什么是互感及其原理

1831年,迈克尔法拉第解释了理论电磁感应科学的。电感一词是导体抵抗流过它的电流并产生电动势的能力。根据法拉第感应定律,在磁场中感应出电动势或电压指挥由于通过电路的磁场的变化。这个过程被称为电磁感应。感应电压与电流的变化率相反。这就是众所周知的伦茨定律,感应电压被称为反电动势。电感分为两种类型。它们是自感和互感。这篇文章是关于两个线圈或导体的互感的。

什么是互感?

定义:两个线圈的互感被定义为由于一个线圈中的磁场与另一个线圈中的电流和电压的变化相反而产生的电动势。这意味着由于磁场的变化,两个线圈是磁性连接在一起的58必威 通量。一个线圈与另一个线圈相连的磁场或磁通量。这用M表示。


由于磁通量的变化,流过一个线圈的电流在另一个线圈中产生电压。与两个线圈相连的磁通量与互感和电流变化成正比。

互感理论

它的理论非常简单,可以通过使用两个或更多个线圈来理解。它是由美国科学家约瑟夫亨利在18世纪描述。它被称为电路中使用的线圈或导体的特性之一。物业电感是,如果电流在一个线圈中随时间变化,则EMF将引起另一个线圈。

奥利弗·海维西德在1886年引入了电感这个术语。互感特性是许多传感器的工作原理电气元件与磁场一起运行。例如,变压器是互感的基本示例。

互感的主要缺点是,一个线圈的电感泄漏可以使用电磁感应来中断另一个线圈的操作。为了减少泄漏,需要电气筛选


两个线圈在电路中的位置决定了一个线圈与另一个线圈之间的互感量。

互感公式

两个线圈的公式如下

M=(μ0.μr.N1。氮气。A) /升

式中μ0=自由空间磁导率=4π10-2

μ=软铁芯的磁导率

N1=线圈1匝数

N2=线圈2匝数

A=横截面积(m)2

L=线圈长度(单位:米)

互感单位

互感单位为千克。米2s-2。一种-2

由于1安培/秒的电流变化率,电感量产生1伏的电压。

这个互感的国际单位制是亨利。它取自美国科学家约瑟夫·亨利,他解释了两个线圈的现象。

互感尺寸

当两个或多个线圈以相同的磁通量磁性连接在一起时,一个线圈中感应的电压与另一个线圈中电流的变化率成正比。这种现象称为互感。

考虑两个线圈之间的总电感是l,因为m =√(l1l2)= l

这的尺寸可以定义为电位差与电流变化率的比率。它被给予

因为M=√L1L2=L

L=€/(dI/dt)

其中€=诱导的EMF =相对于时间的工作/电荷= M. L2.t2/IT=M.L2图T-3。我-1或€=M.L-2. T-3。A-1(因为我= a)

对于电感,

ɕ=锂

L=ɕ/A=(B.L2)/一

其中b =磁场=(mlt-2)/ LT.-1AT = MT.-2A-1

磁通Φ= BL2=公吨-22A-1

B和ν的替代值高于公式L

L=公吨-22。一种-2

L1和L2相同时的互感尺寸如下所示:

M=升/(吨)-22。一种-2)

m = lt.22。一种-2

推导

按照流程获取互感导数.

在一个线圈中诱导的EMF的比率和另一个线圈中电流的变化率是相互电感的。

考虑两个线圈L1和L2,如下图所示。

两个线圈
两个线圈

当L1中的电流随时间变化时,磁场也随时间变化,并改变与第二线圈L2相连的磁通量。由于该磁通量变化,在第一线圈L1中感应电动势。

而且,第一线圈中的电流变化率在第二线圈中感应电动势。因此,在两个线圈L1和L2中感应电动势。

这是作为

欧元=M(dI1/dt)

M=€/(dI1/dt)。… .. 公式1

如果¥= 1伏特和DI1 / DT = 1AMP,那么

M=1亨利

也,

一个线圈中电流的变化率在第一个线圈中产生磁通量,并与第二个线圈相关联。然后根据第二线圈的法拉第电磁感应定律(感应电压与磁通变化率成正比),给出了感应电动势的表达式

