические/магнитные потери в магнитопроводе, все они приводят к выделению тепла, которое распространяется по проводящим металлическим компонентам с высокой теплопроводностью и, отчасти, нагревает окружающие устройства и платы. Используя физический интерфейс Induction Heating (Индукционный нагрев), вы запросто сможете рассчитать интенсивность теплопередачи и распределение температур в индукционных устройствах.

Узнайте больше о моделировании индукционных устройств в COMSOL Multiphysics

• Ознакомьтесь с другими учебными моделями катушек индуктивности в галерее моделей и приложений:
• Посмотрите, как используют COMSOL Multiphysics для проектирования индукционных устройств:

Электромагнитная индукция — урок. Физика, 9 класс.

Великому английскому физику Майклу Фарадею потребовалось почти \(10\) лет, чтобы ответить в \(1831\) году на вопрос: как превратить магнетизм в электричество?

Что же служит причиной появления тока в катушке, в цепи которой нет источника тока? Ток в катушке всегда возникает при изменении магнитного поля, в котором она находится.

Индукционный ток, так же как и ток от гальванического элемента или аккумулятора, представляет собой упорядоченное движение электронов. 

Многочисленные опыты М. Фарадея привели к выводу, что индукционный ток в контуре, замкнутом на гальванометр, возникает при изменении:

Во всех случаях изменяется число линий магнитной индукции, то есть меняется магнитный поток.

Индукционный ток возникает при всяких изменениях магнитного потока Ф, пронизывающего контур замкнутого проводника.

Если же магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, не меняется, то индукционный ток в контуре не возникает.

Пример:

если вращать полосовой магнит внутри катушки, замкнутой на гальванометр, вокруг его вертикальной оси, то индукционный ток не возникает, так как магнитный поток не меняется.

Развитие электротехники в России

В России электротехника развивалась интенсивно с поддержки Николая I. Развитие электротехники в Европе отозвалось открытиями и изобретениями в России.

 

В \(1833\) году русский учёный Эмилий Христианович Ленц доказал, что электрическая машина может работать как электродвигатель и как генератор электричества. Такое свойство назвали обратимостью электрических машин.

 

В \(1834\) году Борис Семёнович Якоби построил действующий «магнитный аппарат» вращательного движения — классический электродвигатель; послал описание в Парижскую академию наук.

 

В \(1888\) году Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный генератор переменного тока, в \(1889\) году — электродвигатель переменного тока, в \(1890\) году — трансформатор трёхфазного тока. На Всемирной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне (\(1891\)) представил изобретённую систему передачи трёхфазного тока на расстояние \(170\) км.

 

 

Применение электромагнитной индукции

Принцип работы индукционной плиты основан на явлении электромагнитной индукции. Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают не только в проволочных контурах, но и в массивных образцах металла. Эти токи называют вихревыми токами, или токами Фуко. В массивных проводниках вследствие малости электрического сопротивления токи могут быть очень большими и вызывать значительное нагревание. Принцип работы индукционной плиты показан на рисунке. Под стеклокерамической поверхностью плиты находится катушка индуктивности, по которой протекает переменный электрический ток, создающий переменное магнитное поле. Частота тока составляет \(20\)–\(60\) кГц. В дне посуды наводятся токи индукции, которые нагревают его, а заодно и помещённые в посуду продукты. Нет никакой теплопередачи снизу вверх, от конфорки через стекло к посуде, а значит, нет и тепловых потерь. С точки зрения эффективности использования потребляемой электроэнергии индукционная плита выгодно отличается от всех других типов кухонных плит.

 

 

1 — посуда из ферромагнитного материала;

2 — стеклокерамическая поверхность;

3 — слой изоляции;

4 — катушка индуктивности.

5 Основы проектирования змеевика индукционного нагрева

Конструкция индукционного змеевика может иметь большое влияние на качество деталей, эффективность процесса и производственные затраты. Как узнать, подходит ли конструкция катушки для вашей части и процесса? Вот некоторые основы работы с индукционной катушкой и пять советов по оптимизации вашей конструкции.

Как работают индукционные нагревательные змеевики

Индукционная катушка определяет, насколько эффективно и рационально нагревается заготовка. Индукционные катушки представляют собой медные проводники с водяным охлаждением, изготовленные из медных трубок, которым легко придать форму катушки для процесса индукционного нагрева.Змеевики индукционного нагрева сами по себе не нагреваются при прохождении через них воды.

Рабочие катушки различаются по сложности от простой спиральной или соленоидной катушки (состоящей из нескольких витков медной трубки, намотанной вокруг оправки) до катушки, которая прецизионно обработана из твердой меди и спаяна.

Катушки передают энергию от источника питания к заготовке, создавая переменное электромагнитное поле из-за протекающего в них переменного тока. Переменное электромагнитное поле катушки (ЭДС) генерирует индуцированный ток (вихревой ток) в заготовке, который выделяет тепло из-за потерь I в квадрате R (потерь в сердечнике).

Ток в заготовке пропорционален силе ЭДС катушки. Эта передача энергии известна как эффект трансформатора или эффект вихревых токов.

Трансформаторы и индукционные катушки

Поскольку в катушках используется эффект трансформатора, характеристики трансформаторов могут быть полезны для понимания конструкции катушек. Индуктор аналогичен первичной обмотке трансформатора, а деталь эквивалентна вторичной обмотке трансформатора (предполагается, что она имеет один виток).

Есть две важные особенности трансформаторов, которые влияют на конструкцию катушки:

• Эффективность связи между обмотками обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними
• (ток в первичной обмотке трансформатора * количество витков первичной обмотки) = (ток во вторичной обмотке * количество витков вторичной обмотки)

Из-за вышеуказанных взаимосвязей существует пять условий, которые следует учитывать при проектировании любой катушки для индукционного нагрева:

5 основных советов по созданию змеевика индукционного нагрева

1.Более высокая плотность потока возле зоны нагрева означает, что в детали генерируется более высокий ток.

