Индукционная катушка это: ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА — это… Что такое ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА? — Мир Антенн

Содержание

ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА — это… Что такое ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА?

ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА: ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА, тип трансформатора, который преобразует переменный ток низкого напряжения в переменный ток высокого напряжения. Наиболее распространенными являются индукционные катушки, используемые для воспламенения СВЕЧЕЙ ЗАЖИГАНИЯ в большинстве двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине. Все катушки индуктивности имеют две обмотки, которые называются первичной и вторичной, причем во вторичной количество витков больше. Когда ток в первичной обмотке прерывается, за счет ИНДУКЦИИ создается магнитное поле вокруг обеих обмоток, причем во вторичной обмотке создается большее напряжение из-за большего количества витков.

ИНДУКТОР
ИНДУКЦИЯ

Смотреть что такое «ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА» в других словарях:

ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА — телефонный трансформатор, прибор, являющийся одной из составных частей телефонных аппаратов и служащий для преобразования пульсирующего тока микрофонной цепи в переменный ток телефонной цепи. И. к. состоит из железного сердечника и двух… … Технический железнодорожный словарь
индукционная катушка — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN inductor … Справочник технического переводчика
индукционная катушка — indukcijos ritė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. induction coil vok. Induktionsspule, f rus. индукционная катушка, f pranc. bobine d’induction, f … Fizikos terminų žodynas
Индукционная катушка — Катушка индуктивности на материнской плате компьютера. Обозначение на электрических принципиальных схемах. Катушка индуктивности винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной… … Википедия
ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА — катушка зажигания, прибор батарейного зажигания для двигателей внутр. сгорания и др. устройств, трансформирующий ток низкого напряжения аккумулятора (6 12 В) в ток высокого напряжения (10 30 кВ). Иногда И. к. наз. бобиной … Большой энциклопедический политехнический словарь
Индукционная катушка — 1. Проводящая обмотка установленной формы и размеров, по которой протекает ток, создающий магнитное поле определенной величины в ее плоскости и окружающем объеме Употребляется в документе: ГОСТ Р 50652 94 … Телекоммуникационный словарь
индукционная катушка агрегата зажигания — индукционная катушка Устройство системы зажигания авиационного газотурбинного двигателя для преобразования постоянного напряжения источника питания в импульсы высокого напряжения, состоящее из трансформатора, электромагнитного прерывателя и… … Справочник технического переводчика
ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА, КАТУШКА РУМКОРФА — (Induction coil) прибор для преобразования первичного постоянного тока во вторичный переменный ток высокого напряжения. Состоит из железного сердечника, первичной катушки (с небольшим числом витков), вторичной катушки (с большим числом витков) и… … Морской словарь
искровая индукционная катушка — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN spark inductor … Справочник технического переводчика
Индукционная лампа — Индукционная лампа электрический источник света, принцип работы которого основан на электромагнитной индукции и газовом разряде для генерации видимого света. Фактически представляет собой усовершенствованную модификацию люминесцентной лампы … Википедия

Индукционная катушка — это… Что такое Индукционная катушка?

Катушка индуктивности на материнской плате компьютера.

Обозначение на электрических принципиальных схемах.

Катушка индуктивности — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Такая система способна запасать магнитную энергию при протекании электрического тока.

Устройство

Устройство обычно представляет собой винтовую, спиральную или винтоспиральную катушку из одножильного или многожильного изолированного провода, намотанного на цилиндрический, тороидальный или прямоугольный каркас из диэлектрика или плоскую спираль, волну или полоску печатного или другого проводника. Также бывают и бескаркасные катушки. Намотка может быть как однослойной (рядовая и с шагом), так и многослойная (рядовая, внавал, «универсал»). Намотка «универсал» имеет меньшую паразитную ёмкость.

Для увеличения индуктивности применяют сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, карбонильного железа, ферритов. Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах..

Свойства катушки индуктивности

Катушка индуктивности в электрической цепи хорошо проводит постоянный ток и в то же время оказывает сопротивление переменному току, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением величина которого равна: , где — индуктивность катушки, — угловая частота протекающего тока. Соответственно, чем больше частота тока, протекающего через катушку, тем больше её сопротивление.

При протекании тока катушка запасает энергию, равную работе, которую необходимо совершить для установления текущего тока . Величина этой энергии равна

При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой

Характеристики катушки индуктивности

Индуктивность

Основным параметром катушки индуктивности является её индуктивность, которая определяет, какой поток магнитного поля создаст катушка при протекании через неё тока силой 1 ампер. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.

Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам катушки, квадрату числа витков намотки и магнитной проницаемости сердечника.

При последовательном соединении катушек общая индуктивность равна сумме индуктивностей всех соединённых катушек.

При параллельном соединении катушек общая индуктивность равна

Сопротивление потерь

В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых сопротивление катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке, оцениваемых сопротивлением потерь . Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране.

Потери в проводах

Потери в проводах вызваны тремя причинами:

Во-первых, провода обмотки обладают омическим сопротивлением.
Во-вторых, сопротивление провода обмотки переменному току возрастает с ростом частоты, что обусловлено скин-эффектом, суть которого состоит в том, что ток протекает не по всему сечению проводника, а по кольцевой части поперечного сечения.
В третьих, в проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии провода, прилегающей к каркасу, в результате чего сечение, по которому протекает ток, принимает серповидный характер, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода.

Потери в диэлектрике

Потери в диэлектрике обусловлены тем, что между соседними витками катушки существует паразитная ёмкость, что приводит к утечкам переменного тока между витками.

Потери в сердечнике

Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи, потерь на гистерезис и начальных потерь.

Потери в экране

Потери в экране обусловлены тем, что ток, протекающий по катушке, индуцирует ток в экране.

Добротность

С сопротивлениями потерь тесно связана другая характеристика — добротность. Добротность катушки индуктивности определяет отношение между активным и реактивным сопротивлениями катушки. Добротность равна

Практически величина добротности лежит в пределах от 30 до 200. Повышение добротности достигается оптимальным выбором диаметра провода, увеличением размеров катушки индуктивности и применением сердечников с высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями, намоткой вида «универсаль», применением посеребрёного провода, применением многожильного провода вида «литцендрат».

Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)

ТКИ — это параметр, характеризующий зависимость индуктивности катушки от температуры.

Температурная нестабильность индуктивности обусловлена целым рядом факторов: при нагреве увеличивается длина и диаметр провода обмотки, увеличивается длина и диаметр каркаса, в результате чего изменяются шаг и диаметр витков; кроме того при изменении температуры изменяются диэлектрическая проницаемость материала каркаса, что ведёт к изменению собственной ёмкости катушки.

Разновидности катушек индуктивности

Контурные катушки индуктивности: Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность.

Катушки связи: Такие катушки применяются для обеспечения индуктивной связи между отдельными цепями и каскадами. Такая связь позволяет разделить по постоянному току цепи базы и коллектора и т. д. К таким катушкам не предъявляются жёсткие требования на добротность и точность, поэтому они выполняются из тонкого провода в виде двух обмоток небольших габаритов. Основными параметрами этих катушек являются индуктивность и коэффициент связи.

Вариометры: Это катушки, индуктивность которых можно изменять в процессе эксплуатации для перестройки колебательных контуров. Они состоят из двух катушек, соединённых последовательно. Одна из катушек неподвижная (статор), другая располагается внутри первой и вращается (ротор). При изменении положения ротора относительно статора изменяется величина взаимоиндукции, а следовательно, индуктивность вариометра. Такая система позволяет изменять индуктивность в 4 − 5 раз. В ферровариометрах индуктивность изменяется перемещением ферромагнитного сердечника.

Дроссели: Это катушки индуктивности, обладающие высоким сопротивлением переменному току и малым сопротивлением постоянному. Обычно включаются в цепях питания усилительных устройств. Предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов. На низких частотах они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники.

Сдвоенные дроссели: две намотанных встречно катушки индуктивности, используются в фильтрах питания. За счёт встречной намотки и взаимной индукции более эффективны при тех же габаритных размерах.

Применение катушек индуктивности

Применявшаяся в качестве реактивного сопротивления для люминесцентных ламп катушка индуктивности

Катушки индуктивности (совместно с конденсаторами и/или резисторами) используются для построения различных цепей с частотно-зависимыми свойствами, в частности, фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров и т. п..
Катушки индуктивности используются в импульсных стабилизаторах как элемент, накапливающий энергию и преобразующий уровни напряжения.
Две и более индуктивно связанные катушки образуют трансформатор.
Катушка индуктивности, питаемая импульсным током от транзисторного ключа, иногда применяется в качестве источника высокого напряжения небольшой мощности в слаботочных схемах, когда создание отдельного высокого питающего напряжения в блоке питания невозможно или экономически нецелесообразно. В этом случае на катушке из-за самоиндукции возникают выбросы высокого напряжения, которые можно использовать в схеме, например, выпрямив и сгладив.
Катушки используются также в качестве электромагнитов.
Катушки применяются в качестве источника энергии для возбуждения индуктивно-связанной плазмы.
Для радиосвязи — излучение и приём электромагнитных волн (магнитная антенна, кольцевая антенна).
Для разогрева электропроводящих материалов в индукционных печах.
Как датчик перемещения: изменение индуктивности катушки может изменяться в широких пределах перемещением (вытаскиванием) сердечника.

Смотри также

Wikimedia Foundation. 2010.

Катушки индуктивности, как их применять

Катушка индуктивности (иногда дроссель) — винтовая, спиральная или винтоспиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока наблюдается её значительная инерционность.

Если хорошо подумать, то всевозможных применений для такой простой на первый взгляд вещи как катушка индуктивности просто не счесть. В рамках одной статьи мы вспомним лишь некоторые из них. А между тем, человеческие изобретательность и талант не устают творчески проявлять себя, придумывая и разрабатывая все новые и новые устройства и механизмы на базе катушки индуктивности.

Казалось бы, что тут можно соорудить? Бесхитростный моток проволоки, может быть сердечник определенной формы, и ток, проходящий по проводу в постоянной, переменной или импульсной форме. А между тем, без катушек индуктивности вся современная электротехника просто не могла бы существовать. Давайте внимательно приглядимся.

Грузоподъемный электромагнит

Грузоподъемники в форме шайб-элекромагнитов применяют по всему миру на протяжении многих лет для погрузки ферромагнитных отходов. Подав в рабочую обмотку электрическую мощность в 18кВт, можно удержать и погрузить за раз более 2 тонн железа, тогда как развиваемое при данной мощности отрывное усилие превышает 25 тонн.

Электромагнит диаметром примерно 1,5 метра просто цепляется крюком подъемного крана, запитывается, как правило, трехфазным переменным напряжением, и можно оперативно вести погрузку ферромагнитных материалов или каких-нибудь железных изделий. Секционированные обмотки нескольких катушек индуктивности получают ток, намагничивая сердечник из специального сплава, а он в свою очередь притягивает, допустим, металлолом, который требуется погрузить в вагоны.

