什么是互感及其原理

1831年,迈克尔·法拉第解释了电磁感应科学。电感一词是指导体对流过它的电流产生反电动势的能力。根据法拉第的感应定律,产生了电动势(EMF)或电压售票员由于磁场的变化通过电路。这个过程称为电磁感应。感应电压与电流的变化率成反比。这被称为楞次定律,感应电压被称为反电动势。电感分为两种类型。它们是:自感和互感。这篇文章是关于两个线圈或导体的互感。


什么是互感?

定义:两个线圈的互感被定义为由于一个线圈中的磁场对抗另一个线圈中电流和电压的变化而产生的电动势。这意味着两个线圈由于内部的变化而被磁连接在一起通量。一个线圈的磁场或磁通量与另一个线圈相连接。用M表示。

由于磁通量的变化,流过一个线圈的电流会感应到另一个线圈的电压。两个线圈连接的磁通量与互感和电流的变化成正比。

互感理论

它的理论非常简单,可以通过使用两个或多个线圈来理解。它是由18世纪的美国科学家约瑟夫·亨利描述的。它指的是电路中使用的线圈或导体的特性之一。房地产电感是,如果一个线圈中的电流随时间变化,则电动势将感应到另一个线圈。

Oliver Heaviside在1886年引入了电感这个术语。互感的特性是许多人的工作原理电器元件和磁场一起运动。例如,互感器就是互感的一个基本例子。

互感的主要缺点是,一个线圈的电感泄漏可以中断使用电磁感应的另一个线圈的操作。为了减少泄漏,需要电屏蔽

电路中两个线圈的位置决定了连接其中一个线圈和另一个线圈的互感量。

PCBWay

互感系数公式

两个线圈的计算公式为

M =(0μμr。N1。N2。) / L

式中,μ0=自由空间渗透率= 4π10-2


软铁芯的磁导率

N1=线圈1的匝数

N2=线圈2的匝数

A=横截面积,单位为m2

L =线圈的长度,单位为米

互感单位

互感单位为kg。米2授予了-2.一个-2

电感量以每秒1安培的电流变化率产生1伏特的电压。

互感的国际标准单位是亨利。它摘自美国科学家约瑟夫·亨利,他解释了两个线圈的现象。

互感的量纲

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

考虑两个线圈之间的总电感为L,因为M =√(L1L2) = L

这个量纲可以定义为电位差与电流变化率的比值。它被给出为

因为M =√L1L2 = L

L =€/ (dI / dt)

其中€=诱导电动势=所做的功/电荷对时间= m2.T -2/它= m.l2.T-3。我-1或€= m.l-2.条t - 3。一个-1(因为I = A)

电感,

ϕ=李

L = φ / a =(b. L . n2) /

其中B =磁场=(MLT-2) / LT-1在=太-2一个-1

磁通量φ = BL2=太-2l2一个-1

代入B,其中ϕ大于公式L

L = MT -2l2.一个-2

当L1和L2相同时,互感的尺寸为

M = l /(t -2l2.一个-2

M = LT2l2.一个-2

推导

按照流程得到互感推导

一个线圈中感应的电动势与另一个线圈中电流变化率的比值称为互感。

考虑如下图所示的两个线圈L1和L2。

两个线圈
两个线圈

当L1中的电流随时间变化时,磁场也随时间变化,改变了与第二线圈L2相连的磁通量。由于磁通量的变化,在第一个线圈L1中感应到一个电动势。

而且,第一个线圈中电流的变化率在第二个线圈中产生电动势。因此,在L1和L2两个线圈中产生了电动势。

这是

M (dI1 / dt)

M =€/ (dI1 / dt)…情商1

如果€= 1伏特,dI1 / dt = 1安培,则

亨利

同时,

一个线圈中电流的变化率产生了第一线圈中的磁通量,并与第二线圈相关联。然后根据法拉第电磁感应定律(感应电压与连接的磁通量变化率成正比),在第二个线圈中,感应电动势为