Катушка должна быть присоединена как можно ближе к детали, и поэтому максимально возможное количество линий магнитного потока пересекает заготовку в точке нагрева. Это обеспечивает максимальную передачу энергии.

2. Наибольшее количество магнитных линий в катушке соленоида направлено к центру катушки.

Линии потока сосредоточены внутри катушки, обеспечивая максимальную скорость нагрева в этом месте.

3. Геометрический центр катушки — это путь слабого магнитного потока.

Поток наиболее сконцентрирован ближе к самим виткам катушки и уменьшается по мере удаления от витков.

Если бы деталь была размещена в катушке не по центру, область, более близкая к виткам катушки, пересекала бы большее количество магнитных линий и, таким образом, нагревалась бы с большей скоростью. Область детали, удаленная от медного змеевика, испытывает меньшее сцепление и будет нагреваться с меньшей скоростью.

Этот эффект более выражен при высокочастотном индукционном нагреве.

4. Магнитный центр индуктора не обязательно является геометрическим центром.

В месте соединения проводов и катушки магнитное поле слабее.

Этот эффект наиболее выражен в одновитковых катушках. По мере увеличения количества витков катушки и добавления магнитного потока от каждого витка к потоку от предыдущих витков это условие становится менее важным.

Из-за непрактичности всегда центрировать деталь в рабочей катушке, деталь должна быть немного смещена в эту область при статическом нагреве.Если возможно, деталь следует повернуть для равномерного экспонирования.

5. Катушка должна быть спроектирована так, чтобы предотвратить подавление магнитного поля.

Если противоположные стороны индуктора расположены слишком близко, катушка не имеет достаточной индуктивности, необходимой для эффективного нагрева. Помещение петли в катушку в центре компенсирует этот эффект. Затем катушка нагревает проводящий материал, вставленный в отверстие.

Есть вопросы по конструкции змеевика индукционного нагрева? Свяжитесь с нашими специалистами для получения персональной помощи.

Или прочтите наше подробное руководство по проектированию индукционных катушек.

Индукционная катушка

— искра 50 мм — длина 11,5 дюймов, ширина 7 дюймов, высота 6 дюймов

Индукционная катушка
Из Википедии, свободной энциклопедии
В этой статье рассказывается о типе трансформатора, вырабатывающего высоковольтные импульсы. Для более общего электрического компонента см. Индуктор. Для катушки высокочастотного нагрева см. Индукционный нагрев. Об устройстве в телефонных аппаратах см. Гибридная катушка.

Индукционная катушка с изображением конструкции, 1920 год.
Индукционная катушка или «искровая катушка» (архаично известная как индукториум или катушка Румкорфа [1] в честь Генриха Рюмкорфа) — это тип электрического трансформатора [2] [3] [4], который используется для генерации импульсов высокого напряжения от низкого -питание постоянного тока (DC). [1] [5] Для создания изменений магнитного потока, необходимых для наведения напряжения во вторичной катушке, постоянный ток в первичной катушке многократно прерывается вибрирующим механическим контактом, называемым прерывателем. [1] Изобретенная в 1836 году Николасом Калланом при дополнительных исследованиях Чарльза Графтона Пейджа и других [1] индукционная катушка была первым типом трансформатора.Он широко использовался в рентгеновских аппаратах, [1] [6] радиопередатчиках с искровым разрядником, [1] [6] дуговом освещении и медицинских электротерапевтических устройствах с 1880-х по 1920-е годы. Сегодня он используется только в качестве катушек зажигания в двигателях внутреннего сгорания и в учебных заведениях физики для демонстрации индукции.
Конструкция и функционирование

Принципиальная схема
Индукционная катушка состоит из двух витков изолированного провода, намотанного на общий железный сердечник (M). [1] [7] Одна катушка, называемая первичной обмоткой (P), состоит из относительно небольшого числа (десятков или сотен) витков крупной проволоки.[7] Другая катушка, вторичная обмотка, (S) обычно состоит из миллиона витков тонкой проволоки (до 40 калибра). [8] [1] [7]
Электрический ток проходит через первичную обмотку, создавая магнитное поле. [1] [7] Из-за общего сердечника большая часть магнитного поля первичной обмотки связана с вторичной обмоткой. Первичная обмотка ведет себя как индуктор, накапливая энергию в соответствующем магнитном поле. Когда первичный ток внезапно прерывается, магнитное поле быстро разрушается.Это вызывает появление импульса высокого напряжения на выводах вторичной обмотки за счет электромагнитной индукции. Из-за большого количества витков вторичной катушки импульс вторичного напряжения обычно составляет многие тысячи вольт. Этого напряжения часто бывает достаточно, чтобы вызвать электрическую искру, чтобы перепрыгнуть через воздушный зазор (G), разделяющий выходные клеммы вторичной обмотки. По этой причине индукционные катушки были названы искровыми катушками.
Индукционная катушка традиционно характеризуется длиной искры, которую она может произвести; Индукционная катушка диаметром 4 дюйма (10 см) могла произвести искру диаметром 4 дюйма.До разработки электронно-лучевого осциллографа это было наиболее надежное измерение пикового напряжения таких асимметричных сигналов. Связь между длиной искры и напряжением линейна в широком диапазоне:
4 дюйма (10 см) = 110 кВ;
8 дюймов (20 см) = 150кВ;
12 дюймов (30 см) = 190кВ;
16 дюймов (41 см) = 230 кВ [9]
Кривые, представленные современными справочными источниками, хорошо согласуются с этими значениями. [10]
Прерыватель [править]
Чтобы катушка работала непрерывно, необходимо многократно подключать и отключать постоянный ток источника питания, чтобы создать изменения магнитного поля, необходимые для индукции.[1] Для этого в индукционных катушках используется активируемый магнитом вибрирующий рычаг, называемый прерывателем или разрывом (A), для быстрого подключения и прерывания тока, протекающего в первичной катушке. [1] Прерыватель устанавливается на конце катушки рядом с железным сердечником. Когда питание включено, возрастающий ток в первичной катушке создает увеличивающееся магнитное поле, магнитное поле притягивает железный якорь прерывателя (A). Через некоторое время магнитное притяжение преодолевает силу пружины якоря, и якорь начинает двигаться.Когда якорь перемещается достаточно далеко, пара контактов (K) в первичной цепи размыкается и отключает первичный ток. Отключение тока приводит к коллапсу магнитного поля и возникновению искры. Кроме того, сжатое поле больше не притягивает якорь, поэтому сила пружины ускоряет якорь до его исходного положения. Через короткое время контакты снова соединяются, и ток снова начинает создавать магнитное поле. Весь процесс начинается заново и повторяется много раз в секунду.Вторичное напряжение v2 (красный, слева) примерно пропорционально скорости изменения первичного тока i1 (синий).