Электромагнитное реле

Что если вам понадобилось периодически включать и выключать питание какой-нибудь электрической цепи, как-будто вы нажимаете на кнопку механического выключателя, при этом ставить полупроводниковый ключ не целесообразно, а механический выключатель или тумблер — не удобно и не эстетично?

Допустим, вам необходимо просто прикоснуться пальцем к сенсору, а результатом должен стать процесс подключения к (или отключения от) сети мощной нагрузки, например лампы или двигателя. На помощь приходят электромагнитные реле. Благодаря реле вы можете отказаться от огромных кнопок выключателей, вместо этого теперь можно просто дотрагиваться до микрокнопок, на которые будет реагировать электронная схема, функция которой — подавать питание на обмотку реле или снимать с нее питание. Обмотка реле — это обмотка электромагнита (опять же катушка индуктивности), который притягивает подпружиненный контакт, выполняющий роль механического выключателя.

Трансформатор

Для преобразования переменного напряжения и тока одной величины в переменное напряжение и ток другой величины, используют трансформаторы. Первичная и вторичная обмотки трансформатора, установленные на ферромагнитном сердечнике, — это катушки индуктивности.

Первичная обмотка при прохождении по ее проводу переменного тока, создает в объеме сердечника переменный магнитный поток, который пронизывает витки вторичной обмотки, и наводит в ней ЭДС, создает напряжение вторичной обмотки. Трансформаторы повышают напряжение электростанций и подают их на ЛЭП, а затем понижают напряжение от ЛЭП, и подают его в наши дома.

Не было бы трансформаторов (катушек индуктивности в роли первичной и вторичной обмоток) — не было бы ни передачи, ни распределения электроэнергии. Не говоря уже о лабораторных автотрансформаторах, сварочных трансформаторах, трансформаторах на феррите в импульсных блоках питания, и конечно ни о каких катушках зажигания в автомобилях речи бы не шло, а ведь катушки зажигания — это тоже особые, но трансформаторы, то есть снова катушки индуктивности.

Дроссель

Для преобразования электроэнергии в импульсных источниках питания используются специальные катушки индуктивности — дроссели. Функция такой катушки — сначала накопить энергию в форме магнитного поля в сердечнике, запасти ее там, потом — отдать нагрузке. Если трансформатор в одно и то же время преобразует электроэнергию, то дроссель — сначала энергию принимает, потом — отдает.

Процесс преобразования электроэнергии у дросселя разделен во времени. Тем не менее, вот вам снова применение катушки индуктивности, главного ее свойства. Импульс тока подается на обмотку дросселя, дроссель запасает энергию в магнитном поле. Затем импульс тока уже не действует, но к дросселю подключена нагрузка, и ток дросселя устремляется через нагрузку, но уже при другом напряжении, зависящем от временных характеристик схемы управления преобразователем. Так катушка индуктивности сплошь и рядом, например в энергосберегающих лампах, работает совместно с полупроводниковыми ключами.

Индукционные печи и индукционные плиты

Катушка индуктивности — это катушка с сердечником. А что если в качестве сердечника внутрь катушки, в ее поле действия, ввести какую-нибудь заготовку из ферромагнитного материала, который требуется нагреть вихревыми токами? Именно так работают индукционные печи и индукционные плиты. Катушка индукционного нагревателя выступает для ферромагнитной заготовки индуктором, наводя в ней вихревые токи высокой частоты, приводящие к разогреву заготовки вплоть до плавления.

Похожим образом действует и индукционная плита. Дно посуды разогревается вихревым током, словно сердечник катушки индуктивности, обмотка которой скрыта внутри панели индукционной плиты. Кстати, в схемах питания индукционных плит тоже используются катушки индуктивности — в роли импульсных трансформаторов и дросселей.

Фильтр ВЧ-помех

Катушка индуктивности обладает свойством препятствовать изменению тока, она проявляет своего рода электромагнитную инерционность, заставляя ток как-бы просачиваться сквозь себя, потому что пока ток нарастает через катушку, создаваемое им магнитное поле не может изменяться мгновенно, изменение требует времени, катушка индуктивности словно тормозит своим магнитным полем изменение тока в собственном проводе.

Данное свойство — препятствовать изменению тока — используется в индуктивных фильтрах ВЧ-помех. Для постоянного тока катушка не является сопротивлением, разве что сопротивление ее провода выступает активным сопротивлением, а вот для тока переменного, да высокочастотного (коим являются например коммутационные помехи) — катушка станет препятствием. Так фильтры на базе катушек индуктивности защищают сети и схемы от помех.

В составе колебательного контура

Колебательный контур — это катушка, в частности — катушка индуктивности (с сердечником), соединенная с конденсатором. Колебательный контур как таковой служит обычно осциллирующей системой. Он имеет собственную резонансную частоту, и может поэтому выступать задающим звеном для получения или приема колебаний определенной частоты, например в радиосвязи.

Кстати, индукционные нагреватели зачастую имеют индуктор, соединенный параллельно с конденсатором, в таких условиях катушка индуктора тоже является составной частью колебательного контура. Кроме того, сам резонансный контур может выступать в качестве фильтра — пропускать и усиливать токи частот близких к собственной резонансной частоте, и подавлять частоты далекие от нее. В радиоприемниках антенны на феррите — тоже являются частью перестраиваемого колебательного контура.

Роторы и статоры двигателей и генераторов

В двигателях и генераторах статор и ротор — это модифицированные катушки индуктивности. Ротор автомобильного генератора с обмоткой возбуждения и полюсными наконечниками — чем не катушка индуктивности?

Статор этого же генератора имеет трехфазную обмотку — это своего рода модификация катушки индуктивности. Даже асинхронный двигатель — и тот имеет обмотку статора, которую можно тоже назвать катушкой индуктивности. Мало того, индуктивности этих статорных катушек учитываются как таковые при подборе рабочих конденсаторов, например когда трехфазный двигатель необходимо адаптировать к питанию от однофазной цепи.

Датчики перемещения и положения

Индуктивные датчики перемещения и положения — это катушки индуктивности с модифицированными сердечниками. Часть сердечника катушки в форме пластины, перемещаясь изменяет индуктивность катушки, и частотные параметры схемы изменяются из-за изменения индуктивности. Так фиксируется наличие объекта в поле действия датчика. Или цилиндрический сердечник в форме штока может смещаться по мере движения связанного с ним объекта, и по частотным параметрам, связанным с изменяемой индуктивностью катушки, сердечник которой двигается, считывается информация о положении объекта.

Направление луча в ЭЛТ

В некоторых мониторах с электронно-лучевыми трубками поток заряженных частиц фокусируется и отклоняется специальными катушками отклоняющей системы. Катушки индуктивности отклоняющей системы установлены на ферритовом сердечнике особой формы, в который вставляется электронно-лучевая трубка. Регулируя ток в обмотках, схема изменяет параметры суммарного магнитного поля всех катушек системы, в результате лучу создается определенный путь для попадания в точно рассчитанное место на экране.

Электроклапан, электрозамок, втягивающее реле

Подобно магниту, который притягивает железные предметы, катушка способна втянуть в себя ферромагнитный сердечник той или иной формы. Приблизительно по такому принципу работают некоторые электрические замки, электромагнитные клапана и, как пример, втягивающее реле автомобильного стартера, перемещающее бендикс, и удерживающее его некоторое время в рабочем положении, пока двигатель не будет пущен. Мощная катушка сначала втягивает якорь, затем удерживает его. По выключении тока, бендикс возвращается на место пружиной.

Катушки магнитного удержания плазмы

Токамаки — установки термоядерного синтеза, в которых удержание плазмы осуществляется путем создания вокруг нее магнитного поля, чтобы плазма двигалась бы только вдоль силовых линий, но не могла бы вырваться поперек них и нарушить процесс. Внутри определенной конфигурации сверхпроводящих катушек, в самом простом случае — нанизанных по кругу на тор, плазма могла бы гипотетически кружить практически вечно. Как видно, катушки индуктивности нашли себя и в токамаках — тороидальных камерах с магнитными катушками. Название установки говорит само за себя.

Катушка Тесла

Говоря о катушках индуктивности, нельзя не вспомнить о легендарной катушке (или резонансном трансформаторе) Тесла. В данном случае катушка индуктивности работает одновременно и как трансформатор, и как колебательный контур, и как приемная антенна с открытой емкостью. Здесь нет конденсатора параллельно резонирующей катушке, как в индукционном нагревателе, но есть уединенная емкость в виде тороида.

Каждая катушка кроме параметра «индуктивность», обладает еще и емкостью, и собственным волновым сопротивлением. Все эти параметры учитываются при настройке трансформатора Тесла. Казалось бы, просто заземленная катушка индуктивности с тороидом наверху, введенная в собственный резонанс. Но как эффектно смотрится!

Ранее ЭлектроВести писали, что группа ученых, работающих на ВМФ США, разработала сверхпроводник, который работает при комнатной температуре и изменит компьютерные системы будущего. Первый, который не нужно охлаждать или подвергать давлению. Впрочем, конкретных цифр в патентной заявке маловато.

По материалам: electrik.info.

Что такое катушка индуктивности и для чего она нужна? | ASUTPP

Я получил письма от многих из вас с просьбой рассказать простыми словами о катушке индуктивности.

Это действительно хорошая просьба и желание). Потому что катушка индуктивности — это довольно странный компонент. Её невероятно легко сделать. Но немного сложнее понять как она работает.

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности (иногда называют ее индуктором или дросселем) — это просто катушка проволоки, которая намотана вокруг какого-нибудь сердечника. Ядро сердечника может быть просто воздухом или магнитом.

Когда вы подаете ток через катушку, вокруг неё создается магнитное поле.

При использовании магнитного сердечника магнитное поле будет намного сильнее.

Как работает катушка индуктивности?

Ток через любой провод создаст магнитное поле. Катушка индуктивности имеет проволочную форму, поэтому магнитное поле будет намного сильнее.

Причина, по которой индуктор работает так, как он работает, заключается в этом магнитном поле. Отсюда вытекают и следующие свойства катушки.

Свойства катушки индуктивности:

Скорость изменения тока через катушку ограничена и определяется индуктивностью катушки.
Сопротивление (модуль импеданса) катушки растет с увеличением частоты текущего через неё тока.
Катушка индуктивности при протекании тока запасает энергию в своём магнитном поле. При отключении внешнего источника тока катушка отдаст запасенную энергию, стремясь поддержать величину тока в цепи. При этом напряжение на катушке нарастает, вплоть до пробоя изоляции или возникновения дуги на коммутирующем ключе.

Катушка индуктивности в электрической цепи для переменного тока имеет не только собственное омическое (активное) сопротивление, но и реактивное сопротивление переменному току, нарастающее при увеличении частоты, поскольку при изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, препятствующая этому изменению.

Более детально о принципе работы катушек индуктивности вы можете почитать на сайте.

Для чего вы можете использовать их?

Я почти никогда не использую катушки индуктивности. Главным образом потому, что я работаю в основном с цифровыми схемами. Но я использовал их иногда для создания фильтров, генераторов и блоков питания.

Вы часто найдете катушки индуктивности в аналоговой электронике переменного тока, такой как радиооборудование.

