Индуктивный и индукционный в чем разница

Чем отличаются индукционные измерительные преобразователи от индуктивных?

В индукционных преобразователях линейная или угловая скорость (частота вращения) исследуемого объекта преобразуются в пропорциональные ЭДС или напряжение. Принцип действия этих преобразователей основан на явлении электромагнитной индукции. По конструктивному исполнению они бывают с подвижной катушкой и неподвижным постоянным магнитом или с неподвижной катушкой и подвижным постоянным магнитом. В большинстве случаев индукционные преобразователи представляют собой электрические машины постоянного или переменного тока. Их называют тахогенераторами

Индуктивные преобразователи. Принцип действия индуктивных преобразователей основан на преобразовании измеряемой величины в индуктивность за счет изменения параметров магнитной цепи. Измерительные цепи (приборы) с индуктивными преобразователями должны содержать источник питания. Процессы, происходящие в магнитной цепи индуктивного преобразователя при воздействии измеряемой величины х, могут быть представлены в виде связи: . Изменение зазора (или положения подвижной части магнитопровода) преобразователя изменяет магнитное сопротивление , которое оказывает влияние на магнитную проницаемость . Вследствие этого изменяются индуктивность L и полное сопротивление преобразователя Z.

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)

Источник

Индукция и индуктивность в чем разница

Когда возникает индукция? Как проходит?

Когда возникает самоиндукция?

Означает ли наличие одной из них, наличие и второй тоже или могут быть в отдельности?

Индукция – это когда изменение внешнего магнитного поля вызывает появление в замкнутом контуре эдс (закон электромагнитной индукции Фарадея).

Самоиндукция – это когда магнитное поле создаётся самим контуром, и появление эдс вызывается изменением этого собственного поля (вызванное изменением, например, тока в этом контуре). Явление самоиндукции открыто Дж. Генри.

При постоянном токе напряжение на (идеальной) катушке индуктивности равно нулю. Такая катушка представляет собой просто кусок провода. Но попытка изменить ток приводит к изменению создаваемого катушкой магнитного поля, а уж изменяющееся магнитное поле наводит эдс по фигу в чём. Вот что попало в область изменяющегося поля (в частности и сама эта катушка) – в том и наводит.

Напряжение самоиндукции определяется формулой e = L*dI/dt, где L – индуктивность контура.

Хотя индукция и самоиндукция связаны по своей физической природе (обе есть результат изменения магнитного поля), они могут существовать и по отдельности. В частности, если магнитное поле создаётся внешним источником – да хоть постоянным магнитом, движущимся относительно контура, то эдс индукции возникает, а вот самоиндукция – не обязательно. Верно и обратное. Если нет ещё одного контура, кроме того, который создаёт изменяющееся поле и в котором, стало быть, возникает самоиндукция, то и явления индукции нету.

По сути явление самоиндукции – это частный случай явления электромагнитной индукции.

Электромагнитная индукция наблюдается при любом изменение магнитного потока через замкнутый проводящий контур (рамку, катушку) и проявляется в том, что возникает индукционный ток в этом контуре.

Например, при введении постоянного магнита или катушки с током в контур или его удаления, при приближении магнита или катушки с током, при включении и выключении тока в катушке, при изменении тока реостатом. Или все то же самое, но уже движется сам контур. Обычно все эти примеры называют примерами явления электромагнитной индукции, то есть изменение магнитного потока связана с изменением внешнего магнитного поля, созданного другим объектом.

Явление электромагнитной индукции, которое происходит в одном и том же замкнутом контуре (катушке) называется самоиндукцией. Оно проявляется в том, что изменение тока в контуре (магнитного потока) замедляется (происходит с запаздыванием). Объясняется это тем, что индукционный ток возникает в том же проводнике, что и переменный ток, вызвавший его. Он всегда направлен так, что препятствует изменению магнитного потока: если ток увеличивается, то индукционный ток направлен против, если ток уменьшается, то ток направлен в ту же сторону (правило Ленца). В этом и состоит отличие в деталях, а по сути это одно и то же.

Приветствую всех на нашем сайте!

Мы продолжаем изучать электронику с самого начала, то есть с самых основ и темой сегодняшней статьи будет принцип работы и основные характеристики катушек индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса – резисторы и конденсаторы.