M / (dI1 / dt) = d (MI1) / dt... ..情商2

€= N2 (dϕ12 / dt) = d (N2ϕ12) / dt

通过等式2和3

MI1 = N2ϕ12

M= (n2的ϕ12) / I1

M =互感

互感电动势

N2 =第一线圈L1的匝数

I1 =第一线圈的电流

ϕ12 =两个线圈连接的磁通量。

两个线圈之间的互感取决于第二线圈或相邻线圈的匝数和横截面的面积

两个线圈之间的距离。

由磁通量变化率在第一个线圈中感应到的电动势为:

E = -M12 (dI1 / dt)

负号表示在感应到电动势时第一个线圈中电流变化率的反向。

两个线圈的互感

两个线圈的互感可以通过把它们放在软铁芯上或增加两个线圈的匝数来增加。当两个线圈紧密地缠绕在软铁芯上时,它们之间存在单位耦合。通量的泄漏会很小。

如果两个线圈之间的距离较短,则第一个线圈产生的磁通量与第二个线圈的所有匝数相互作用,从而产生较大的电动势和互感。

两个线圈的互感
两个线圈的互感

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

两个线圈彼此远离
两个线圈彼此远离

因此,这个值主要取决于软铁芯上的两个线圈的位置和间距。如图所示,两个线圈紧紧地缠绕在软铁芯的顶部。

线圈缠绕紧密
线圈缠绕紧密

第一个线圈中电流的变化产生一个磁场,使磁力线通过第二个线圈,用来计算互感。

两个线圈的互感为

M12 = (n2的ϕ12) / i1

M21= (n1的ϕ21) / i2

其中M12=第一线圈对第二线圈的互感

M21=第二线圈对第一线圈的互感

N2=第二个线圈的匝数

N1=第一个线圈匝数

I1=绕第一线圈流动的电流

绕第二线圈流动的电流。

如果L1和L2连接的磁通与它们周围流过的电流相同,则第一个线圈对第二个线圈的互感为M21

两个线圈的互感可定义为M12= M21 = M

所以,两个线圈主要取决于大小、匝数、位置和两个线圈之间的间距。

第一个线圈的自感为

L1 =(μ0。μr.N12L。)/

第二个线圈的自感系数为

L2 =(μμr.n. 02L。)/

将上述两个公式交叉相乘

则两个线圈之间存在的互感为

2= L1。L2

亨利M =√(L1.L2)

由上式可知磁通量为0

L1和L2之间100%磁耦合

耦合系数

两个线圈连接的磁通量占两个线圈之间总磁通量的比例称为耦合系数,用k表示。耦合系数定义为开路与实际电压比的比值以及两个线圈中获得的磁通量的比值。因为一个线圈的磁通量与另一个线圈相连。

耦合系数是电感器的电感值。若耦合系数k = 1,则两个线圈耦合紧密。所以,一个线圈的所有磁通量线切断了另一个线圈的所有匝数。因此互感是两个线圈的单个电感的几何平均值。
如果两个线圈的电感相同(L1=L2),则两个线圈之间的互感等于一个线圈的电感。这意味着,

M =√(L1。L2) = L

其中L =单个线圈的电感。

线圈间耦合系数

线圈之间的耦合系数可以表示为0和1

如果耦合系数为1,则线圈之间没有感应耦合。

如果耦合系数为0,则线圈之间存在最大或全电感耦合。

感应耦合用0和1表示,而不是用百分比表示。

例如,如果k= 1,那么两个线圈是完美耦合的

如果k>0.5,则两个线圈紧密耦合

如果k<0.5,则两个线圈松散耦合。

为求两个线圈之间的耦合系数,需要应用以下公式:

K = m /√(l1。L2)

M = k.√(L1。L2)

L1=第一个线圈的电感

L2=第二线圈的电感

M =互感

K =耦合系数

应用程序

互感的应用是谁,

  • 变压器
  • 电动马达
  • 发电机
  • 其他利用磁场工作的电子设备。
  • 用于涡流计算
  • 数字信号处理

因此,这是关于互感概述-定义、公式、单位、推导、耦合因子、系数耦合及应用。有一个问题要问你,两个线圈之间的互感有什么缺点?

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