Индукционная катушка — Катушка индуктивности — Росиндуктор

ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА — это катушка индуктивности из медного провода, покрытого изоляцией. То есть, провода обмотки хоть и близко расположены, но изолированы друг от друга. Как создать индукционный ток в катушке? Росиндуктор поможет разобраться в этих вопросах. Они бывают намотаны на магнитный и немагнитный, в том числе воздушный, сердечник. Воздушный сердечник используется для очень маленьких значений индуктивности. Для катушек средней индуктивности используют ферритовые сердечники, для большой индуктивности — железные.

Индукционный ток в катушке

При подаче тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции и, соответственно, напряжение, противоположное напряжению исходного тока, которое меньше чем за секунду исчезает. При прекращении подачи тока ЭДС самоиндукции такова, что напряжения складываются, и ток спадает до нуля потихоньку, не мгновенно. То есть, при использовании катушки при включении-выключении сила тока плавно нарастает и плавно падает.

Как создать индукционный ток в катушке

Для создания индукционного тока в катушке можно подносить или удалять от нее постоянный магнит (изменять магнитное поле) или же расположить рядом другую катушку, по которой пропустить переменный ток. Второй способ будет эффективнее, если обе катушки расположить на одном сердечнике.

Направление индукционного тока в катушке

Направление индукционного тока в катушке определяется правилом Ленца, которое гласит: индукционный ток всегда направлен так, что магнитное поле этого тока препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

Замкнутая индукционная катушка

При изменении магнитного поля (движение магнита внутри катушки) индукционный ток возникнет даже в катушке, замкнутой на гальванометр. При этом при движении магнита в прямом и обратном направлении направление тока меняется на противоположное. При прекращении движения магнита ток исчезает.

Индукционная катушка — Induction coil

Тип электрического трансформатора

Старинная индукционная катушка, используемая в школах, примерно с 1900 года, Бремерхафен, Германия Индукционная катушка с изображением конструкции 1920 года.

Индукционная катушка или «индукционная катушка» ( архаический известная как inductorium или Румкорф катушка после Heinrich Румкорфа ) представляет собой тип электрического трансформатора , используемый для получения импульсов высокого напряжения от низкого напряжения постоянного тока (DC) питания. Для создания изменений магнитного потока, необходимых для наведения напряжения во вторичной катушке, постоянный ток в первичной катушке многократно прерывается вибрирующим механическим контактом, называемым прерывателем . Изобретенная в 1836 году Николасом Калланом при дополнительных исследованиях Чарльза Графтона Пейджа и других, индукционная катушка была первым типом трансформатора. Он широко использовался в рентгеновских аппаратах , радиопередатчиках с искровым разрядником , дуговом освещении и медицинских электротерапевтических устройствах с 1880-х по 1920-е годы. Сегодня его единственное обычное применение — это катушки зажигания в двигателях внутреннего сгорания и в физике для демонстрации индукции .

Конструкция и функции

Схематическая диаграмма

Индукционная катушка состоит из двух катушек изолированного провода, намотанного на общий железный сердечник (M) . Одна катушка, называемая первичной обмоткой (P) , состоит из относительно небольшого числа (десятков или сотен) витков крупной проволоки. Другая катушка, то вторичная обмотка , (S) , как правило , состоит из до миллиона витков тонкой проволоки (до 40 калибра).

Электрический ток пропускают через первичную обмотку, создавая магнитное поле . 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) = 110кВ; 8 дюймов (20 см) = 150кВ; 12 дюймов (30 см) = 190кВ; 16 дюймов (41 см) = 230 кВ

Кривые, представленные современными эталонами, хорошо согласуются с этими значениями.

Прерыватель

Без конденсатора

С конденсатором

Формы сигналов в индукционной катушке с разомкнутым выходом (без искры). i ₁ ( синий ) — ток в первичной обмотке катушки, v ₂ ( красный ) — напряжение на вторичной обмотке. Не в общепринятом масштабе; v ₂ на нижнем рисунке намного больше.

Чтобы катушка работала непрерывно, необходимо многократно подключать и отключать постоянный ток питания, чтобы создать изменения магнитного поля, необходимые для индукции. 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. 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 v ₂ ( красный , слева) примерно пропорционально скорости изменения первичного тока i ₁ ( синий ).

Противоположные потенциалы индуцируются во вторичной обмотке, когда прерыватель «разрывает» цепь и «замыкает» цепь. Однако изменение тока в первичной обмотке гораздо 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, индуцированный во вторичной обмотке при «обрыве», намного больше, чем импульс, наведенный при «закрытии», именно «обрыв» генерирует высоковольтное выходное напряжение катушки.

Конденсатор

При обрыве на контактах прерывателя образуется дуга, которая имеет нежелательные эффекты: дуга потребляет энергию, запасенную в магнитном поле, снижает выходное напряжение и повреждает контакты. 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 аналогично вызывает затухающую волну во вторичной обмотке. В результате высоковольтный выход состоит из серии затухающих волн (слева) .

Детали конструкции

Чтобы высокое напряжение, генерируемое в катушке, не привело к разрушению тонкой изоляции и возникновению дуги между вторичными проводами, вторичная катушка использует специальную конструкцию, чтобы избежать расположения рядом друг с другом проводов, несущих большую разницу в напряжении. В одном широко используемом методе вторичная обмотка наматывается на множество тонких плоских участков в форме блинов (называемых «пирогами»), соединенных последовательно . Первичная обмотка сначала наматывается на железный сердечник и изолируется от вторичной обмотки толстой бумагой или резиновым покрытием. 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 для перехода между проводами в суб-катушке. Большие напряжения возникают только во многих последовательно соединенных катушках, которые слишком широко разнесены, чтобы их можно было перебросить. Чтобы дать всему змеевику окончательное изолирующее 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.

Чтобы предотвратить вихревые токи , вызывающие потери энергии, железный сердечник состоит из пучка параллельных железных проводов, по отдельности покрытых шеллаком для их электрической изоляции. Вихревые токи, которые протекают в сердечнике петлями 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.

Ртутные и электролитические прерыватели

(слева) 3-электродный прерыватель Wehnelt, используемый в катушках большой мощности. (справа) Прерыватель турбины Mercury. Мотор вращает зубчатое колесо, при этом на зубья распыляется струя ртути. Регулируя колесо вверх и вниз, можно изменить рабочий цикл первичного тока.

Хотя все современные индукционные катушки, используемые в образовательных целях, используют описанный выше прерыватель типа «молоток» с вибрирующим рычагом, они не подходили для питания больших индукционных катушек, используемых в радиопередатчиках с искровым разрядником и рентгеновских аппаратах на рубеже 20-го века. В мощных катушках большой первичный ток создавал дуги на контактах прерывателя, которые быстро разрушали контакты. Кроме того, поскольку каждый «разрыв» вызывает импульс напряжения на катушке, чем больше разрывов в секунду, тем больше выходная мощность. Молотковые прерыватели не могли прерываться со скоростью более 200 прерываний в секунду, а те, которые использовались на мощных катушках, ограничивались 20-40 прерываниями в секунду.

Поэтому много исследований было направлено на улучшение прерывателей, и улучшенные конструкции использовались в катушках большой мощности, с молотковыми прерывателями, используемыми только на небольших катушках с искрой менее 8 дюймов. Леон Фуко и другие разработали прерыватели, состоящие из колеблющейся иглы, погружающейся в контейнер с жидкостью и из нее. ртуть . Ртуть была покрыта слоем спирта, который быстро гасил дугу, вызывая более быстрое переключение. Они часто приводились в действие отдельным электромагнитом или двигателем, что позволяло регулировать скорость прерывания и время задержки отдельно от первичного тока. .

В самых больших змеевиках использовались электролитические или ртутные прерыватели турбин. Электролитический прерыватель или прерыватель Венельта, изобретенный Артуром Венельтом в 1899 году, состоял из короткого платинового игольчатого анода, погруженного в электролит из разбавленной серной кислоты , а другая сторона цепи была подключена к катоду из свинцовой пластины . Когда через него проходил первичный ток, на игле образовывались пузырьки газообразного водорода, которые многократно размыкали цепь. Это привело к случайному прерыванию первичного тока со скоростью до 2000 прерываний в секунду. Они были предпочтительны для питания рентгеновских трубок. Они выделяли много тепла и из-за водорода могли взорваться. В ртутных прерывателях турбин был центробежный насос, который распылял струю жидкой ртути на вращающиеся металлические контакты. Они могли обеспечивать скорость прерывания до 10 000 прерываний в секунду и были наиболее широко используемым типом прерывателей в коммерческих беспроводных станциях.

История

Ранняя катушка Уильяма Стерджена , 1837. Пилообразное колесо прерывателя цинка (D) вращалось вручную. Первая катушка, в которой используется разделенный сердечник из железных проводов (F) для предотвращения вихревых токов.

Ранняя катушка Чарльза Г. Пейджа, 1838 г., имела один из первых автоматических прерывателей. Чаша была наполнена ртутью. Магнитное поле притягивало кусок железа на рычаге (слева) , поднимая провод из чашки, разрывая первичный контур.

Индукционная катушка Генриха Румкорфа , 1850-е гг. Помимо молоткового прерывателя (справа) , он имел ртутный прерыватель от Физо (слева), который можно было регулировать для изменения времени задержки.

Одна из крупнейших когда-либо построенных катушек, построенная в 1877 году Альфредом Аппсом для Уильяма Споттисвуда. Обмотка проводом длиной 280 миль может вызвать искру 42 дюйма (106 см), что соответствует примерно одному миллиону вольт. Работает от жидкостных батарей емкостью 30 литров и отдельного прерывателя (не показан) .

Первая индукционная катушка, построенная Николасом Калланом в 1836 году.

Индукционная катушка была первым типом электрического трансформатора . Во время его разработки между 1836 и 1860-ми годами, в основном методом проб и ошибок, исследователи обнаружили многие принципы, которыми руководствовались все трансформаторы, такие как пропорциональность между витками и выходным напряжением и использование «разделенного» железного сердечника для уменьшения потерь на вихревые токи. .

Майкл Фарадей открыл принцип индукции, закон индукции Фарадея , в 1831 году и провел первые эксперименты с индукцией между витками проволоки. Индукционная катушка была изобретена американским врачом Чарльзом Графтоном Пейджем в 1836 году и независимо от него ирландским ученым и католическим священником Николасом Калланом в том же году в колледже Святого Патрика в Мейнуте и усовершенствована Уильямом Стердженом . Джордж Генри Баххоффнер и Стерджен (1837) независимо друг от друга обнаружили, что «разделенный» железный сердечник из железных проводов снижает потери мощности. Ранние катушки имели прерыватели с ручным приводом, изобретенные Калланом и Антуаном Филибером Массоном (1837). Автоматический прерыватель типа «молоток» был изобретен преподобным профессором Джеймсом Уильямом МакГоли (1838 г.) из Дублина, Ирландия, Иоганном Филиппом Вагнером (1839 г.) и Кристианом Эрнстом Неффом (1847 г.). Ипполит Физо (1853) ввел использование гасящего конденсатора. Генрих Румкорф генерировал более высокие напряжения за счет значительного увеличения длины вторичной обмотки, в некоторых катушках использовался 5 или 6 миль (10 км) провода, и возникали искры до 16 дюймов. В начале 1850-х годов американский изобретатель Эдвард Сэмюэл Ричи представил разделенную вторичную конструкцию для улучшения изоляции. Джонатан Нэш Хердер работал над индукционными катушками. Индукционная катушка Каллана была названа вехой IEEE в 2006 году.

