Вопросы о индукторах

Итак, я по-прежнему новичок в электронике, и я смотрю на Boost Converters и такие (просто изучая источники питания и разные типы) ... которые вошли в объяснение индукторов. Излишне говорить, что это было немного немного. Индукторы кажутся довольно сложными для такого простого компонента.

  1. Именно поэтому у меня есть это прямое, индукторы сопротивляются изменению тока, поэтому, если ток снижается, он «создаст» более высокое напряжение, чтобы попытаться восполнить это согласно закону Ленца. (Это правильно? .... кто-нибудь знает, как это происходит?). Когда он создает это напряжение, ток снижается или просто сливается быстрее?

  2. В схеме, такой как это:

    Препятствует тому, чтобы диод не был там. Что случилось бы? Будет ли индуктор продолжать наращивать энергию, чтобы некуда идти? Разве это просто рассеивается в воздухе? В статье Wiki говорится, что она перейдет к следующему проводу. Есть ли предел того, как далеко он может дуть (например, что, если провода были ОТКЛЮЧЕНЫ: будет ли расплав индуктора или будет ли энергия просто рассеиваться в воздухе? ​​

  3. Что определяет объем энергии, которую может хранить индуктор? Число витков? Или размер индуктора фактически имеет значение «скорости» хранения.

  4. Несвязанная сортировка, но есть ли какие-нибудь «крутые» эксперименты, которые я могу сделать с ними, чтобы просто посмотреть, как они работают? Я видел этот на youtube , по сути, у него просто есть переключатель, который он включает и выключает и вы можете увидеть, что напряжение прыгает вверх высоко. Я предполагаю, что это работает как ускоритель.

Извините за несколько вопросов, просто пытаясь понять магию индукторов. Они кажутся такими простыми (катушка провода), но делают так много сумасшедших вещей.

14 голосов | спросил user3073 31 Mayam12 2012, 00:30:01

3 ответа


12

Да, индуктор sortof сопротивляется текущим изменениям, точно так же, как конденсатор сопротивляется изменениям напряжения. Фактически, индукторы и конденсаторы являются зеркалами тока /напряжения друг друга. То, как я люблю думать о индукторах в схемах, заключается в том, что они дают инерцию течению. Конечно, это не так, но это, по-видимому, полезная техника концептуализации.

В схеме без диода, если все начинается с 0 и выключатель закрыт, ток будет экспоненциальным спадом по отношению к Vs /R. Первоначально все напряжение находится на катушке индуктивности, и в установившемся режиме на нем находится напряжение 0.

Интересный материал происходит, когда переключатель открыт. В любом случае индуктор будет поддерживать свою постоянную постоянную. Это включает в себя экземпляр, в котором коммутатор открыт. Без диода нет очевидного пути для тока. Напряжение индуктора будет увеличиваться до того, что будет поддерживать ток через него.

Механический выключатель работает, соприкасаясь с двумя проводниками. Когда переключатель открывается, проводники удаляются друг от друга. Это не может произойти мгновенно, поэтому, когда коммутатор сначала пытается остановить ток через него, контакты будут очень близко друг к другу. Это не займет много напряжения, чтобы вызвать дугу. Как только дуга запускается, газ между контактами становится плазмой, которая обладает высокой проводимостью. Таким образом, дуга может продолжаться некоторое время, когда контакты движутся дальше друг от друга. За это время напряжение на переключателе не равно нулю, поэтому ток индуктора уменьшается. Когда контакты движутся дальше друг от друга, напряжение дуги увеличивается, уменьшая ток индуктора быстрее.

В конце концов, ток достаточно низкий, чтобы он не смог выдержать дугу, и наконец, наконец, коммутатор открывается. В этот момент в индукторе осталось мало энергии. Единственное место для этого тока - это неизбежная паразитная емкость по индуктивности и другим частям схемы. Каждые два проводника во Вселенной имеют некоторую ненулевую емкость между ними. Эта емкость мала, и, следовательно, напряжение будет быстро расти. Это также быстро уменьшает ток в индукторе. В конце концов достигается пик, когда напряжение на емкости фактически начинает толкать ток индуктора другим способом. В идеальной системе вся энергия на емкостях будет передана индуктору как ток, но на этот раз в противоположном направлении. Затем он снова зарядит емкость в противоположном направлении, и весь цикл будет повторяться бесконечно. В реальном мире есть некоторая потеря, поэтому каждое колебание назад и вперед будет немного ниже по амплитуде, так как энергия теряется, так как она раздвигается между индуктором и емкостью. Напряжение, построенное в зависимости от времени (как осциллограф), будет показывать синусоидальную волну с экспоненциальной амплитудой в направлении Vs.