Без конденсатора С конденсатором
Формы сигналов в индукционной катушке с разомкнутым выходом (без искры). i1 (синий) — ток в первичной обмотке катушки, v2 (красный) — напряжение на вторичной обмотке. Не в общепринятом масштабе; v2 намного больше на нижнем рисунке. [сомнительно — обсудить]
Противоположные потенциалы индуцируются во вторичной обмотке, когда прерыватель «разрывает» цепь и «замыкает» цепь.Однако изменение тока в первичной обмотке намного более резкое, когда прерыватель «ломается». Когда контакты замыкаются, ток в первичной обмотке медленно нарастает, потому что напряжение питания имеет ограниченную способность проталкивать ток через индуктивность катушки. Напротив, когда контакты прерывателя размыкаются, ток внезапно падает до нуля. Таким образом, импульс напряжения, индуцируемый во вторичной обмотке при «обрыве», намного больше, чем импульс, наведенный при «закрытии», именно «обрыв» генерирует высоковольтное выходное напряжение катушки.
Конденсатор
Дуга образуется на контактах прерывателя при размыкании, что имеет нежелательные эффекты: дуга потребляет энергию, накопленную в магнитном поле, снижает выходное напряжение и повреждает контакты. [11] Чтобы предотвратить это, к первичной катушке подключают гасящий конденсатор (C) емкостью от 0,5 до 15 мкФ, чтобы замедлить рост напряжения после разрыва. Конденсатор и первичная обмотка вместе образуют настроенную цепь, поэтому при разрыве затухающая волна течет в первичной обмотке и аналогичным образом вызывает затухающую волну во вторичной обмотке.В результате высоковольтный выход состоит из серии затухающих волн (слева). [Цитата необходима]
Конструктивные особенности
Чтобы высокое напряжение, генерируемое в катушке, не разрушило тонкую изоляцию и не возникло дуги между вторичными проводами, вторичная обмотка имеет особую конструкцию, чтобы избежать расположения рядом друг с другом проводов, несущих большие перепады напряжения. В одном широко используемом методе вторичная обмотка наматывается на множество тонких плоских участков в форме блинов (называемых «пирогами»), соединенных последовательно.[12] [1] Первичная обмотка сначала наматывается на железный сердечник и изолируется от вторичной обмотки толстой бумагой или резиновым покрытием. [1] Затем каждая вторичная катушка подключается к катушке рядом с ней и надевается на железный сердечник, изолированный от прилегающих катушек с помощью вощеных картонных дисков. Напряжение, развиваемое в каждой суб-катушке, недостаточно велико, чтобы перескочить между проводами в суб-катушке. [1] Большие напряжения возникают только во многих последовательно соединенных катушках, которые слишком широко разнесены, чтобы их можно было перебросить. Чтобы дать всему змеевику окончательное изоляционное покрытие, его погружают в расплавленный парафин или канифоль; воздух откачивается, чтобы убедиться, что внутри не осталось пузырьков воздуха, а парафину дают затвердеть, поэтому весь змеевик покрывается воском.
Для предотвращения вихревых токов, вызывающих потери энергии, железный сердечник состоит из пучка параллельных железных проводов, по отдельности покрытых шеллаком для их электрической изоляции. [1] Вихревые токи, которые протекают в сердечнике по петлям перпендикулярно магнитной оси, блокируются слоями изоляции. Концы изолированной первичной катушки часто выступали на несколько дюймов от любого конца вторичной катушки, чтобы предотвратить дуги от вторичной обмотки к первичной обмотке или сердечнику.
CS

Индукционная катушка

— обзор

12.3.3 Индукционная выпечка

Индукционный нагрев ⁶ — еще один подход к прямому нагреву основы. Распространено заблуждение, что подложка должна быть магнитной, чтобы быть кандидатом на индукционный нагрев. Для индукционного нагрева подложка должна проводить электричество. Технически он также должен сопротивляться потоку электричества или иметь сопротивление, но это верно для всех материалов, кроме сверхпроводников.

Принцип индукционного нагрева зависит от понимания того, что при протекании электричества создается магнитное поле, и обратное также верно.Там, где есть магнитное поле и проводник, будет течь электричество.

Индукционные нагреватели используют этот принцип. Нагреватель использует переменное электричество в катушке для создания магнитного поля. Когда кусок металла помещается близко (не касается) этой катушки, магнитное поле, создаваемое катушкой, взаимодействует с металлом, генерируя электрический ток. Этот ток называется вихревым током , который показан на рисунке 12.12. Сопротивление току в металле приводит к потере электроэнергии, как описано основной электрической формулой в уравнении (12.5).