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

Как уже понятно из названия элемента – катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя именно катушку :), то есть большое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием – витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:

Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность, иначе зачем бы ей дали такое название 🙂 Индуктивность – это способность преобразовывать энергию электрического поля в энергию магнитного поля. Это свойство катушки связано с тем, что при протекании по проводнику тока вокруг него возникает магнитное поле:

А вот как выглядит магнитное поле, возникающее при прохождении тока через катушку:

В общем то, строго говоря, любой элемент в электрической цепи имеет индуктивность, даже обычный кусок провода. Но дело в том, что величина такой индуктивности является очень незначительной, в отличие от индуктивности катушек. Собственно, для того, чтобы охарактеризовать эту величину используется единица измерения Генри (Гн). 1 Генри – это на самом деле очень большая величина, поэтому чаще всего используются мкГн (микрогенри) и мГн (милигенри). Величину индуктивности катушки можно рассчитать по следующей формуле:

Давайте разберемся, что за величину входят в это выражение:

Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения) катушки, индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины – уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины катушки.

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.

Итак, в первую очередь, давайте разберемся, что же происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? А вот и нет 🙂 Ведь постоянный ток можно включать/выключать, и как раз в моменты переключения и происходит все самое интересное. Давайте рассмотрим цепь:

Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь.

Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?

Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:

Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна. А что же произойдет дальше? Поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:

На первом графике мы видим входное напряжение цепи – изначально цепь разомкнута, а при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать. Напряжения на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый). Таким образом, если в качестве нагрузки мы будем использовать лампу, то они загорится не сразу после замыкания переключателя, а с небольшой задержкой (в соответствии с графиком тока).

Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:

После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).

Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является ни что иное как индуктивность катушки:

На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:

Давайте посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:

Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:

Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость 🙂 Смотрите сами – между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течении какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции. Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.

Аналогично между точками 2 и 3 – ток уменьшается – скорость изменения тока отрицательная и увеличивается – ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика – там все процессы протекают по такому же принципу 🙂

Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент – при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: , 0″ title=”Rendered by QuickLaTeX.com” height=”12″ w />, участок 3-4: 0″ title=”Rendered by QuickLaTeX.com” height=”12″ w />, ). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены “навстречу” току источника). А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот – ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока). И в итоге мы приходим к очень интересному факту – катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным и вычисляется следующим образом:

Где – круговая частота: . – это частота переменного тока.

Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный ( = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение ? Здесь все на самом деле просто 🙂 По 2-му закону Кирхгофа:

Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:

Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе (ссылка) друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:

При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода.

Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались 🙂

На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому дальнейший разговор о катушках индуктивности мы будем вести в следующий раз. Так что до скорых встреч, будем рады видеть вас на нашем сайте!

Чтобы задать вопрос учителю, оплатите абонемент

У вас уже есть абонемент? Войти

Волнует то, что половина формул в курсе просто взята из воздуха и никак не объясняется. Например формула для магнитной индукции с коэффициентом мю. Откуда взялся этот коэффициент? Почему 2пr в знаменателе? Почему в формуле магнитного потока не учитывается угол между нормалью к поверхности и вектором магнитной индукции? Или он по стандарту здесь считается равным нулю но нам об этом не сказали? И вообще о какой поверхности мы говорим? И так весь курс. Недосказанностей больше, чем информации. В итоге, чтобы хоть как-то решать задачи приходится просто заучивать непонятные наборы констант и переменных совсем не понимая, что за ними скрывается.

а в чом разница между самоиндукция и просто индукция

Ответ кроется в названии. Индукция в целом – возникновение электрического тока в проводнике под действием магнитного поля (изменение потока магнитного поля). А самоиндукция – вид индукции, когда действие оказывает магнитное поле созданное самим проводником.

Я правильно понял? что лампочка загорается медлинее потому что едет сопративление

Действительно, лампочка загорается медленнее, поскольку при изменении силы тока в катушке возникает так называемое “реактивное сопротивление”. Но по своей природе оно отличается от сопротивления, которое присутствует в проводниках, ведь сопротивление проводников связано со столкновениями электронов с узлами кристаллической решетки. Что же касается реактивного сопротивления, то оно не изучается подробно в школьном курсе. Поэтому самоиндукцию проще представить следующим образом: при увеличении тока (замкнули цепь) в катушке возникает еще один ток, направленный в другую сторону. Таким образом, суммарный ток будет меньше. Соответственно, лампочка загорается дольше.