ответил Olin Lathrop 31 Mayam12 2012, 01:09:50
4

(1) Да, индукторы сопротивляются изменению потока электронов. Закон Ленца, законы Максвелла и уравнения в любом учебнике по электронике или учебнике по физике a b c d e отлично работают для расчета отношения между током, напряжением, индуктивностью, напряженностью магнитного поля и т. д. так как закон Ома отлично подходит для расчета зависимости между током, напряжением и сопротивлением.

Как расскажет вам любой из этих учебников, за любой короткий промежуток времени dt, изменение тока через индуктор будет очень малым (di) и может быть точно рассчитано как

di = v dt /L

где v - среднее напряжение на индукторе за это короткое время, а L - индуктивность.

Чем больше обратное напряжение на индукторе, тем быстрее ток падает до нуля.

(Это все еще верно, если мы вынуждаем напряжение на индукторе быть определенным напряжением, положив на него батарею, или у нас есть какое-то сопротивление нагрузки на индукторе, и напряжение каким-то образом вызвано самим индуктором).

Когда мы применяем напряжение на индукторе, ток медленно поднимается, и энергия поступает в индуктор, который хранится в восходящем магнитном поле внутри и снаружи индуктора.

Когда мы отсоединяем индуктор от источника питания, оставляя некоторое сопротивление, подключенное между концами индуктора, ток медленно падает. Между тем, и энергия выходит из таинственного, невидимого магнитного поля (g) и во все, что есть подключен к индуктору.

(2) Олин дает отличный ответ.

(3) Как скажет вам любой из этих учебников, энергия e, хранящаяся в индукторе в любой момент времени, будет

e = (1/2) L i ^ 2,

, где i - ток в тот момент. Эта энергия (энергия магнитного поля) такая же, как количество электрической энергии, которая выйдет из батареи (не имеет значения, какое напряжение) подключена к этой индуктивности в течение времени, которое требуется для разгона тока от 0 до того же я.

С любым данным физическим индуктором (поэтому нам дается некоторое фиксированное L), количество энергии, которое я могу хранить в этом индукторе, обычно ограничено максимальным током этого индуктора. Мощные индукторы обычно используют более толстые провода и лучшие способы получения тепла из проводов, но превышение номинального тока заставляет эти провода расплавляться и терпеть неудачу. Это максимальная энергия рейтинг, а не максимум power рейтинг - многие дизайнеры заполняют индукторы (а также трансформаторы по тем же причинам) с энергией, а затем снова выгружают тысячи или миллионы раз в секунду, чтобы получить больше энергии через систему, чем если бы они делали это только 60 раз в секунду.

Я считаю, что o'scopes отлично подходит для «видения» того, что происходит в цепях с индукторами. Возможно, вам понравится построить что-то вроде регулятора напряжения в режиме переключения такой как Романский черный + 5v до + 13v boost Converter .

ответил davidcary 31 Mayam12 2012, 02:05:00
3

Это очень интересный вопрос. Просто для уточнения, я передумаю. Для идеальной индуктивности с ненулевым током, нулевой емкостью и омическими компонентами, что происходит при разрушении пути постоянного тока с помощью переключателя без потерь? Никакой тепловой диссипации, звонка не допускается, нет постоянного тока, так как нет переключателя. Закон сохранения энергии должен быть полностью удовлетворен.

Я, конечно, понимаю, что даже при идеальных вещах существует физически материальный измеримый разрыв, который позволит течению продолжать течь даже через вакуум. Но что, если вакуум - идеальный изолятор?

Нет реального правильного ответа, так как даже арифметические бесконечности и нулевые времена распространения, бесконечная скорость света и т. д. не помогут.

Но скажем, если вся абстракция по-прежнему допускает участие частиц заряда, проводник будет нарушать электронейтральность и потеряет облако электронов, которое продолжит движение с некоторой инерцией от проводника. Магнитное поле мгновенно превратится из тороида в цилиндр, тогда сила кулона вернет частицы обратно в проводник. Повторяя навсегда, он будет звонить, но с объемной (или по желанию электростатической) емкостью корпуса катушки (не паразитной емкостью).

Хм. Еще проблема с неидеальностью. Если провод бесконечно, то нет емкости, частота будет бесконечной, выше гамма. Это похоже на большой взрыв снова, но с ограниченной полной энергией.

Ответ : со всей идеей, создаваемой магнитным импульсом, будет Дельта-функция Дирака , бесконечно высокий и бесконечно узкий импульс с интегралом от 1. (или любой конкретной общей интеграл в зависимости от начальной полной энергии).

Ближайшее практическое устройство изучается в Лос-Аламосе http://en.wikipedia.org/wiki/Explosively_pumped_flux_compression_generator

ответил 31 Mayam12 2012, 02:48:59

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132