Рисунок 12.12. Схема индукционного нагрева, показывающая магнитное поле, вихревые токи и переменный ток в катушке.

(12,5) P = i2R

В этом уравнении i — величина тока, R — сопротивление металла и P — потеря мощности или полученное тепло. Уравнение также показывает, что удвоение тока увеличивает количество выделяемого тепла в четыре раза.

Поскольку в катушке используется переменный ток, магнитное поле со временем в среднем стремится к нулю.

Сила магнитного поля падает с удалением от индукционной катушки. Поскольку вихревые токи связаны с напряженностью магнитного поля, нагрев сильнее всего на поверхности. Процесс кажется простым, и в каком-то смысле это так. Однако это сложно контролировать, но им можно управлять. Скорость нагрева металла под покрытием, отверждаемым с помощью индукционного нагрева, зависит от нескольких свойств металла подложки:

1.

Удельная теплоемкость

2.

Магнитная проницаемость

3.

Удельное сопротивление.

Все эти свойства подложки зависят от температуры. Вес и форма металла основы влияют на скорость нагрева. Поскольку большая часть тепла генерируется на поверхности, ближайшей к катушке, теплопроводность подложки также будет влиять на пиковые температуры на поверхности, поскольку тепло перемещается к более холодным областям подложки.

Рисунок 12.13 показывает схему индукционного нагревателя слева и фотографию катушки, нагревающей стержень, справа. Параметры управления индукционной катушкой включают:

1.

Мощность

2.

Частота.

Существует взаимосвязь между частотой переменного тока и глубиной его проникновения в подложку. Индуцированный ток внутри детали наиболее интенсивен на поверхности. Ток быстро затухает под поверхностью.Ближайший к поверхности металл нагревается быстрее, чем внутренний. «Глубина поверхностного слоя» детали описывается как глубина, на которой производится 80% тепла детали. Глубина скин-слоя уменьшается, когда уменьшается удельное сопротивление, увеличивается проницаемость или увеличивается частота. Высокие частоты 100–400 кГц обеспечивают неглубокое проникновение, что обычно идеально для отверждения поверхностных покрытий. Низкие частоты 5–30 кГц эффективны для более толстых материалов, требующих глубокого проникновения тепла, таких как изделия сложной формы с покрытием.

Магнитные материалы, такие как сталь, легче нагревать, чем немагнитные материалы, такие как алюминий. Это связано с механизмом вторичного нагрева, называемым гистерезисом . Магнитные материалы, естественно, противостоят быстро меняющимся магнитным полям внутри индукционной катушки. Возникающее в результате трение вызывает собственное дополнительное тепло — гистерезисный нагрев — в дополнение к вихретоковому нагреву. Наглядное объяснение приведено на рисунке 12.14. Считается, что металл с высоким сопротивлением обладает высокой магнитной проницаемостью.«Проницаемость для магнитных материалов может варьироваться в диапазоне от 100 до 500; немагнитные имеют проницаемость 1.

Рисунок 12.13. Схема базовой установки оборудования для индукционного нагрева и фотография используемой индукционной катушки.

Рисунок 12.14. Гистерезис в магнитных материалах. ⁵ Для поворота небольших внутренних магнитов требуется энергия. Сопротивление этому подобно трению; материал нагревается.

Преимущества индукционного нагрева перед традиционным конвекционным нагревом включают:

1.

Короткое время цикла . Тепло может выделяться непосредственно и почти мгновенно внутри субстрата, что позволяет запускать его гораздо быстрее, чем при обычном конвекционном нагреве. Время цикла выпечки можно значительно сократить.

2.

Управляемый направленный нагрев . Очень небольшие участки подложки можно нагревать без воздействия на другие прилегающие участки или крепления, удерживающие деталь. При точном контроле потребляемой мощности можно медленно или быстро достичь точной требуемой температуры

3.

Повторяемость . В современных системах индукционного нагрева схема нагрева всегда одинакова для данной установки, цикл за циклом и день за днем ​​

4.

Бесконтактное нагревание . Ничто не касается детали с покрытием, когда она помещается в индукционную катушку, процесс вызывает нагрев внутри детали, фактически не касаясь ее

5.

Энергоэффективность .

Таким образом, можно купить или создать фторированное покрытие самого высокого качества, но если оно будет нанесено неправильно и правильно спечено, оно может с треском выйти из строя.

Катушки индукционного нагрева | Magneforce, Inc.

ТЕПЛОВАЯ СТАНЦИЯ ИНДУКЦИОННЫЕ ЗАТУШКИ

Индукционная катушка — это выходная головка индукционного нагревателя. Magneforce гордится тем, что предоставляет нашим клиентам лучший тип катушки для работы. Конструкция катушки изначально рассматривается в сочетании с блоком питания. Хорошо спроектированный змеевик обеспечивает наиболее желаемый тепловой рисунок, а также максимальную эффективность. Катушки, которые фокусируют тепло в небольших зонах, состоят из медных труб с водяным охлаждением определенной формы и прикреплены к выходному трансформатору, который понижает напряжение и увеличивает ток и напряженность магнитного поля.Комбинация катушки и выходного трансформатора обеспечивает соответствующую индуктивность для резонансного контура. Трансформаторы имеют плакированные клеммы с отверстиями для воды с уплотнительными кольцами. В местах крепления винтов катушки используются винтовые вставки из нержавеющей стали для обеспечения долговечности. Доступна конфигурация катушки с быстрой заменой.