Индукционные катушки были использованы для обеспечения высокого напряжения для раннего выпуска газа и Крукс труб и других исследований высокого напряжения. Они также использовались для развлечения ( например, для освещения ламп Гейслера ) и для управления небольшими «шоковыми катушками», катушками Тесла и устройствами с фиолетовым лучом, используемыми в шарлатанской медицине . Они использовались Герцем для демонстрации существования электромагнитных волн, как предсказали Джеймс Клерк Максвелл, а также Лодж и Маркони в первом исследовании радиоволн. Их наибольшее промышленное использование, вероятно, заключалось в первых беспроводных телеграфных радиопередатчиках с искровым разрядником и для питания первых рентгеновских трубок с холодным катодом с 1890-х по 1920-е годы, после чего они были вытеснены в обоих этих приложениях трансформаторами переменного тока и электронными лампами . Однако их использование было крупнейшим в качестве катушки зажигания или свечу катушки в системе зажигания в двигателях внутреннего сгорания , где они до сих пор используются, хотя контакты прерывателя теперь заменены твердотельными переключателями. Меньшая версия используется для срабатывания импульсных ламп, используемых в фотоаппаратах и стробоскопах .

Индукционная катушка (вверху), питающая настенный рентгеновский аппарат 1915, с электролитическим прерывателем (внизу) .

Современная автомобильная катушка зажигания , самая большая оставшаяся область применения индукционных катушек

Смотрите также

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

Индукционная катушка что это такое?

Индукционные катушки

Индукционная катушка — это разновидность электрической катушки пробивного разряда. Используется для преобразования низкого напряжения постоянного тока в высоковольтные импульсы или высоковольтный переменный ток.

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

Термин индукция относится к действию создания электродвижущей силы в замкнутой цепи посредством изменения тока. Катушки зажигания и индукционные катушки называют «искровыми катушками», поскольку катушка зажигания является разновидностью индукционной катушки.

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 обмотка представляет собой толстый проводящий металлический провод, обычно медный, который 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.

Вторичная обмотка, поскольку она сделана из более тонкого калибра, состоит из намного большего числа витков, чем первичная обмотка. Вторичная катушка не подключена к источнику питания постоянного тока, а вместо этого подключена ко всему, что требует питания, и служит высоковольтным выходом для потока переменного тока.

Схема индукционной катушки

Прерыватель, также называемый прерывателем, представляет собой вибрирующий рычаг, приводимый в действие магнитным полем. Прерыватель работает внутри катушки индуктивности, обеспечивая быстрое соединение, а также прерывание тока, протекающего в первичной катушке. Прерыватель обычно устанавливается на конце индукционной катушки рядом с сердечником.

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 частях и оборудовании, например, в электронных лампах.
Индукционные катушки также используются для нагрева, например, индукционных плит и индукционных одеял.

Индукционная катушка

| Определение, принцип и конструкция

Индукционная катушка , электрическое устройство для создания прерывистого источника высокого напряжения. Индукционная катушка состоит из центрального цилиндрического сердечника из мягкого железа, на который намотаны две изолированные катушки: внутренняя или первичная катушка, имеющая относительно мало витков медной проволоки, и окружающая вторичная катушка, имеющая большое количество витков более тонкой медной проволоки. . Прерыватель используется для автоматического включения и отключения тока в первичной катушке.Этот ток намагничивает железный сердечник и создает сильное магнитное поле в индукционной катушке.

Принцип действия индукционной катушки был дан в 1831 году Майклом Фарадеем. Закон индукции Фарадея показал, что при изменении магнитного поля через катушку индуцируется электродвижущая сила, величина которой зависит от скорости изменения магнитного поля через катушку во времени. Эта индуцированная электродвижущая сила всегда, согласно закону Ленца, направлена против изменения магнитного поля.