欧元=M/(dI1/dt)=d(MI1)/dt。。公式2

€= n2(dφ12/ dt)= d(n2φ12)/ dt ... eq 3

通过等同于等式2和3

MI1=N2ɕ12

M=(N2ν12)/I1亨利

其中M=互感

€=互感电动势

N2=第一线圈L1的匝数

I1=第一线圈中的电流

φ12=在两个线圈中连接的磁通量。

两个线圈之间的互感取决于第二线圈或相邻线圈上的匝数,以及横截面的区域

两个线圈之间的距离。

由于磁通变化率,在第一个线圈中感应的电动势如下所示:,

E=-M12(dI1/dt)

负号表示感应电动势时第一个线圈中电流的变化率相反。

两个线圈的互感

将两个线圈放在软铁芯上或增加两个线圈的匝数,可以增加两个线圈的互感。当两个线圈紧紧缠绕在软铁芯上时,它们之间存在单位耦合。磁通的泄漏很小。

如果两个线圈之间的距离短,则在第一线圈中产生的磁通量与第二线圈的所有转弯相互作用,这导致大的EMF和互感。

两个线圈的互感
两个线圈的互感

如果两个线圈相距较远且角度不同,则第一个线圈中的感应磁通量在第二个线圈中产生微弱或较小的电动势。因此,互感也会很小。

两个线圈彼此分开
两个线圈彼此分开

因此,这个值主要取决于软铁芯上两个线圈的位置和间距。请看这个图,它显示两个线圈紧紧地缠绕在软铁芯的顶部。

线圈缠绕紧密
线圈缠绕紧密

第一线圈中的电流的变化产生磁场并通过第二线圈通过第二线圈,用于计算互感。

给出了两个线圈的互感为

M12=(N2ν12)/I1

m21 =(n1φ21)/ i2

其中M12 =第一线圈的互感到第二线圈

M21 =第二条线圈的互感到拳头线圈

N2=第二线圈匝数

N1=第一个线圈的匝数

I1=流过第一个线圈的电流

I2=流过第二个线圈的电流。

如果与L1和L2相连的磁通与流过它们的电流相同,则第一个线圈到第二个线圈的互感为M21

两个线圈的互感可以定义为m12 = m21 = m

因此,两个线圈主要取决于两个线圈之间的尺寸,转动,位置和间隔。

第一线圈的自感为

L1=(μ0.μr.N1)2(甲)/L

第二线圈的自感是

L2 =(μ0.μR.n2(甲)/L

将上述两个公式相乘

然后给出它们之间存在的两个线圈的互感

2=L1。L2级

M=√(L1.L2)亨利

上面的公式给出了磁通量=0

L1和L2之间100%磁耦合

耦合系数

将与两个线圈连接到线圈之间的总磁通量的磁通量的磁通量被称为耦合系数,它由'k'表示。耦合系数被定义为开路与实际电压比的比率以及线圈中获得的磁通量的比率。由于一个线圈的磁通量与另一个线圈连接。

耦合系数指定电感器的电感。如果耦合系数k=1,则两个线圈紧密耦合在一起。所以,一个线圈的所有磁通线切断了另一个线圈的所有匝数。因此,互感是两个线圈的单个电感的几何平均值。
如果两个线圈的电感相同(L1=L2),则两个线圈之间的互感等于单个线圈的电感。也就是说,

M=√(L1。L2)=L

式中,L=单个线圈的电感。

线圈间耦合系数

线圈之间的耦合系数可以表示为0和1

如果耦合系数为1,则线圈之间不存在感应耦合。

如果耦合系数为0,则线圈之间存在最大或全感应耦合。

电感耦合在0和1中表示,但不是百分比。

例如,如果k=1,则两个线圈完全耦合

如果k>0.5,则两个线圈紧密耦合

如果k<0.5,则两个线圈松散耦合。

为了找到两个线圈之间的系数耦合因子,应该应用以下等式,

K=M/√(L1。L2级)

M=k.√(L1。L2级)

式中,L1=第一线圈的电感

L2=第二线圈的电感

M=互感

K =耦合因子

应用

这个互感的应用是,

  • 变压器
  • 电动机
  • 发电机
  • 与磁场一起工作的其他电气装置。
  • 用于计算涡流的计算
  • 数字信号处理

所以这就是互感概述–定义、公式、单位、推导、耦合系数、耦合系数和应用。这里有个问题问你,两个线圈之间的互感有什么缺点?

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