как найти число витков в катушке, формула
Катушка индуктивности является спиральным или винтовым проводником, который преобразовывает энергию электрополя в магнитное поле. Каково более полное определение этого элемента электроцепи, как сделать расчёт катушки индуктивности и что влияет на ее индуктивность? Об этом далее.
Описание устройства
Катушка индуктивности бывает винтовой, спиральной или винтоспиральной, имеющей свернутый изолированный проводник, который обладает значительным показателем индукции при малой емкости с активным сопротивлением. Как следствие, ток протекает через источник тока со значительной инерционностью.
Главный компонент электроцепи
Обратите внимание! Применяется, чтобы подавлять помехи, сглаживать биения, накапливать энергию, ограничивать переменный ток или резонансный/частотно-избирательный контур цепи.
Стоит указать, что ее применение разнообразно. Называется она дросселем, вариометром, соленоидом и токоограничивающим реактором. При этом основные технические характеристики варьируются. Могут отличаться силой тока, сопротивлением потерь, добротностью, емкостью и температурным добротным коэффициентом.
Полное определение из физики
Факторы, влияющие на индукцию
Влияет на индукцию число проводниковых витков, площадь поперечного сечения, длина и материалы. Благодаря увеличению витков повышается индукция и наоборот. Что касается сечения, чем больше источник, тем больше показатель. Также чем больше магнитный вид проницаемости, тем больше индуктивный показатель.
Факторы, влияющие на преобразование энергии в магнитное поле
Расчет
Вычислить число витков, зная конструкцию, можно по формуле нахождения энергии и ее магнитного поля W = LI2/2, где L является индукцией, I — силой тока. Витки находятся из формулы L/d, где d является проводным диаметром. Стоит указать, что есть специальный калькулятор, в который нужно только подставить необходимые параметры. При этом можно определить, однослойный или многослойный проводник.
Схематическое расположение витков в катушке
С сердечником
Стоит отметить, что со стержнем, намоткой, обмоткой индукция вычисляется через замкнутый магнитный поток индуктивных элементов, в то время как без него учитывается поток, который пронизывает только проводник с токовой энергией. Расчитывая индуктивность подобных элементов, необходимо учесть размеры и материал центральной части. Обобщенно можно представить формулу схематично. При этом требуется взять в расчет источник с сопротивлением магнитной цепи, абсолютной магнитной проницаемостью вещества, площадью поперечного сердечникового сечения и длиной средней силовой линии. Зная это, можно посчитать индукцию. Стоит учитывать погрешность. Она будет равна 25%.
Расчет индуктивности катушки с сердечником
Без сердечника
Стоит указать, что без ферритового, геометрического и цилиндрического сердечника с мощным каркасом источник имеет небольшую индукцию, а с ним она повышается. Это связано с тем, что имеется материальная магнитная проницаемость. Форма бывает разная. Есть броневой, стержневой и тороидальный материал.
Обратите внимание! Рассчитать можно, используя метод эллиптических максвелловских интегралов и специальную онлайн программу.
Расчет индуктивности без сердечника
Катушка — незаменимый компонент любой электросети, который имеет вид скрученного или обвивающего элемента с проводником. Влияет на ее индукцию число проводных витков, площадь сечения, длина и материал сердечника. Отыскать количество витков и посчитать индуктивность с сердечником и без него несложно, главное — руководствоваться приведенными выше рекомендациями.
Индуктивность контура, соленоида. Катушка. Параллельное и последовательное подключение
Индуктивность контура — это коэффициент пропорциональности между постоянным током, текущим в заданном замкнутом контуре, и потоком вектора магнитной индукции, создаваемым этим током через поверхность, окружённой этим контуром. Обозначение —
, размерность — Гн (генри). Формульно:Ф
(1)- где
- Ф — поток вектора магнитной индукции,
- — индуктивность контура,
- — сила тока в контуре.