Фарадей, Майкл
Майкл Фарадей читает лекцию по электричеству и магнетизму, Королевский институт, Лондон, 23 января 1846 г.
© Photos.com/Thinkstock
Когда в первичной катушке запускается ток, в ней создаются наведенные электродвижущие силы. как первичная, так и вторичная катушки. Противодействующая электродвижущая сила в первичной обмотке заставляет ток постепенно повышаться до максимального значения. Таким образом, когда начинается ток, скорость изменения магнитного поля и индуцированного напряжения во вторичной катушке относительно невелика.С другой стороны, когда первичный ток прерывается, магнитное поле быстро уменьшается, и во вторичной катушке создается относительно большое напряжение. Это напряжение, которое может достигать нескольких десятков тысяч вольт, длится очень короткое время, в течение которого изменяется магнитное поле. Таким образом, индукционная катушка вырабатывает высокое напряжение в течение короткого времени и небольшое обратное напряжение, сохраняющееся гораздо дольше. Частота этих изменений определяется частотой прерывателя.
После открытия Фарадея индукционная катушка была усовершенствована. В 1853 году французский физик Арманд-Ипполит-Луи Физо поместил конденсатор поперек прерывателя, тем самым прервав первичный ток намного быстрее. Методы намотки вторичной обмотки были значительно улучшены Генрихом Даниэлем Румкорфом (1851) в Париже, Альфредом Аппсом в Лондоне и Фридрихом Клингельфусом в Базеле, который смог получить искры в воздухе длиной около 150 см (59 дюймов). Существуют различные виды прерывателей.Для небольших индукционных катушек к катушке присоединена механическая катушка, в то время как в более крупных катушках используется отдельное устройство, такое как ртутный прерыватель струи или электролитический прерыватель, изобретенный Артуром Венельтом в 1899 году.
Armand-Hippolyte-Louis Fizeau.
© Photos.com/Jupiterimages Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Индукционные катушки использовались для обеспечения высокого напряжения для электрических разрядов в газах при низком давлении и, как таковые, сыграли важную роль в открытии катодных лучей и рентгеновских лучей в начале 20-го века.Другой формой индукционной катушки является катушка Тесла, которая генерирует высокое напряжение на высоких частотах. Индукционные катушки большего размера, используемые с рентгеновскими трубками, были вытеснены трансформатором-выпрямителем в качестве источника напряжения. В 21 веке индукционные катушки меньшего размера по-прежнему широко использовались в качестве важнейшего компонента в системах зажигания бензиновых двигателей.
Никола Тесла
Рекламное фото Николы Теслы в его лаборатории в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо, в декабре 1899 года. Тесла позировал со своим «увеличительным передатчиком», который был способен производить миллионы вольт электричества.Показанный разряд составляет 6,7 метра (22 фута) в длину.
Библиотека Wellcome, Лондон
Индукционная катушка и ее применение в практике инженера-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 индукционной катушкой. Вот почему в примечаниях к применению многих элементов до сих пор упоминается индукционная катушка как внешний компонент, добавляемый к набору. В этой статье представлена 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 серебристая 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 провода 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 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 во времени,
L — обозначает параметр катушки, называемый индуктивностью; 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 ток и падение 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 видим, 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 μ ₀ = 4 · Π · 10 ^-7 = ок. 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,
μ ₀ — магнитная проницаемость вакуума,
мкм — относительная проницаемость материала керна,
Z — количество витков провода в катушке,
S — площадь поперечного сечения змеевика,
l — 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 наибольшее 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 путем изменения положения 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.
Альтернативная схематическая диаграмма постоянного тока реальной катушки
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 RLC-цепь, 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 правильно закрепить с помощью зажима, держателя или винта. 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:
производителей 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 частях 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 наиболее 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. Вторичная обмотка, поскольку она сделана из более тонкого калибра, состоит из намного большего числа витков, чем первичная обмотка.
Вторичная катушка не подключена к источнику постоянного тока, а вместо этого подключена к тому, что требует питания, и служит высоковольтным выходом для потока переменного тока. Прерыватель, также называемый прерывателем, представляет собой вибрирующий рычаг, приводимый в действие магнитным полем. Прерыватель работает внутри катушки индуктивности, обеспечивая быстрое соединение, а также прерывание тока, протекающего в первичной катушке. Прерыватель обычно устанавливается на конце индукционной катушки рядом с сердечником.
Индукционная катушка
Примерно до 1920 года высокие напряжения (десятки тысяч вольт), необходимые для работы с рентгеновскими лучами, генерировались с помощью индукционных катушек, высокочастотных катушек Тесла или статических машин. Хотя каждая из них имела свои преимущества, индукционные катушки, как правило, были предпочтительным источником питания высокого напряжения.
Постоянный ток (DC) обычно подавался на индукционную катушку от батареи элементов или аккумуляторов. Также можно было использовать переменный ток, но на заре рентгеновских лучей источник переменного тока часто был ненадежным.
Индукционная катушка состоит из двух отдельных катушек: первичной и вторичной. Внутренняя «первичная» катушка состоит из изолированного провода, намотанного на центральный железный сердечник. Внешняя «вторичная» катушка намотана вокруг первичной.
Когда ток подается на первичную катушку, во вторичной катушке индуцируется напряжение, которое больше, чем напряжение, приложенное к первичной — соотношение напряжений такое же, как отношение количества витков в двух катушках.Например, если напряжение, подаваемое на первичную катушку, составляет 10 вольт, а количество витков в первичной и вторичной катушках составляет 200 и 400000 соответственно (отношение 2000 к 1), индуцированное напряжение во вторичной катушке составляет 20000 вольт. В то время как катушка увеличивала напряжение, она также уменьшала ток.
К сожалению, фактическое напряжение, создаваемое во вторичной обмотке, было трудно точно измерить. Вместо этого он был рассчитан на основе максимального расстояния, на которое искра могла прыгнуть через искровой промежуток, подключенный к клеммам вторичной катушки.Фактически, катушки были оценены по длине искры (например, 4 дюйма, 8 дюймов, 12 дюймов и т. Д.). Умножение искрового промежутка (в дюймах) на 10 000 и прибавление 10 000 дает приблизительное значение напряжения. Насколько «жирна» искра, давало приблизительное представление о силе тока (миллиампер).
Загвоздка в том, что постоянный ток в первичной катушке не индуцирует ток во вторичной. Для генерации тока во вторичной обмотке должно быть изменение магнитного поля, создаваемого первичной обмоткой.Точнее, магнитное поле должно претерпевать повторяющиеся и быстрые изменения. Это достигается путем быстрого включения и выключения тока через первичную катушку. Устройство, которое это делает, известно как прерыватель, потому что оно прерывает ток.
Самый простой тип прерывателя, такой как на нашей индукционной катушке, был механическим. Хотя это могло быть приемлемо для легкой работы, с механическим прерывателем возникли проблемы (например,g., дуговые обратные разряды) при использовании с большими токами. И было шумно. Для серьезных работ требовался ртутный прерыватель или электролитический прерыватель.
Механический прерыватель на нашей катушке работает следующим образом.
Когда ток приложенный к первичной обмотке, железный молоток (а) на конце контакта рука подтягивается к намагниченному железному контакту (b) на конце железный сердечник первичной обмотки. Это нарушает контакты прерывателя (c), что останавливает поток тока к первичной обмотке.Поскольку ядра больше нет намагниченный, контактный рычаг возвращается в свое нормальное положение покоя. Когда это происходит, контакты прерывателя снова замыкаются и ток течет к первичному. Результат — быстрое включение и выключение ток к первичному. Это повторяющееся установление и крах магнитное поле первичной обмотки, которое индуцирует высокое напряжение в вторичная обмотка.
К 1920 году значительное количество радиологов перешло на трансформаторы.Эти устройства повышали напряжение, подаваемое переменным сетевым током (AC), который стал широко доступным и относительно надежным. И к концу 20-х годов прошлого века трансформаторы были практически единственным источником высокого напряжения, по крайней мере, в стационарных установках, где был доступен переменный ток. Трансформаторы были проще, тише и надежнее индукционных катушек.
Также стоит упомянуть гибридный трансформатор, представленный в 1907 году Гомером Снуком: беспрерывный трансформатор.В нем использовался двигатель с питанием от постоянного (или переменного) тока для генерации переменного тока. Этот ток подавался на трансформатор, который увеличивал напряжение. Поскольку повышенный ток по-прежнему был переменным, его нужно было выпрямить. Когда он работал, он был впечатляющим — способен выдавать 100 кВ при 100 мА. Единственной проблемой была ненадежность ламповой лампы, используемой для выпрямления тока.
Показанный здесь пример слишком мал, чтобы его можно было использовать для рентгеновских исследований. Вместо этого он предназначался для использования в школах, т.е.е., аудиторные демонстрации. Производитель и дата выпуска неизвестны.
Размер: основание 7 x 12 дюймов, а диаметр катушки 3 дюйма и длина 6,5 дюйма.
Змеевики индукционного нагрева — компоненты индукционного нагрева
Элементы индукционного нагрева
Типичная система индукционного нагревателя включает источник питания, цепь согласования импеданса, цепь резервуара и аппликатор. Аппликатор, представляющий собой индукционную катушку, может быть частью цепи резервуара.Цепь резервуара обычно представляет собой параллельный набор конденсаторов и катушек индуктивности. Конденсатор и индуктор в цепи резервуара являются резервуарами электростатической энергии и электромагнитной энергии соответственно. На резонансной частоте конденсатор и катушка индуктивности начинают передавать накопленную энергию друг другу. В параллельной конфигурации это преобразование энергии происходит при большом токе. Большой ток через катушку способствует хорошей передаче энергии от индукционной катушки к заготовке.
Щелкните здесь, чтобы узнать , что такое индукционные катушки и как они работают, а также различные типы катушек .
а) Источник питания
Источники питания — одна из важнейших частей системы индукционного нагревателя. Обычно они оцениваются по диапазону рабочих частот и мощности. Существуют различные типы индукционных источников питания, которые включают источники сетевой частоты, умножители частоты, мотор-генераторы, преобразователи искрового разрядника и твердотельные инверторы. Твердотельные инверторы имеют наибольшую эффективность среди источников питания.
Типичный твердотельный инверторный источник питания состоит из двух основных частей; Выпрямитель и инвертор.Линейные переменные токи преобразуются в постоянный в выпрямительной секции с помощью диодов или тиристоров. Постоянный ток поступает в инвертор, где твердотельные переключатели, такие как IGBT или MOSFET, преобразуют его в ток, на этот раз с высокой частотой (обычно в диапазоне 10–600 кГц). Согласно диаграмме ниже, IGBT могут работать на более высоком уровне мощности и более низкой частоте по сравнению с MOSFET, работающими на более низком уровне мощности и более высоких частотах.
b) Согласование импеданса
Источники питания для индукционного нагрева, как и любое другое электронное устройство, имеют максимальные значения напряжения и тока, которые нельзя превышать.Чтобы передать максимальную мощность от источника питания к нагрузке (заготовке), полное сопротивление источника питания и нагрузки должно быть как можно ближе. Таким образом, значения мощности, напряжения и тока могут одновременно достигать своих максимально допустимых пределов. Для этого в индукционных нагревателях используются схемы согласования импеданса. В зависимости от области применения могут использоваться различные комбинации электрических элементов (например, трансформаторы, регулируемые катушки индуктивности, конденсаторы и т. Д.).
c) Резонансный резервуар
Резонансный бак в системе индукционного нагрева обычно представляет собой параллельный набор конденсатора и индуктора, который резонирует на определенной частоте.Частота получается по следующей формуле:
где L — индуктивность индукционной катушки, а C — емкость. Согласно анимации ниже, явление резонанса очень похоже на то, что происходит в качающемся маятнике. В маятнике кинетическая и потенциальная энергии преобразуются друг в друга, пока он колеблется от одного конца к другому. Движение затухает из-за трения и других механических потерь. В резонансном резервуаре энергия, обеспечиваемая источником питания, колеблется между индуктором (в форме электромагнитной энергии) и конденсатором (в форме электростатической энергии).Энергия затухает из-за потерь в конденсаторе, катушке индуктивности и заготовке. Потери в заготовке в виде тепла желательны и предназначены для индукционного нагрева.
Сам резонансный бак состоит из конденсатора и индуктора. Блок конденсаторов используется для обеспечения необходимой емкости для достижения резонансной частоты, близкой к мощности источника питания. На низких частотах (ниже 10 кГц) используются масляные конденсаторы, а на более высоких частотах (более 10 кГц) используются керамические или твердые диэлектрические конденсаторы.
г) Индукторы индукционного нагревателя
Что такое индукционные катушки и как они работают?
Катушка индукционного нагрева представляет собой медную трубку особой формы или другой проводящий материал, через который пропускается переменный электрический ток, создавая переменное магнитное поле. Металлические части или другие проводящие материалы помещаются внутри, через катушку индукционного нагрева или рядом с ней, не касаясь катушки, и создаваемое переменное магнитное поле вызывает трение внутри металла, вызывая его нагрев.
Как работают индукционные катушки?
При проектировании катушки необходимо учитывать некоторые условия:
1. Для увеличения эффективности индукционных нагревателей расстояние между катушкой и заготовкой должно быть минимизировано. Эффективность связи между катушкой и заготовкой обратно пропорциональна квадратному корню из расстояния между ними.
2. Если деталь расположена в центре спиральной катушки, она будет лучше всего связана с магнитным полем.Если он смещен по центру, область заготовки, расположенная ближе к виткам, будет получать больше тепла. Этот эффект показан на рисунке ниже.
3. Кроме того, позиция рядом с соединением выводов и катушки имеет более слабую плотность магнитного потока, поэтому даже центр внутреннего диаметра спиральной катушки не является центром индукционного нагрева.
4. Следует избегать эффекта отмены (рисунок слева). Это происходит, когда раскрытие катушки очень мало. Добавление петли в катушку поможет обеспечить необходимую индуктивность (рисунок справа).Индуктивность индуктора определяет способность этого индуктора накапливать магнитную энергию. Индуктивность можно рассчитать по следующей формуле:
.
где ε — электродвижущая сила, а dI / dt — скорость изменения тока в катушке. Сам по себе ε равен скорости изменения магнитного потока в катушке (- dφ / dt), где магнитный поток φ может быть рассчитан из NBA, где N — количество витков, B — магнитное поле и A — площадь индуктор. Следовательно, индуктивность будет равна:
Очевидно, что величина индуктивности линейно пропорциональна площади индуктора.Следовательно, необходимо учитывать минимальное значение для контура индуктора, чтобы он мог накапливать магнитную энергию и передавать ее индукционной заготовке.
Эффективность катушки
КПД змеевика определяется следующим образом:
В таблице ниже показаны типичные значения КПД различных катушек:
Модификация змеевика по заявке
В некоторых случаях нагревательный объект не имеет однородного профиля, но требует равномерного нагрева.В этих случаях необходимо изменить поле магнитного потока. Для этого есть два типичных метода. Один из способов — разделить витки там, где деталь имеет большее поперечное сечение (при использовании спиральной катушки). Более распространенный метод — увеличить расстояние между обмотками в тех областях, где поперечное сечение детали больше. Оба метода показаны на рисунке ниже.
Такая же ситуация бывает при нагреве плоских поверхностей большими змеевиками. Центральная зона получит излишнее тепло.Чтобы избежать этого, зазор между поверхностью катушки и плоским предметом будет увеличен путем придания катушке блина конической формы.
Змеевик с футеровкой используется в приложениях, где требуется широкая и однородная зона нагрева, но мы не хотим использовать большие медные трубки. Лайнер представляет собой широкий лист, который прихваткой припаян к гибкой трубе как минимум в двух точках. Остальная часть стыка будет припаяна только для обеспечения максимальной теплопередачи. Также синусоидальный профиль поможет увеличить охлаждающую способность змеевика.Такая катушка изображена на рисунке ниже.
По мере увеличения длины нагрева необходимо увеличивать количество витков, чтобы сохранить равномерность нагрева.
Схема нагрева меняется в зависимости от изменения формы заготовки. Магнитный поток имеет тенденцию накапливаться на краях, порезах или вмятинах на нагреваемом объекте, вызывая тем самым более высокую скорость нагрева в этих областях. На рисунке ниже показан «краевой эффект», когда змеевик находится выше края нагревательного элемента, и в этой области происходит чрезмерный нагрев.Чтобы этого не произошло, катушку можно опустить ниже, ровно или немного ниже края.
Индукционный нагрев дисков также может вызвать чрезмерный нагрев кромок, как показано на рисунке ниже. Края нагреваются сильнее. Высота катушки может быть уменьшена, или концы катушки могут быть сделаны с большим радиусом для отделения от края заготовки.
Острые углы прямоугольных катушек могут вызвать более глубокий нагрев детали.Разделение углов катушки, с одной стороны, снизит скорость нагрева угла, но, с другой стороны, снизит общую эффективность индукционного процесса.
Одним из важных моментов, которые следует учитывать при проектировании многопозиционных катушек, является влияние соседних катушек друг на друга. Чтобы сохранить максимальную мощность нагрева каждой катушки, расстояние между центрами соседних катушек должно быть как минимум в 1,5 раза больше диаметра катушки.
Разделенные индукторы используются в приложениях, где требуется тесная связь, а также невозможно извлечь деталь из катушки после процесса нагрева.Важным моментом здесь является обеспечение очень хорошего электрического контакта в месте соединения шарнирных поверхностей. Обычно для обеспечения наилучшего электрического контакта с поверхностью используется тонкий слой серебра. Разделенные части змеевиков будут охлаждаться с помощью гибкой водяной трубки. Автоматическое пневматическое сжатие часто используется для закрытия / открытия змеевика, а также для обеспечения необходимого давления в шарнирной области.
Типы нагревательных змеевиков
Катушка для блинов с двойной деформацией
В таких применениях, как нагрев наконечника валов, достижение однородности температуры может быть затруднено из-за эффекта компенсации в центре поверхности наконечника.Двойной деформированный змеевик для блинов с обработанными сторонами, подобный приведенной ниже схеме, можно использовать для достижения равномерного профиля нагрева. Следует обратить внимание на направление двух блинов, в которых центральные обмотки намотаны в одном направлении и имеют дополнительный магнитный эффект.
Катушка с разделением и возвратом
В таких применениях, как сварка узкой ленты на одной стороне длинного цилиндра, где относительно большая длина должна нагреваться значительно выше, чем другие области объекта, обратный ток будет иметь значение.При использовании катушки типа Split-Return большой ток, индуцируемый на пути сварки, будет разделен на две части, которые будут еще шире. Таким образом, скорость нагрева на сварочном пути как минимум в четыре раза выше, чем у остальных частей объекта.
Канальные катушки Катушки
канального типа используются, если время нагрева не очень короткое, а также требуются довольно низкие удельные мощности. Несколько нагревательных частей проходят через змеевик с постоянной скоростью и достигают максимальной температуры при выходе из машины.Концы катушки обычно согнуты, чтобы обеспечить путь для входа и выхода деталей из катушки. Там, где требуется обогрев профиля, можно использовать пластинчатые концентраторы с многооборотными канальными змеевиками.
Квадратная медная трубка
имеет два основных преимущества по сравнению с круглой трубкой: а) поскольку она имеет более плоскую поверхность, «смотрящую» на заготовку, она обеспечивает лучшую электромагнитную связь с нагревательной нагрузкой и б) конструктивно легче выполнять повороты. с квадратными трубками, а не с круглыми.
Конструкция выводов для индукционных катушек
Конструкция выводов: выводы являются частью индукционной катушки, и хотя они очень короткие, они имеют конечную индуктивность. В общем, на приведенной ниже схеме показана принципиальная электрическая схема тепловой станции системы индукционных агрегатов. C — резонансный конденсатор, установленный в тепловой станции, L_lead — это общая индуктивность выводов катушки, а L_coil — индуктивность индукционной катушки, связанной с нагревательной нагрузкой. V_total — это напряжение, подаваемое от индукционного источника питания на тепловую станцию, V_lead — это падение напряжения на индуктивности вывода, а V_coil — это напряжение, которое будет приложено к индукционной катушке.Общее напряжение — это сумма напряжения на выводах и индукционной катушке:
V_lead представляет собой величину общего напряжения, занятого выводами, и не оказывает никакого полезного индукционного воздействия. Задача дизайнера — минимизировать это значение. V_lead можно рассчитать как:
Из приведенных выше формул очевидно, что для минимизации значения V_lead индуктивность выводов должна быть в несколько раз меньше индуктивности индукционной катушки (L_lead≪L_coil).
Уменьшение индуктивности свинца: На низких частотах, обычно из-за использования катушек с высокой индуктивностью (многооборотные и / или с большим внутренним диаметром), L_lead намного меньше, чем L_coil. Однако, поскольку количество витков и общий размер катушки уменьшается для высокочастотных индукторов, становится важным применять специальные методы для минимизации индуктивности выводов. Ниже приведены два примера для этого.
Концентраторы потока: Когда магнитный материал помещается в окружающую среду, включая магнитные поля, из-за низкого магнитного сопротивления (сопротивления) они имеют тенденцию поглощать линии магнитного потока.Способность поглощать магнитное поле количественно оценивается относительной магнитной проницаемостью. Это значение для воздуха, меди и нержавеющей стали равно единице, но для мягкой стали может доходить до 400, а для железа — до 2000. Магнитные материалы могут сохранять свою магнитную способность до температуры Кюри, после чего их магнитная проницаемость падает до единицы и они больше не будут магнитными.
Концентратор потока — это материал с высокой проницаемостью и низкой электропроводностью, который предназначен для использования в конструкции катушек индукционного нагревателя для увеличения магнитного поля, приложенного к нагревающей нагрузке.На рисунке ниже показано, как размещение концентратора потока в центре блинной катушки будет концентрировать силовые линии магнитного поля на поверхности катушки. Таким образом, материалы, помещенные поверх змеевика для блинов, лучше соединятся и получат максимальный нагрев.
Влияние концентратора потока на плотность тока в индукционной катушке показано на рисунке ниже. Большая часть тока будет сосредоточена на поверхности, не покрытой концентратором флюса.Следовательно, змеевик может быть сконструирован таким образом, что только сторона змеевика, обращенная к нагревательной нагрузке, останется без материалов концентратора. В электромагнетизме это называется щелевым эффектом. Щелевой эффект значительно увеличит эффективность змеевика, и для нагрева потребуется более низкий уровень мощности.
Артикул:
С. Зинн и С. Л. Семятин, «Элементы индукционного нагрева, проектирования, управления и приложений», A S M International, ISBN-13: 9780871703088, 1988
Что такое индукционный нагрев? | Inductoheat Inc
Компании группы
Inductotherm используют электромагнитную индукцию для плавления, нагрева и сварки в различных отраслях промышленности.Но что такое индукция? И чем он отличается от других способов обогрева?
Для типичного инженера индукция — увлекательный метод нагрева. Наблюдение за тем, как кусок металла в катушке становится вишнево-красным за считанные секунды, может удивить тех, кто не знаком с индукционным нагревом. Оборудование для индукционного нагрева требует понимания физики, электромагнетизма, силовой электроники и управления технологическими процессами, но основные концепции, лежащие в основе индукционного нагрева, просты для понимания.
Основы
Обнаружил Майкл Фарадей, индукция начинается с катушки из проводящего материала (например, меди). Когда ток течет через катушку, создается магнитное поле внутри и вокруг катушки. Способность магнитного поля выполнять работу зависит от конструкции катушки, а также от величины тока, протекающего через катушку.