Катушки

также предназначены для непосредственного подключения к источнику питания индукционного нагрева. Этот тип катушки имеет несколько витков и может быть намотан из проволоки или трубки с водяным охлаждением в зависимости от области применения.Поскольку эти катушки работают при более высоком напряжении, они защищены соответствующей изоляцией или крышками. Змеевики могут охлаждаться воздухом или водой в зависимости от размера и конечной температуры нагреваемой детали. Некоторые примеры включают змеевик нагревателя кабелепровода и нагреватель подшипника с магнитной насадкой.

Катушки

могут быть сконфигурированы так, чтобы окружать деталь (спиральная), подходить к детали (внутренняя), нагревать плоскую поверхность сверху или снизу (концентрическую) или входить с одной стороны (U или C или разделенная спираль типы).Катушки также могут быть изготовлены из твердой меди. Все катушки Magneforce изолированы керамическими или эпоксидными покрытиями, капсулами или другими кожухами. Каждая катушка выбирается в соответствии с геометрией детали и ее представлением. Катушки могут быть намотаны для создания продольных или поперечных магнитных полей.

Выходной трансформатор и катушка

Подключаемая быстросменная катушка в сборе прикрепляется к стандартному трансформатору

Непосредственно соединенные многооборотные катушки

Змеевик обогрева кабелепровода

Катушки со смещенной спиральной обмоткой

Герметичный внутренний змеевик для нагрева корпуса перед установкой подшипника

Семейство U-образных катушек с керамическим покрытием для отжига и вращающихся валов

Многопозиционная катушка, изготовленная из твердой меди

Концентрические намотанные катушки (блинная катушка)

Инкапсулированные паяльные катушки стыкуются с гнездами для паяльной машины

3-х позиционный залитый змеевик с фенольным корпусом

Электромагнитная многооборотная катушка с опорами

Многооборотная катушка для термоусадки

Разъемная спиральная катушка

Змеевик со встроенной закалкой

Раздельная концентрическая катушка

U Катушки с керамическими вкладышами для пайки труб

Однопозиционный встраиваемый змеевик с фенольной крышкой

Катушка с керамической облицовкой / упором для роботизированной ячейки

Быстросменный змеевик с керамическим покрытием

Змеевики для пайки с фиксаторами из нержавеющей стали

Спиральная катушка с поперечной обмоткой

Индукционная катушка (или катушка Румкорфа)

Индукционная катушка (или катушка Румкорфа)

Индукционная катушка (или катушка Румкорфа) — одно из электрических устройств, которое имеет большое количество применений.Эта концепция занимает важное место в физике, особенно в области магнетизма. Именно из-за его важности я вдохновился написать что-нибудь об этом.

Поэтому в сегодняшней статье я хотел бы поделиться с вами интересной темой, связанной с индукционной катушкой (или катушкой Румкорфа). Я надеюсь, что после прочтения этой статьи ваши недоразумения будут прояснены и вам очень помогут.

Индукционная катушка (или катушка Румкорфа)

Что такое индукционная катушка?

Индукционная катушка — это устройство, используемое для создания высокой разности потенциалов с использованием источника с низкой разностью потенциалов (например, батареи от 2 до 6 вольт).

Принцип:

Индукционная катушка основана на принципе взаимной индукции.

Строительство:

Он состоит из следующих компонентов:

1) Первичная обмотка:

Первичная обмотка состоит из нескольких толстых изолированных медных проводов, намотанных на сердечник из пучка мягких железных проводов, изолированных друг от друга для минимизации потерь из-за вихревых токов.

2) Вторичная обмотка:

вторичная обмотка состоит из ряда витков тонкой изолированной медной проволоки.Он намотан на первичную обмотку, и его концы соединены с искровым разрядником, на котором получается высокая разность потенциалов. Сопротивление вторичной обмотки очень высокое.

3) Устройство автоматического включения и выключения:

Он состоит из железного молотка H, установленного на железном сердечнике, и платиновой точки контакта P1, которая контактирует с другой аналогичной точкой контакта P2.

4) Конденсатор:

Параллельный пластинчатый конденсатор емкостью около 1 мкФ подключается к устройству автоматического включения и выключения.

5) Аккумулятор:

один конец первичной катушки соединен с одним выводом батареи, а другой конец первичной катушки соединен со вторым выводом батареи через замыкающее и размыкающее устройство.

Работа и теория индукционной катушки (или катушки Румкорфа):

Точки контакта P1 и P2 изначально находятся в контакте друг с другом, как показано на рисунке 2. При нажатии кнопки K ток течет в первичной катушке P и, следовательно, железный сердечник намагничивается.

Работа и теория индукционной катушки (или катушки Румкорфа)

Намагниченный железный сердечник притягивает железный молоток H. По мере того, как молот движется к сердечнику, контакт между катушками P1 и P2 разрывается. Ток в первичной катушке затухает, как только контакт разрывается и железный сердечник размагничивается. Молоток, обозначенный как H, отводится назад, и снова возникает контакт между катушками P1 и P2.Это снова замыкает цепь, и процесс повторяется.

Во время включения магнитный поток, связанный с вторичной катушкой, создает наведенную ЭДС на концах вторичной катушки. Во время разрыва магнитный поток, связанный с вторичной катушкой, индуцирует ЭДС на ее концах в противоположном направлении.

Самоиндукция первичной катушки противодействует скорости роста и спада тока через нее.

Спад тока в катушке индуктивности или первичной обмотке определяется по формуле:

I = I₀e (-R / L) t или dI / dt = (-R / L) I₀e (-R / L) t = (-R / L) I

R обозначает сопротивление, а L — самоиндукция первичной катушки.