Вопрос, всё понятно со скоростью накала лампочек, но почему одна из них горит слабже другой?

Опыт демонстрируется в течение небольшого времени. Лампочка еще не успевает загореться. Если проводить опыт более длительное время, то накал лампочек станет практически одинаковым.

а как найти самоиндукционный ток, возникающий в катушке?

Для определения тока самоиндукции необходимо воспользоваться законом Ома и разделить ЭДС самоиндукции на сопротивление контура (катушки)

Если катушка намотана против часовой стрелки, то будет замедление, а если же я наматаю катушку по часовой стрелке?? Будет ли ускоренное зажигание лампочки??

Источник

Индуктивный и индукционный в чем разница

Индуктивные преобразователи служат для преобразования перемещения в изменение индуктивности. Принцип действия простейшего индуктивного преобразователя поясняет рис. XVI.21, а.

Рис. XVI.21. Принципиальные схемы индуктивных преобразователей а — с односторонним зазором, б — дифференциальный (с двухсторонним зазором), в, г — с переменным сечением магнитного потока

Индуктивный преобразователь представляет собой магнитную цепь, состоящую из катушки 1 со стальным сердечником 2, подвижного якоря 3 и двух воздушных зазоров При питании катушки переменным током, ее полное сопротивление

где R — активное сопротивление катушки преобразователя; — круговая частота питающего напряжения;

— индуктивность преобразователя.

Индуктивность катушки в рассматриваемом преобразователе приближенно может быть определена по формуле

где — магнитное сопротивление стальных участков цепи; — магнитное сопротивление воздушных зазоров.

Как видно из последней формулы, индуктивность может изменяться в результате изменения и Для преобразования перемещений используют зависимость от при этом остается неизменным. Перемещение преобразуется в изменение либо за счет увеличения (уменьшения) воздушного зазора либо путем изменения площади воздушного зазора. При этом используется зависимость

где — величина зазора в ;

— площадь воздушного зазора в

— магнитная проницаемость воздушного зазора.

При изменении зазора входной величиной преобразователя (см. рис. XVI.21, а) является перемещение х якоря 3, а выходной — индуктивность или индуктивное сопротивление катушки.

Зависимость индуктивности от перемещения х для преобразователя, показанного на рис. XVI.21, а, выражается формулой

где — начальный зазор между якорем и сердечником в — перемещение якоря.

В индуктивных преобразователях величины зазоров находятся в таких пределах, что можно принять . В связи с этим для модуля полного сопротивления преобразователя можно применить приближенную формулу:

Чувствительность рассматриваемого индуктивного преобразователя

не является постоянной, что определяется нелинейностью зависимости Это один из существенных недостатков таких преобразователей. Кроме того, магнитный поток Ф в зазоре вызывает появление электромеханических сил, притягивающих якорь к сердечнику. Для рассматриваемого преобразователя величина силы Р притяжения в соответствии с формулой Максвелла будет [15]:

где — коэффициент пропорциональности;

а — коэффициент рассеиваний потока.

Для получения более линейной характеристики преобразователя и значительного уменьшения сил притяжения якоря к сердечнику применяют дифференциальный индуктивный преобразователь (рис. XVI.21, б). При перемещении якоря индуктивность одной обмотки увеличивается, а другой обмотки уменьшается. Обмотки включают в дифференциальную или мостовую электрическую схему таким образом, чтобы сигнал на выходе в среднем (нулевом) положении якоря был равен нулю. При переходе якоря через среднее положение фаза выходного напряжения изменяется на 180°. Чувствительность дифференциального преобразователя примерно в 2 раза выше по сравнению с рассмотренным простым преобразователем (см. рис. XVI. линейность характеристики наблюдается для большей величины преобразуемого перемещения. У дифференциальных преобразователей значительно уменьшается притяжение якоря к сердечникам, определяемое равнодействующей двух сил действующих на якорь со стороны сердечников:

В среднем положении якоря эта сила равна нулю.

Преобразователи с переменным зазором применяют при малых перемещениях, составляющих десятые, сотые и тысячные доли миллиметра. Значительно большими пределами преобразуемых перемещений отличаются индуктивные преобразователи с переменной площадью воздушного зазора. Преобразователи этого типа являются более универсальным.

На рис. XVI.21, в, г приведены принципиальные схемы индуктивных преобразователей для относительно больших перемещений (до нескольких десятков миллиметров).