Направление магнитного поля зависит от направления протекания тока, поэтому переменный ток через катушку приведет к изменению направления магнитного поля с той же скоростью, что и частота переменного тока.Переменный ток 60 Гц заставит магнитное поле менять направление 60 раз в секунду. Переменный ток 400 кГц вызовет переключение магнитного поля 400 000 раз в секунду.
Когда проводящий материал, заготовка, помещается в изменяющееся магнитное поле (например, поле, генерируемое переменным током), в заготовке индуцируется напряжение (закон Фарадея). Индуцированное напряжение приведет к потоку электронов: току! Ток, протекающий через заготовку, будет идти в направлении, противоположном току в катушке.Это означает, что мы можем контролировать частоту тока в заготовке, контролируя частоту тока в катушке.
Когда ток течет через среду, движение электронов будет сопротивляться. Это сопротивление проявляется в виде тепла (эффект джоулевого нагрева). Материалы, которые более устойчивы к потоку электронов, будут выделять больше тепла при протекании через них тока, но, безусловно, можно нагревать материалы с высокой проводимостью (например, медь) с помощью индуцированного тока.Это явление критично для индукционного нагрева.
Что нам нужно для индукционного нагрева?
Все это говорит нам о том, что для индукционного нагрева необходимы две основные вещи:
Изменяющееся магнитное поле
Электропроводящий материал, помещенный в магнитное поле
Чем отличается индукционный нагрев от других методов нагрева?
Есть несколько методов нагрева объекта без индукции.Некоторые из наиболее распространенных промышленных практик включают газовые печи, электрические печи и соляные бани. Все эти методы основаны на передаче тепла продукту от источника тепла (горелки, нагревательного элемента, жидкой соли) посредством конвекции и излучения. Когда поверхность продукта нагревается, тепло передается через продукт за счет теплопроводности.
Продукты с индукционным нагревом не используют конвекцию и излучение для доставки тепла к поверхности продукта. Вместо этого тепло генерируется на поверхности продукта за счет протекания тока.Затем тепло от поверхности продукта передается через продукт за счет теплопроводности. Глубина, на которую тепло генерируются непосредственно с помощью индуцированного тока зависит от того, что называется в электрических опорной глубины .
Электрическая опорная глубина сильно зависит от частоты переменного тока, протекающего через заготовку. Более высокая частота ток приведет к мельче электрических эталонной глубины и более низкая частота ток приведет к более глубокой электрическим эталонной глубине .Эта глубина также зависит от электрических и магнитных свойств детали.
Эталонная электрическая глубина высокой и низкой частоты Компании группы
Inductotherm используют преимущества этих физических и электрических явлений, чтобы адаптировать решения для обогрева для конкретных продуктов и приложений. Тщательный контроль мощности, частоты и геометрии змеевика позволяет компаниям группы Inductotherm проектировать оборудование с высоким уровнем управления технологическим процессом и надежностью независимо от области применения.
Индукционная плавка
Для многих процессов плавление — это первый шаг в производстве полезного продукта; индукционная плавка происходит быстро и эффективно. Изменяя геометрию индукционной катушки, индукционные плавильные печи могут удерживать заряды, размер которых варьируется от объема кофейной кружки до сотен тонн расплавленного металла. Кроме того, регулируя частоту и мощность, компании группы Inductotherm могут обрабатывать практически все металлы и материалы, включая, помимо прочего: железо, сталь и сплавы нержавеющей стали, медь и сплавы на ее основе, алюминий и кремний.Индукционное оборудование разрабатывается индивидуально для каждого приложения, чтобы обеспечить его максимальную эффективность.
Основным преимуществом индукционной плавки является индукционное перемешивание. В индукционной печи металлическая шихта плавится или нагревается током, генерируемым электромагнитным полем. Когда металл расплавляется, это поле также заставляет ванну двигаться. Это называется индуктивным перемешиванием. Это постоянное движение естественным образом перемешивает ванну, создавая более однородную смесь, и способствует легированию.Величина перемешивания определяется размером печи, мощностью, подаваемой на металл, частотой электромагнитного поля и типом / количеством металла в печи. При необходимости количество индукционного перемешивания в любой печи можно регулировать для специальных применений.
Индукционная вакуумная плавка
Поскольку индукционный нагрев осуществляется с помощью магнитного поля, заготовка (или нагрузка) может быть физически изолирована от индукционной катушки огнеупором или другой непроводящей средой.Магнитное поле будет проходить через этот материал, чтобы вызвать напряжение в находящейся внутри нагрузке. Это означает, что груз или заготовку можно нагревать в вакууме или в тщательно контролируемой атмосфере. Это позволяет обрабатывать химически активные металлы (Ti, Al), специальные сплавы, кремний, графит и другие чувствительные проводящие материалы.
Индукционный нагрев
В отличие от некоторых методов сжигания, индукционный нагрев точно регулируется независимо от размера партии. Изменение тока, напряжения и частоты через индукционную катушку приводит к точно настроенному инженерному нагреву, идеально подходящему для точных применений, таких как упрочнение, закалка и отпуск, отжиг и другие формы термообработки.Высокий уровень точности важен для таких критически важных приложений, как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, волоконная оптика, соединение боеприпасов, закалка и отпуск пружинной проволоки. Индукционный нагрев хорошо подходит для специальных применений в металлах, включая титан, драгоценные металлы и современные композиты. Точный контроль нагрева, доступный с помощью индукции, не имеет себе равных. Кроме того, при использовании тех же принципов нагрева, что и при нагревании в вакуумных тиглях, индукционный нагрев может осуществляться в атмосфере для непрерывного использования.Например, светлый отжиг трубы и трубы из нержавеющей стали.
Высокочастотная индукционная сварка
Когда индукция осуществляется с использованием высокочастотного (HF) тока, возможна даже сварка. В этом приложении очень малая электрическая опорная глубина , которая может быть достигнута с помощью высокочастотного тока. В этом случае металлическая полоса формируется непрерывно, а затем проходит через набор точно спроектированных валков, единственная цель которых — прижать кромки сформированной полосы друг к другу и создать сварной шов.Непосредственно перед тем, как сформированная полоса достигает комплекта валков, она проходит через индукционную катушку. В этом случае ток течет вниз по геометрической «форме», образованной краями полосы, а не только вокруг внешней стороны сформированного канала. По мере прохождения тока по краям ленты они нагреваются до подходящей температуры сварки (ниже температуры плавления материала). Когда кромки прижимаются друг к другу, весь мусор, оксиды и другие загрязнения вытесняются наружу, что приводит к образованию твердотельного кузнечного шва.
Будущее
С наступлением эпохи высокотехнологичных материалов, альтернативных источников энергии и необходимости расширения возможностей развивающихся стран уникальные возможности индукции предлагают инженерам и конструкторам будущего быстрый, эффективный и точный метод нагрева.
Индукционная катушка
— Энциклопедия