Во вторичной катушке величина наведенной ЭДС пропорциональна скорости изменения тока во времени. поэтому, прежде чем создавать большую ЭДС на концах вторичной катушки, значение R должно быть очень высоким, а значение L, которое обозначает индуктивность, должно быть очень низким во время замыкания и размыкания. Сопротивление первичной цепи при размыкании намного больше, чем при замыкании, поэтому постоянная времени, обозначенная как L / R, очень мала при размыкании, чем при замыкании. Таким образом, можно сказать, что при разрыве магнитный поток спадает быстрее, чем устанавливается при изготовлении.Следовательно, наведенная ЭДС, возникающая во вторичной катушке при разрыве, намного больше, чем в замыкающем. В то же время из-за явления самоиндукции в первичной катушке создается наведенная ЭДС. Эта наведенная ЭДС сосредоточена в точках контакта P1 и P2. Во время разрыва, когда точки P1 и P2 разнесены, они обладают высоким сопротивлением потоку индуцированного тока, и, следовательно, между ними может возникать искра, но подключенный через них конденсатор поглощает энергию зарядов на концах точек контакта. и, следовательно, предотвращает искрение между точками.В противном случае искрение может привести к плавлению точек контакта.

Конденсатор служит трем целям:

1) Искра, возникающая на платиновых наконечниках, гасится конденсатором.

2) При замкнутом режиме контактов конденсатор снижает ЭДС во вторичной обмотке. 3) В режиме «обрыв» контактов увеличивает ЭДС во вторичной обмотке. Через первичную катушку конденсатор разряжается и, в свою очередь, подает ток в первичную катушку в направлении, противоположном направлению тока, подаваемого к нему батареей.Обратный ток в первичной катушке, создаваемый разрядом конденсатора, обеспечивает полное и быстрое схлопывание магнитного потока при разрыве. Таким образом, эффективность индукционной катушки для создания очень высокой ЭДС увеличивается с наличием конденсатора.

Использование индукционной катушки (или катушки Румкорфа):

Индукционная катушка находит широкое применение, например, в автомобилях, рентгеновских аппаратах, газоразрядных трубках и т. Д. Она используется для производства высоких напряжений.

Заключение:

В статье обсуждалась концепция индукционной катушки (или катушки Румкорфа).Он также предоставляет вам информацию, касающуюся принципа, конструкции, теории и использования индукционной катушки (или катушки Румкорфа). Надеюсь, концепция теперь вам понятна. пожалуйста, поделитесь этим в социальных сетях и помогите другим. Спасибо за визит.

Индукционная катушка и ее применение в практике электронщика

Несмотря на широкое использование цифровых схем, таких как процессоры, программируемые логические устройства и схемы SoC, которые представляют собой комбинацию этих двух, иногда разработчику электроники приходится обращаться к «аналоговым» элементам, таким как: резисторы, конденсаторы или индукционные катушки. .Что интересно, хотя относительно легко включить резистор или конденсатор (с емкостью, измеряемой в пикофарадах) в структуру интегральной схемы, это очень сложно сделать с помощью индукционной катушки. Вот почему в примечаниях к применению многих элементов до сих пор упоминается индукционная катушка как внешний компонент, добавляемый к набору. В этой статье предлагается основная информация об индукционных катушках и описание элементов их конструкции, влияющих на их параметры.

Состав индукционной катушки

Индукционная катушка не сложна.Он состоит из сердечника и намотанных на него изолированных проводов. Сердечник может быть воздушным или сделанным из магнитных материалов. Важно, чтобы провода, намотанные вокруг сердечника, были изолированными, поэтому для изготовления катушек используется изолированный провод или они наматываются неизолированным проводом (например, так называемая серебрянная сталь), но с воздушным зазором, обеспечивающим необходимое расстояние между отдельными витками провода. Если неизолированный провод наматывать по очереди, произойдет короткое замыкание, и хотя некоторая индуктивность будет присутствовать, она определенно будет отличаться от желаемой.

На практике часто случается повреждение индукционной катушки , т.е. короткое замыкание между витками проводов в результате пробоя изоляции, из-за превышения максимально допустимой температуры или напряжения. Поврежденную таким образом катушку необходимо перемотать или заменить на новую. Таким образом также повреждаются сетевые трансформаторы. Дальнейшее использование такого поврежденного трансформатора может привести к его перегреву, короткому замыканию в сети или даже к возгоранию трансформатора или устройства, питаемого от него.

Что такое индукционная катушка?

Индукционная катушка — это элемент, который накапливает энергию в виде магнитного поля в сердечнике, поэтому он преобразует энергию электрического тока в энергию магнитного поля или наоборот. Изменение тока, протекающего через обмотки, приводит к возникновению электродвижущей силы в направлении, которое противодействует этому изменению. Точно так же изменяющееся магнитное поле, пронизывающее сердечник, вызывает индукцию напряжения. Это можно показать с помощью следующей формулы:

В этой формуле:

• e — обозначает электродвижущую силу (напряжение в вольтах), создаваемую катушкой,
• dϕ / dt — изменение магнитного потока во времени,
• di / dt — обозначает текущее изменение времени,
• L — обозначает параметр катушки индуктивности; его юнит — Генри.

Легко заметить особенность, о которой говорилось ранее — электродвижущая сила e имеет направление, противоположное направлению напряжения, вызывающего протекание тока. Он противодействует быстрым изменениям тока, протекающего через катушку, и позволяет катушке выполнять одну из своих основных функций — использоваться в качестве так называемого импедера .

Индукционная катушка — основные параметры

Основными параметрами катушки являются ее индуктивность и резонансная частота. Другими словами, индуктивность — это способность катушки накапливать энергию в виде магнитного поля, вызванного протеканием тока.Индуктивность измеряется в генри и определяется как отношение временного напряжения к изменению тока во времени.