Примеры конструктивных схем дифференциальных индуктивных преобразователей для измерения небольших перемещений даны на рис. XVI. 22, а и б. Индуктивные преобразователи не содержат увеличивающих рычажных механизмов. Это объясняется тем, что их чувствительность в большей степени зависит от выбора электрической схемы, частоты питающего тока и в меньшей степени от механического увеличивающего устройства. Основными узлами преобразователя являются: корпус 1, индуктивные катушки 2, измерительный

стержень 4, якорь 3. Особенностью преобразователя (см. рис. XVI.22, б) является то, что катушки 2 закреплены не в корпусе 1, а на измерительном стержне якорем служит прилив 4 внутри корпуса, относительно которого катушки смещаются при перемещении стержня. Корпус преобразователя, помимо своего основного назначения, служит экраном для индуктивных катушек от внешних электрических и магнитных полей.

Рис. XVI.22. Конструкции безрычажных индуктивных преобразователей: а — с подвижным якорем; б — с подвижными катушками

Измерительный стержень подвешивается к корпусу на пружинах мембранного типа.

В табл. XVI.4 приведены основные технические характеристики серийно выпускаемых индуктивных преобразователей небольших перемещений.

Индукционные преобразователи предназначаются для преобразования линейного или углового перемещения в изменение взаимной индукции между двумя или несколькими катушками.

Принцип действия такого преобразователя можно пояснить с помощью рис. XVI.23. На сердечнике установлены две катушки с обмотками, содержащими и витков. При изменении магнитного сопротивления цепи,

Таблица XVI. 4 Технические характеристики индуктивных преобразователей

например, при изменении зазора 6, будет изменяться взаимоиндукция М между катушками, которая определяется по формуле

Обмотка одной из катушек является первичной, и к ней подводится переменный ток от источника питания. Во вторичной обмотке наводится э. д. с., величина которой изменяется в зависимости от изменения взаимоиндукции.

Таким образом, выходной величиной преобразователя такого типа является коэффициент взаимоиндукции М. У дифференциального трансформаторного преобразователя, применяемого для преобразования малых угловых перемещений (рис. XVI.24), обмотки Г и 1″ являются первичными и питаются переменным током. Когда якорь 3 находится в нейтральном положении, э. д. с., наведенные во вторичной обмотке, равны нулю, так как магнитные потоки обмоток Г и 1″ в этом случае равны и противоположны по направлению. При повороте якоря баланс магнитных потоков во вторичной обмотке 2 нарушается и в ней наводится э. д. с., фаза которой при переходе якоря через нуль изменяется на 180°.

Рис. XVI.23. Принципиальная схема индукционного преобразователя

Рис. XVI.24. Индукционный преобразователь угла поворота

Рис. XVI.25. Микросин

К трансформаторным преобразователям, предназначенным для измерения углов поворота, относится также микросин (рис. XVI.25). Цепь возбуждения микросина состоит из четырех последовательно соединенных первичных обмоток. Обмотки располагаются на двух парах взаимно перпендикулярных полюсов статора 7, причем магнитные потоки в каждой паре имеют одинаковое направление. На этих же полюсах расположены четыре вторичные обмотки,

соединенные последовательно. Э. д. с., которые наводятся в противоположных обмотках, складываются, причем э. д. с., наведенная в вертикальной паре обмоток, направлена навстречу э. д. с., наведенной в горизонтальной паре.

Нейтральным или нулевым называется такое положение ротора 2, когда он располагается под углом 45° к полюсам статора. В этом случае магнитная проводимость цепи для вертикального и горизонтального потоков возбуждения одинакова, а наводимые в вертикальной и горизонтальной парах вторичных обмоток э. д. с. равны, но противоположны по знаку. Выходной сигнал при этом равен нулю.

Когда ротор поворачивается, например, по часовой стрелке, горизонтальный поток усиливается, вертикальный ослабляется и на выходе микросина возникает напряжение, амплитуда которого в некоторых пределах пропорциональна углу поворота ротора, а фаза при переходе ротора через нуль изменяется на 180°. Соединение обмоток возможно и по другой схеме. Микросин обладает двузначной характеристикой: положениям ротора, отличающимся на 180°, соответствуют одинаковые выходные сигналы.

Существуют трансформаторные преобразователи с однозначной характеристикой, позволяющие вводить неограниченные углы поворота (до 360° и более).

Источник