ИНДУКЦИОННАЯ Катушка, электрический прибор, состоящий из двух катушек с проволокой, намотанных одна на другую на сердечнике, состоящем из пучка железных проводов.Одна из этих цепей называется первичной цепью, а другая — вторичной. Если через первичную цепь пропускается переменный или прерывистый непрерывный ток, он создает переменную или прерывистую намагниченность в железном сердечнике, а это, в свою очередь, создает во вторичной цепи вторичный ток, который называется индуцированным током. Для большинства целей требуется индукционная катушка, которая способна подавать во вторичную цепь прерывистые токи очень высокой электродвижущей силы, и для достижения этого результата вторичная цепь должна, как правило, состоять из очень большого количества витков провода.Индукционные катушки используются в физиологических целях, а также в связи с телефонами, но в настоящее время они широко используются в связи с производством высокочастотных электрических токов, для работы с рентгеновскими лучами и беспроводного телеграфирования.
Этот прибор начали разрабатывать вскоре после открытия Фарадеем индуцированных токов в 1831 году и последующих исследований Джозефа Генри, К. Г. Пейджа и У. Стерджена по индукции тока. Н. Дж. Каллан описал в 1836 году конструкцию электромагнита с двумя отдельными изолированными проводами, одним толстым и другим тонким, намотанными на железном сердечнике вместе.Он снабдил первичную цепь этого прибора прерывателем и обнаружил, что, когда первичный ток быстро прерывается, в тонком проводе индуцируется серия вторичных токов с высокой электродвижущей силой и значительной силой. Осетр в 1837 году построил аналогичную катушку и снабдил первичную цепь ртутным прерывателем, управляемым вручную. Различные другие экспериментаторы взялись за конструкцию индукционной катушки, и Г. Х. Баххоффнер сделал предложение использовать железный сердечник, сделанный из пучка тонких железных проводов.Несколько позже Каллан построил очень большую индукционную катушку, содержащую вторичную цепь из очень большой длины провода. К. Г. Пейдж и Дж. Х. Эббот в Соединенных Штатах между 1838 и 1840 годами также построили несколько больших индукционных катушек. Во всех этих случаях первичная цепь была прервана механически сработавшим прерывателем. На европейском континенте изобретение автоматического прерывателя первичной цепи обычно приписывают К. Э. Неффу и П. Вагнеру, но вполне вероятно, что Дж.W. M’Gauley из Дублина независимо изобрел форму отбойного молотка, которая используется сейчас. В этом разрыве намагничивание железного сердечника первичным током заставляется притягивать железный блок, прикрепленный к концу пружины, таким образом, что две платиновые точки разделены и первичная цепь, таким образом, прервана. Лишь в 1853 году Х. Л. Физо добавил к разрыву конденсатор, который значительно улучшил работу змеевика. В 1851 году Х.Д. Рюмкорф (1803-1877), приборостроитель из Парижа, опираясь на весь предыдущий опыт, обратился к проблеме увеличения электродвижущей силы во вторичной цепи, и индукционные катушки с вторичной цепью из длинного тонкого провода имеют обычно, но без необходимости, их называют катушками Рюмкорфа.Рюмкорф, однако, значительно удлинил вторичный контур, использовав в некоторых катушках 5 или 6 м. проволоки. Вторичный провод был изолирован шелком и лаком шеллак, и каждый слой провода отделялся от следующего с помощью лакированного шелка или шеллаковой бумаги; вторичный контур также был тщательно изолирован от первичного контура стеклянной трубкой.
(примечание: Ранняя история Полную историю раннего развития индукционной катушки см. J. A. Fleming, The Alternate Current Transformer, vol.II., гл. i.)
Рюмкорф, снабдив свою катушку автоматическим выключателем молоткового типа и снабдив ее конденсатором, как это было предложено Физо, пришел к современной форме индукционной катушки. JN Hearder в Англии и ES Ritchie в Соединенных Штатах начали строительство больших катушек, последний назвал строительство особенно большой катушки по заказу JP Gassiot в 1858 году. В следующее десятилетие A. Apps уделял большое внимание производству больших катушек. индукционные катушки, построившие одни из самых мощных существующих катушек, и представили важное усовершенствование, заключающееся в создании вторичной цепи из множества плоских катушек провода, изолированных лакированной или парафинированной бумагой.В 1869 году он построил для старого Политехнического института в Лондоне змеевик с вторичным контуром 150 м. в длину. Диаметр проволоки составлял 0,014 дюйма, а вторичная бобина в собранном виде имела внешний диаметр 2 фута и длину 4 фута 10 дюймов. Основная бобина весила 145 фунтов и состояла из 6000 витков медной проволоки 3770 ярдов. длина проволоки составляет 095 дюйма в диаметре. Возбужденная током от 40 больших ячеек Бунзена, эта катушка могла давать вторичные искры длиной 30 дюймов.Впоследствии, в 1876 году, Аппс построил для Уильяма Споттисвуда еще большую катушку, которая сейчас находится во владении Королевского института. Вторичный контур — 280 м. из медной проволоки диаметром около 0,01 дюйма, образующей цилиндр длиной 3,7 дюйма и внешним диаметром 20 дюймов; он был намотан на плоских дисках в большом количестве отдельных секций, общее количество витков составило 341 850 витков. С этой катушкой использовались различные первичные цепи, которые в лучшем случае давали искру 42 дюйма.в длину.
Общее описание способа создания современной индукционной катушки, используемой, например, для беспроводного телеграфирования или рентгеновских аппаратов, следующее: Железный сердечник состоит из пучка мягких железных проводов, вставленных во внутреннюю часть эбонитовой трубки. . На внешней стороне этой трубки намотана первичная цепь, которая обычно состоит из нескольких отдельных проводов, которые можно соединять последовательно или параллельно, если требуется. Над первичной цепью помещена еще одна толстая эбонитовая трубка, толщина стенок которой пропорциональна искрообразовательной мощности вторичной цепи.Первичная катушка должна быть полностью заключена в эбонит, а содержащая ее трубка обычно длиннее вторичной бобины. Второй контур состоит из множества плоских катушек, намотанных между парафинированной или шелушащейся бумагой, как моряк наматывает веревку. Важно, чтобы в этом проводе не было стыков в труднодоступных местах внутри. Лесли Миллер разработал машину для намотки вторичных цепей плоскими секциями без каких-либо стыков в проводе (Патент Великобритании, No.5811, 1903). Катушка, предназначенная для создания искры 10 или 12 дюймов, обычно наматывается таким образом на несколько сотен секций, цель этого режима деления состоит в том, чтобы предотвратить близкое расположение любых двух частей вторичной цепи с большой разницей потенциалов. друг к другу, если только они эффективно не изолированы слоистой или парафинированной бумагой достаточной толщины. Прибытие. Катушка, размер которой очень часто используется для рентгеновских лучей или беспроводного телеграфирования, имеет железный сердечник, сделанный из пучка мягких железных проводов No.22 S.W.G., 2 дюйма в диаметре и 18 дюймов в длину. Первичная обмотка, намотанная на этот сердечник, состоит из № 14 S.W.G. медный провод, изолированный белым шелком, уложенный в три слоя и имеющий сопротивление около половины Ом. Изолирующая эбонитовая трубка для такой катушки не должна быть меньше t дюйма в толщину, и на ней должны быть две эбонитовые щеки, расположенные на расстоянии 14 дюймов друг от друга. Эта трубка поддерживается на двух полых опорах, к которым подводятся концы первичного провода. Вторичная обмотка состоит из No.36 или № 32, покрытый шелком медный провод, и каждая из секций подготавливается путем наматывания в подходящей намоточной машине плоской скрученной проволоки таким образом, чтобы два конца катушки находились снаружи. Катушку не следует наматывать менее чем на сотню секций, и все же лучше будет большее количество. Смежные концы последовательных секций спаяны и изолированы, а вся вторичная обмотка должна быть погружена в парафин. Завершена катушка (рис. 1) покрыта листом эбонита и установлена на основную плату, которая в некоторых случаях, содержит первичный конденсатор внутри него и несет на своей верхней поверхности молотка разрыв.Однако для многих целей лучше отделить конденсатор и разрыв от змеевика. Предполагая, что используется отбойный молоток, он обычно имеет форму приложений. Разрыв первичной цепи осуществляется между двумя контактными штифтами, которые должны быть из массивной платины, и через точки разрыва присоединяется к первичному конденсатору. Он состоит из нескольких листов парафинированной бумаги, помещенных между листами оловянной фольги, причем чередующиеся листы оловянной фольги соединяются вместе (см. Leyden Jab).Этот конденсатор служит для гашения искры прерывания. Если первичный конденсатор не вставлен, дуга или искра, возникающие в точках контакта, продлевают падение магнетизма в сердечнике, а поскольку вторичная электродвижущая сила пропорциональна скорости изменения этого магнетизма, вторичная электродвижущая сила равна значительно снижается из-за наличия дуговых искр в точках контакта. Таким образом, первичный конденсатор служит для увеличения внезапности прерывания первичного тока и, таким образом, значительно увеличивает электродвижущую силу во вторичной цепи.Лорд Рэлей показал ( Phil. Mag., 1901, 581), что если первичный контур прерывается с достаточной внезапностью, как, например, если он разрывается пулей из ружья, то конденсатор не требуется. Во вторичной цепи не течет ток, пока через первичную обмотку проходит устойчивый постоянный ток, но в моменты, когда первичная цепь замыкается и размыкается, во вторичной цепи возникают две электродвижущие силы; они противоположны по направлению, причем напряжение, вызванное разрывом первичной цепи, намного сильнее.Отсюда необходимость в каком-либо автоматическом выключателе, непрерывное действие которого приводит к серии разрядов от одной вторичной клеммы к другой в виде искр.
Молоток работает несколько неравномерно и доставляет немало хлопот при длительном использовании; поэтому были разработаны многие другие формы прерывателей первичной цепи. Они могут быть классифицированы как (1) погружные прерыватели с ручным или моторным приводом, использующие ртутные или платиновые контакты; (2) ртутные прерыватели турбин; (3) электролитические прерыватели.В первом классе стальной или платиновый наконечник, управляемый вручную или с помощью двигателя, периодически погружается в ртуть и таким образом служит для замыкания первичного контура. Для предотвращения окисления ртути искрой и поломки ее необходимо покрыть маслом или спиртом. В некоторых случаях прерывание вызвано непрерывным вращением двигателя, который либо работает с эксцентриком, который приводит в действие плунжер, либо, как в случае с разрывом Маккензи-Дэвидсона, вращением сланцевого диска с металлической шпилькой на поверхности, который, таким образом, периодически погружается в воду. в ртути в сосуде.Лучшим классом прерывателя является ртутный прерыватель турбины. В этом виде вращающегося турбинного насоса ртуть перекачивается из сосуда и разбрызгивается струей на медную пластину. Либо медная пластина, либо струя приводятся в движение двигателем, так что струя по очереди ударяется о пластину и выходит из нее; ртуть и пластина покрыты глубоким слоем спирта или парафинового масла, так что струя погружается в изолирующую жидкость. В недавнем варианте камера, в которой работает струя, заполнена угольным газом.Ток, подаваемый в первичный контур катушки, проходит от ртути в сосуде через струю к медной пластине и, следовательно, периодически прерывается, когда струя не сталкивается с пластиной. Ртутные прерыватели турбин широко используются в связи с большими индукционными катушками, используемыми для беспроводной телеграфии, из-за их регулярного действия и того факта, что количество прерываний в секунду можно легко контролировать, регулируя скорость двигателя, вращающего струю.Но все ртутные перемычки, в которых в качестве изолирующей среды используется парафин или спирт, несколько проблематичны в использовании из-за необходимости периодической очистки от ртути. Впервые на электролитические прерыватели обратил внимание доктор А. Р. Б. Венельт в 1898 г. ( Elektrotechnische Zeitsckrift, 10 января 1899 г.). Он показал, что если большая свинцовая пластина помещается в разбавленную серную кислоту в качестве катода, а толстая платиновая проволока, выступающая на расстояние около одного миллиметра за пределы стеклянной или фарфоровой трубки, в которую она плотно вставлена, используется в качестве анода, например расположение при включении в цепь первичной обмотки привело к быстрой перемежаемости первичного тока.Важно, чтобы платиновый провод был анодом или положительным полюсом. Частоту обрыва Венельта можно регулировать, регулируя степень, до которой платиновая проволока выступает через фарфоровую трубку, а в современных электролитических перерывах используются несколько платиновых анодов. Этот прерыватель может использоваться при любом напряжении от 30 до 250. Прерыватель Колдвелла, модификация прерывателя Венельта, состоит из двух электродов, погруженных в разбавленную серную кислоту, один из которых заключен в стеклянный сосуд с небольшим отверстием. возможность более или менее закрываться конической стеклянной пробкой.Он отличается от разрыва Wehnelt тем, что в нем нет платины, которую нужно изнашивать, и он требует меньшего тока; следовательно, можно получить более точное регулирование катушки по току. Он также может работать как с постоянным, так и с переменным током. Отбойники молота и ртутной турбины могут быть устроены так, чтобы давать прерывания от примерно 10 до примерно 50 или 60 в секунду. Электролитические прерыватели могут работать с более высокой скоростью, а при некоторых условиях могут давать прерывания до тысячи в секунду.Если вторичные выводы индукционных катушек соединить с искровыми шарами, расположенными на небольшом расстоянии друг от друга, то при электролитическом перерыве разряд имеет пламенеподобный характер, напоминающий дугу переменного тока. Таким образом, этот тип прерывания является предпочтительным для работы с рентгеновскими лучами, поскольку он уменьшает мерцание на экране, но его преимущества в случае беспроводного телеграфирования не столь заметны. В прерывателе Гриссона первичная цепь индукционной катушки разделена на две части средним выводом, так что ток, протекающий в этой точке и делящийся поровну между двумя половинами, не намагничивает железо.Эта клемма подключается к одному полюсу батареи, а две другие клеммы поочередно подключаются к противоположному полюсу с помощью вращающегося коммутатора, который (1) пропускает ток через одну половину первичной обмотки, тем самым намагничивая сердечник; (2) пропускает ток через обе половины в противоположных направлениях, аннулируя намагниченность; (3) пропускает ток через вторую половину первичной обмотки, тем самым меняя намагниченность сердечника; и (4) пропускает ток в обеих половинах в противоположных направлениях, таким образом снова аннулируя намагниченность.Поскольку эту серию операций можно выполнять без прерывания большого тока через индуктивную цепь, на коммутаторе не так много искры, и скорость коммутации можно регулировать, чтобы получить наилучшие результаты из-за резонанса между первичной и вторичной обмотками. схемы. Еще одно устройство, созданное Гриссоном, — это прерыватель электролитического конденсатора. Если пластину из алюминия и пластину из углерода или железа поместить в электролит, дающий кислород, этот элемент алюминий-углерод или алюминий-железо может пропускать ток в одном направлении, но не в другом.Ток, протекающий от алюминия к железу, испытывает гораздо большее сопротивление, чем в противоположном направлении, из-за образования пленки гидроксида алюминия на алюминии. Если затем элемент, состоящий из нескольких алюминиевых пластин, чередующихся с железными пластинами или углеродом в щелочном растворе, вставлен в первичный контур индукционной катушки, приложение электродвижущей силы в правильном направлении вызовет переходный ток, протекающий через катушку до тех пор, пока не будет заряжен электролитический конденсатор.С помощью соответствующего коммутатора положение электролитической ячейки может быть изменено на противоположное и создан другой переходный первичный ток. Этот прерывистый поток электричества через первичный контур обеспечивает прерывистое намагничивание сердечника, необходимое для создания вторичной электродвижущей силы. Эта операция коммутации может выполняться без особой искры на коммутаторе, потому что цепь прерывается в то время, когда в ней нет тока. В случае электролитического конденсатора не требуется дополнительный конденсатор из парафинированной бумаги, как в случае молоткового или ртутного прерывателя.
Индукционная катушка для преобразования переменного тока называется трансформатором (q.v.). Один тип высокочастотного трансформатора тока называется колебательным трансформатором или иногда катушкой Тесла. Конструкция такой катушки основана на принципах, отличных от принципов только что описанной катушки.
(РИС. 2. — Устройства для создания высокочастотных токов. T, трансформатор или индукционная катушка. L, индуктивность. Q, Q, дроссельные катушки. P, первичный контур высокочастотной катушки.D, Искровые шары. C, конденсатор. S, вторичная цепь.)
Если вторичные выводы обычной индукционной катушки или трансформатора подключены к паре искровых шариков (рис.2), и если они также подключены к стеклянному пластинчатому конденсатору или лейденской банке обычного типа соединенных последовательно с катушкой из проволоки с низким сопротивлением и несколькими витками, то при каждом разрыве первичной цепи обычной индукционной катушки создается вторичная электродвижущая сила, которая заряжает лейденскую банку, и если искровые шары установлены на На надлежащем расстоянии за этим зарядом следует разряд, состоящий из движения электричества вперед и назад через искровой промежуток, образующий колебательный электрический разряд (см. Электрокинетика).Каждый заряд банки может производить от дюжины до сотни электрических колебаний, которые на самом деле являются кратковременными электрическими токами постепенно уменьшающейся силы. Если цепь из нескольких витков и с низким сопротивлением, через которую происходит этот разряд, перекрывается другой цепью, хорошо изолированной от нее, состоящей из большого количества витков более тонкой проволоки, индуктивное действие между двумя цепями создает во вторичной обмотке меньшую серию электрические колебания более высокого потенциала. Между выводами этой последней названной катушки мы можем затем произвести серию разрядов, каждый из которых состоит в чрезвычайно быстром движении электричества взад и вперед, причем группы колебаний разделены интервалами времени, соответствующими частоте разрыва цепи. первичный контур обычной индукционной катушки, заряжающей лейденскую банку или конденсатор.Эти высокочастотные разряды полностью отличаются по характеру от вторичных разрядов обычной индукционной катушки. Теория показывает, что для получения наилучших результатов первичная цепь колебательного трансформатора должна состоять только из одного толстого витка провода или, самое большее, из нескольких витков.

ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА — это… Что такое ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА?

Смотреть что такое «ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА» в других словарях:

Индукционная катушка — это… Что такое Индукционная катушка?

Устройство

Свойства катушки индуктивности

Характеристики катушки индуктивности

Индуктивность

Сопротивление потерь

Потери в проводах

Потери в диэлектрике

Потери в сердечнике

Потери в экране

Добротность

Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ)

Разновидности катушек индуктивности

Применение катушек индуктивности

Смотри также

Катушки индуктивности, как их применять

Что такое катушка индуктивности и для чего она нужна? | ASUTPP

Как работает катушка индуктивности?

Для чего вы можете использовать их?

Индукционная катушка — Катушка индуктивности — Росиндуктор

Индукционный ток в катушке

Как создать индукционный ток в катушке

Направление индукционного тока в катушке

Замкнутая индукционная катушка

Индукционная катушка — Induction coil

Конструкция и функции

Прерыватель

Конденсатор

Детали конструкции

Ртутные и электролитические прерыватели

История

Смотрите также

дальнейшее чтение

внешняя ссылка

Индукционная катушка что это такое?

Индукционные катушки

| Определение, принцип и конструкция

Индукционная катушка и ее применение в практике инженера-электронщика

Состав индукционной катушки

Что такое индукционная катушка?

Индукционная катушка — основные параметры

Материал сердечника и относительная магнитная проницаемость

Неидеальная катушка

Три типа потерь мощности в индукционных катушках

Заключительные замечания

Применение индукционных катушек в электронике

производителей индукционных катушек | Поставщики индукционных катушек

Индукционная катушка

Змеевики индукционного нагрева — компоненты индукционного нагрева

Элементы индукционного нагрева

Модификация змеевика по заявке

Типы нагревательных змеевиков

Конструкция выводов для индукционных катушек

Что такое индукционный нагрев? | Inductoheat Inc

Основы

Что нам нужно для индукционного нагрева?

Чем отличается индукционный нагрев от других методов нагрева?

Индукционная плавка

Индукционная вакуумная плавка

Индукционный нагрев

Высокочастотная индукционная сварка

Будущее

— Энциклопедия

Читайте также

Что делать, если грудничок не спит днем: советы по налаживанию режима сна

Антигистаминные препараты для новорожденных: лечение и профилактика аллергии у грудничков

Методика «Цветоник» М. Лазарева для музыкального развития детей

Добавить комментарий Отменить ответ