Диаграммы, показывающие падение тока и напряжения на выводе индукционной катушки. Падение наибольшее в момент включения источника питания и уменьшается со временем. Падение противодействует увеличению тока, следовательно, сила тока является самой низкой в ​​момент включения источника питания и увеличивается со временем. Часто говорят, что напряжение опережает ток на катушке

.

На рисунке выше показано, что происходит с напряжением на катушке и с током, протекающим через нее после подачи питания на ее выводы.Сплошная красная линия показывает течение тока. Как мы можем наблюдать, ток увеличивается при подаче питания, пока не будет достигнуто его пиковое значение, определенное законом Ома, то есть отношение напряжения на выводах к сопротивлению катушки . Пунктирная синяя линия показывает падение напряжения на катушке. Как мы можем наблюдать, это падение является наибольшим в момент подачи питания и минимальным после того, как ток достигает своего пикового значения. Это связано с упомянутым ранее фактом, что индукционное напряжение имеет противоположное направление, чем напряжение, приложенное к клеммам.

Резонансная частота катушки обсуждается при описании параметров несовершенной катушки, поскольку она связана с паразитной емкостью.

Материал сердечника и относительная магнитная проницаемость

Очень важным элементом индукционной катушки является ее сердечник. Сердечник характеризуется типом используемого материала и связанной с ним относительной магнитной проницаемостью. Он называется «относительным», потому что определяется проницаемостью вакуума.Это безразмерное число, определяемое как отношение магнитной проницаемости (абсолютная мкм ) данной среды к проницаемости вакуума мкм ₀ .

Согласно определению, магнитная проницаемость — это способность данного материала или среды изменять магнитную индукцию вместе с изменением напряженности магнитного поля. Другими словами, проницаемость — это характеристика материала или среды, описывающая его способность концентрировать линии магнитного поля.

Магнитная проницаемость — это, в соответствии с данными, опубликованными в 2002 году Комитетом по данным для науки и технологий (CODATA), скаляр, который обозначается символом μ ₀ и значение которого в Международной системе единиц (SI ) составляет мкм ₀ = 4 · Π · 10 ^-7 = прибл. 12,566370614 · 10 ^-7 [Г / м = В · с / А · м] .

Индуктивность катушки выражается по следующей формуле:

Символы, используемые в формуле, означают:

• L — индуктивность в генри,
• мкм ₀ — магнитная проницаемость вакуума,
• μ — относительная проницаемость материала керна,
• Z — количество витков провода в катушке,
• S — площадь поперечного сечения змеевика,
• л — длина змеевика.

Относительная проницаемость незагрязненного воздуха не сильно отличается от проницаемости вакуума, поэтому для упрощения в инженерной практике предполагается, что μ = 1 , а формула индуктивности воздушной катушки составляет:

Синими линиями показаны силовые линии магнитного поля, направленные в соответствии с правилом Ленца (так называемое правило правой руки).

С точки зрения магнитных свойств материалы делятся на парамагнитные материалы (материалы, которые превращаются в магниты после помещения в магнитное поле), ферромагнитные материалы (которые намагничиваются в присутствии магнитного поля) и диамагнитные материалы (ослабляющие магнитное поле). магнитное поле).Тип материала сердечника сильно влияет на параметры катушки. В идеальном вакууме нет частиц, которые могли бы повлиять на корреляцию между индуктивностью и силой магнитного поля. При этом в каждой материальной среде формула индуктивности будет изменяться в зависимости от проницаемости этой конкретной среды. В случае вакуума значение проницаемости равно 1. Для парамагнитных материалов относительная проницаемость немного выше 1, для диамагнитных материалов немного меньше 1 — различия в обоих случаях настолько малы, что в технических приложениях ими пренебрегают. и значение предполагается равным 1.

Подведем итог этому абзацу, перечислив параметры катушки, которые имеют наиболее значительное влияние на ее индуктивность:

• Индуктивность катушки увеличивается на:

  • количество витков провода,
  • относительная проницаемость материала керна,
  • площадь поверхности змеевика,
  • уменьшение длины бухты.

• Индуктивность катушки уменьшается, когда:

  • количество витков провода уменьшается,
  • уменьшается относительная проницаемость материала керна,
  • площадь поверхности уменьшается,
  • Длина катушки увеличивается.

Почему используются ядра? Во-первых, благодаря этому можно сохранять больше энергии с меньшим количеством витков, чем в случае эквивалента с воздушным сердечником. Во-вторых, это связано с механической структурой катушки — сердечник служит опорой для витков проводов и позволяет правильно установить в целевом устройстве. Третья важная причина — это концентрация и проводимость магнитного поля. В некоторых приложениях также будет важна возможность регулировать индуктивность катушки, изменяя положение сердечника относительно витков провода, например, вставляя или выталкивая его.

Неидеальная катушка

До этого момента мы обсуждали параметры идеальной катушки. Между тем, в реальных условиях обмоточный провод будет иметь некоторое сопротивление и емкость, которые будут влиять на фактические параметры катушки, которые мы еще не рассматривали.

На рисунке показана эквивалентная схема постоянного тока реальной катушки. Резистор, представляющий сопротивление провода обмотки, был подключен последовательно к виткам катушки. Ток, протекающий через катушку, вызовет не только падение напряжения, но и потерю мощности в виде тепла, что может вызвать перегрев катушки и изменить параметры сердечника.Как следствие, электрический КПД всего устройства также снижается.

Принципиальная схема реальной катушки альтернативного постоянного тока

В случае анализа переменного тока следует также учитывать паразитную емкость, создаваемую неизолированными слоями проводника, поэтому эквивалентная диаграмма, помимо резистора, включает также конденсатор, подключенный параллельно катушке. терминалы. Таким образом создается цепь RLC, и сама катушка является индуктивной до достижения резонансной частоты и становится емкостной после ее достижения.Вот почему импеданс катушки увеличивается с увеличением резонансной частоты, достигая максимального значения в резонансе, и уменьшается после превышения частоты.

