Индукторы в последовательных и последовательных индукторных цепях

Induktory V Posledovatel Nyh I Posledovatel Nyh Induktornyh Cepah



Чтобы обеспечить правильное функционирование любой цепи, используются различные электрические компоненты и устройства, такие как конденсаторы, резисторы и катушки индуктивности. Каждый из них можно использовать для различных целей. Индукторы обычно используются для предотвращения аномальных всплесков тока путем сохранения энергии в магнитном поле. Для подключения индукторов в основном существуют две конфигурации: одна последовательно, а другая параллельно.

Контур:

Индуктор в серии

Когда индукторы соединены последовательно, эквивалентная индуктивность относительно выше, чем индивидуальная индуктивность каждого индуктора. Поскольку в последовательной конфигурации напряжение на каждом из индукторов будет разным, тогда как ток будет одинаковым на каждом индукторе, чтобы узнать больше о том, как соединить индукторы последовательно. прочитайте это руководство.

Вот простая схема, в которой катушки индуктивности соединены последовательно:









Как уже говорилось выше, ток в серии одинаковый, поэтому можно сказать, что:







Теперь для расчета напряжения на каждом индукторе мы можем использовать следующее уравнение:



Итак, чтобы вычислить общее напряжение, просуммируйте напряжение на каждом индукторе:

Теперь уравнение для расчета напряжения можно записать так:

Теперь мы можем еще больше упростить уравнение и найти формулу для расчета эквивалентной индуктивности:

Итак, теперь уравнение эквивалентной формулы можно записать так:

Пример: расчет эквивалентной индуктивности последовательных индукторов

Рассмотрим три индуктора, соединенные последовательно, с индуктивностью 80 мГн, 75 мГн и 96 мГн. Найдите эквивалентную индуктивность последовательно соединенных катушек индуктивности.

Находим эквивалентную индуктивность с помощью:

Последовательное соединение индукторов с магнитной связью

Когда магнитное поле одного индуктора соединяется с магнитным полем другого индуктора в последовательной комбинации, это часто называют магнитной связью или взаимной индуктивностью между двумя индукторами. Таким образом, в этом случае при расчете эквивалентной индуктивности цепи необходимо учитывать взаимную индуктивность. Кроме того, взаимно связанные индукторы подразделяются на две конфигурации:

  • Совокупно связанные или последовательные вспомогательные индукторы
  • Дифференциально соединенные или последовательно встречные индукторы

Кумулятивно-связанные или последовательные вспомогательные индукторы

Когда направление тока, проходящего через оба последовательно соединенных между собой индуктора, одинаково, это означает, что имеются вспомогательные индукторы:

Обычно для обозначения этой конфигурации используется точка, а для облегчения конфигурации точки располагаются на одних и тех же сторонах индукторов последовательно:

Здесь M — взаимная индуктивность между двумя катушками, поэтому для расчета эквивалентной индуктивности последовательной комбинации индукторов необходимо учитывать взаимную индуктивность. ЭДС катушек индуктивности можно рассчитать как:

Теперь общая ЭДС для катушки будет равна:

Подставив значения ЭДС для каждой катушки, получим:

Если еще больше упростить уравнение, то получим следующее:

Итак, теперь уравнение эквивалентной индуктивности будет:

Здесь 2M — это взаимная индуктивность между катушками в цепи, которая представляет собой влияние, которое обе катушки оказывают друг на друга.

Пример 1. Расчет эквивалентной индуктивности последовательно включенных индукторов

Два индуктора с индуктивностью 50 мГн и 30 мГн соединены последовательно, взаимная индуктивность между ними составляет 5 мГн, когда направление тока одинаково для обеих катушек.

Для расчета эквивалентной индуктивности ниже приведено уравнение:

Теперь расставив значения, получим:

Пример 2: Расчет взаимной индуктивности последовательных индукторов

Если индуктивность двух катушек, соединенных последовательно, равна 40 мГн и 80 мГн, а эквивалентная индуктивность равна 150 мГн. Величина взаимной индуктивности неизвестна, поэтому, если последовательные индукторы являются вспомогательными (ток в одном направлении), то:

Теперь, подставив значения в приведенное выше уравнение, мы получим:

Взаимная индуктивность между двумя катушками составляет 15 мГн.

Дифференциально связанные или последовательно встречные индукторы

Когда ток, проходящий через катушку, одинаков, но направление тока в обеих катушках противоположно, то говорят, что катушки индуктивности расположены противоположно:

Обычно для обозначения этой конфигурации используется точка, а для противоположной конфигурации точки располагаются на противоположных сторонах индукторов последовательно:

Здесь M — взаимная индуктивность между двумя катушками, поэтому для расчета эквивалентной индуктивности последовательной комбинации индукторов необходимо учитывать взаимную индуктивность. ЭДС катушек индуктивности можно рассчитать как:

Теперь общая ЭДС для катушки будет равна:

Подставив значения ЭДС для каждой катушки, получим:

Если еще больше упростить уравнение, то получим следующее:

Итак, теперь уравнение эквивалентной индуктивности будет:

Здесь 2M — взаимная индуктивность между катушками в цепи и влияние, которое катушки оказывают друг на друга.

Пример 1: Расчет эквивалентной индуктивности последовательно включенных индукторов

Два индуктора, соединенные последовательно, имеют индуктивность 20 мГн и 60 мГн, а взаимная индуктивность 10 мГн. Для расчета эквивалентной индуктивности ниже приведено уравнение:

Теперь размещаем значения индуктивности и взаимной индуктивности.

Пример 2: Расчет взаимной индуктивности последовательно включенных индукторов

Если индуктивность двух катушек, соединенных последовательно, равна 50 мГн и 60 мГн, а эквивалентная индуктивность равна 100 мГн. Величина взаимной индуктивности неизвестна, поэтому, если последовательные индукторы расположены противоположно, то:

Теперь, подставив значения в приведенное выше уравнение, мы получим:

Взаимная индуктивность между двумя катушками составляет 5 мГн.

Заключение

При последовательном соединении катушки индуктивности имеют эквивалентную индуктивность, превышающую индивидуальную индуктивность в цепи. Более того, последовательная конфигурация далее делится на две конфигурации: одна — когда обе имеют одинаковое направление тока, а другая — когда направление тока противоположно. Чтобы рассчитать эквивалентную индуктивность при последовательном соединении, просто просуммируйте все отдельные индуктивности.

Для взаимно связанных индикаторов суммируйте отдельные индуктивности, а также суммируйте или вычитайте двойную взаимную индуктивность, в зависимости от направления тока.