Изменение реальной катушки с индуктивной на емкостную после достижения резонансной частоты. Символы на эквивалентной принципиальной схеме: L — индуктивность, EPC — паразитная емкость, EPR — параллельное сопротивление, обозначающее потерю мощности, ESR — последовательное сопротивление, обозначающее сопротивление сердечника обмотки)

Три типа потерь мощности в индукционных катушках

При применении катушек рассматриваются три основных типа потерь мощности.О первом уже упоминалось ранее, а именно о потерях в последовательном сопротивлении, то есть в обмоточном проводе. Эту потерю мощности следует особенно учитывать, когда ток, протекающий через катушку, имеет высокую силу тока. Это наиболее частая потеря мощности в блоках питания и цепях питания. Это вызывает перегрев катушки и, как следствие, всего устройства. Это также наиболее частая причина повреждений, так как высокая температура может вызвать повреждение изоляции и короткое замыкание катушек.

Второй тип потери мощности — это потеря мощности в сердечнике. Это результат неправильного изготовления, возникновения вихревых токов и изменения положения магнитных доменов. Такие потери являются преобладающими, когда ток, протекающий через катушку, имеет малую силу тока. Они встречаются в схемах с высокой частотой, цифровых разделителях сигналов и др. Это может привести не столько к повреждению катушки, сколько к потере уровня сигнала в чувствительных цепях.

Третий тип потерь мощности — это потеря мощности, возникающая в результате потери магнитного потока, которая может быть рассеяна механическими монтажными элементами, воздушными зазорами в сердечнике или небрежным качеством изготовления самой катушки.

Откройте для себя наше предложение

Заключительные замечания

Индукционная катушка — это простой компонент, поэтому им немного пренебрегают. Между тем, при установке электронной схемы, оснащенной дросселями или преобразователями, следует обращать особое внимание на выбранные индуктивные компоненты, включая их резонансные частоты или параметры материала сердечника. Используются разные сердечники с частотой тока в десятки и сотни герц и разные с частотой в сотни мегагерц и более.Иногда для высокочастотных сигналов достаточно ферритовой бусины.

Индукционные катушки могут изготавливаться разными способами. Обычно на сердечник наматывают от нескольких до нескольких сотен витков провода. В некоторых приложениях витки наматываются как пути на печатной плате, а иногда замыкаются в ферритовом сердечнике. В настоящее время большинство катушек, в частности дросселей, используемых в силовых цепях, изготавливаются с целью монтажа SMT. Тем не менее, технологическая гонка жесткая, и постоянно разрабатываются новые магнитные материалы, которые могут сохранять свои характеристики и ограничивать потери, несмотря на повышение температуры и т. Д.

Катушка, предназначенная для работы на низкой частоте, обычно имеет железный сердечник и большое количество витков, что делает ее относительно тяжелой. Вот почему во многих приложениях, особенно в тех, которые подвержены ударам и скачкам, способ монтажа играет важную роль. Обычно недостаточно припаять катушку — ее сердечник необходимо как следует закрепить зажимом, держателем или винтом. При выборе катушки или преобразователя для прибора стоит учитывать этот аспект.

Применение индукционных катушек в электронике

Катушки используются для:

• перекрыть протекание переменного тока в цепи,
• короткое замыкание постоянного тока (напряжения),
• измеряет время по спаду тока,
• построить колебательный контур,
• строить фильтры для определенных частот,
• пара усилительных каскадов,
• уменьшите или увеличьте напряжение.

Некоторые применения катушек аналогичны применению конденсаторов. Как мы уже знаем, катушка ведет себя как конденсатор после превышения резонансной частоты. Однако это не означает, что эти элементы могут использоваться в схеме взаимозаменяемо.

Обязательно посмотрите видео на тему индукционных катушек и их применения в электронике:

Производители индукционных катушек | Поставщики индукционных катушек

Индукционные катушки были первоначально разработаны в 1836 году и ранее назывались катушками Румкорфа, хотя на самом деле они были изобретены человеком по имени Николас Каллан.

Индукционная катушка — Sag Harbor Industries, Inc.

Индукционные катушки, являющиеся самой длинной из используемых в настоящее время электрических катушек, широко используются в различных отраслях промышленности, включая: медицину, для оборудования для визуализации, такого как рентгеновские аппараты; электроника для оборудования, такого как беспроводные радиопередатчики, телефонные цепи, камеры и стробоскопы, автомобильная, для использования в системах зажигания транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания, таких как легковые автомобили, грузовики и фургоны; сельское хозяйство для сельскохозяйственной техники, такой как пресс-подборщики, комбайны и тракторы; и промышленное производство, для использования в деталях и оборудовании, например, в электронных лампах.

Индукционные змеевики также используются для нагрева, например, индукционных плит и индукционных одеял. Когда в одной машине используется более одной индукционной катушки, ее также можно назвать катушкой трансформатора.

Индукционные катушки состоят из четырех основных частей: ферромагнитного сердечника, первичной катушки, вторичной катушки и прерывателя. Ферромагнитный сердечник обычно изготавливается из твердого железа, твердой стали или порошкового железа, хотя твердое железо, вероятно, является самым популярным из трех материалов.Первичная катушка представляет собой толстый провод из токопроводящей металлической проволоки, обычно из меди, которая наматывается на сердечник небольшое количество раз (обмотка называется витками).

Первичная катушка подключена к низковольтному источнику постоянного тока. Вторичная катушка представляет собой более тонкий калибр из того же проводящего металлического провода, и вместо того, чтобы наматываться непосредственно вокруг сердечника, вторичная катушка наматывается на первичную катушку.