Рис. 1. Соленоид
В большинстве задач данный параметр задан в условии, однако есть одна система, в которой данный параметр является расчётным. Это соленоид (рис. 1). Соленоидом называется провод, согнутый в виде спирали (он же, в принципе, катушка индуктивности). Формульно:
(1)Немного о
— относительной магнитной проницаемости среды. Чаще всего в школьных задачах соленоид пустотелый, т.е. внутри него (витков) воздух, тогда . Иногда в него помещают сердечник, т.е. болванку формой повторяющую внутреннюю геометрию соленоида, тогда и по веществу, из которого состоит сердечник, можно в таблицах найти значение магнитной проницаемости.Для ряда задач существует всё тот же вопрос о параллельном и последовательном соединении индуктивностей. Будем считать, что взаимной индукции нет (т.е. один контур экранирован от второго). Тогда:
- при параллельном подключении:
- где
- — общая индуктивность системы контуров,
- — сумма обратных индуктивностей, входящих в цепь.
В случае двух элементов, соединённых параллельно:
(3)- при последовательном подключении:
- где
- — общая индуктивность системы контуров,
- — сумма индуктивностей, входящих в цепь.
Поделиться ссылкой:
Понравилось это:
Нравится Загрузка…
Расчет параметров катушки | Онлайн калькулятор
Катушка индуктивности представляет собой электрическую сборную конструкцию, которая может изготавливаться в следующих исполнениях:
- В виде намотанной на каркас обмотки из провода определенного диаметра.
- Как витая бескаркасная спираль, предварительно сформированная на твердой основе, а затем снятая с нее.
- Катушка, намотанная многослойным проводом в специальной матерчатой изоляции.
Особенностью этого электротехнического компонента является наличие у него значительной по величине индуктивности при относительно малой емкостной составляющей и низком активном сопротивлении. Это приводит к тому, что при протекании переменного тока она проявляет себя как элемент, обладающий большой инерционностью.
Обратите внимание: Благодаря этой особенности катушки текущий по ней ток отстает от приложенного напряжения на определенный угол (90 градусов). У профессионалов это явление получило название «отставание по фазе».
Для того, чтобы получить точные значения индуктивности катушки заданной формы, следует ввести ее основные параметры в онлайн-калькулятор. В нем автоматически рассчитывается такой важный показатель, как число витков в данном изделии. После ввода данных в специальную форму вы мгновенно получите искомое значение.
Наш онлайн-калькулятор производит автоматизированный расчет значений катушки индуктивности без сердечника с использованием метода эллиптических интегралов Максвелла. Калькулятор предусматривает расчет значений как однослойных обмоток, так и многослойных.
А вот формула индуктивности:
где,
- L – индуктивность;
- D – диаметр витка;
- N – число витков;
- h – длина намотки;
- g – количество слоев
Преимущества расчета значений параметров катушки с помощью онлайн-калькулятора очевиден.
( 2 оценки, среднее 3 из 5 )
Понравилась статья? Поделись с друзьями:
Coil32 — Одиночный круглый виток
- Подробности
- Просмотров: 9155
Расчет индуктивности одиночного круглого витка
Индуктивность, реализованная в виде простой петли провода, другими словами в виде одного витка, чаще всего применяется в диапазоне метровых волн. Ввиду отсутствия эффекта близости, имеет довольно высокую добротность, зависящую от диаметра провода и небольшую собственную емкость.
Одновитковую петлю можно рассчитывать численными методами по уравнению Д.К.Максвелла:
где:
- E(k) — полный эллиптический интеграл первого рода
- K(k) — полный эллиптический интеграл второго рода
- r = D/2 — радиус петли (м)
- a = d/2 — радиус поперечного сечения провода, половина диаметра (м)
, а параметр k рассчитывается следующим образом:
Однако в программе Coil32 расчет катушки ведется по простой эмпирической формуле, которую впервые вывел в 1946 году F.W.Grover. Применять более сложные алгоритмы расчета в этом случае не имеет смысла, т.к. точность расчета вполне достаточна для практических целей, при D/d > 5 около 1%. Численный алгоритм расчета в программе основан на методе последовательных приближений, до достижения заданной индуктивности. При расчете по заданной индуктивности максимально возможный диаметр петли принят за 10 м. Если при расчете получается бóльшая величина, программа выдает сообщение: «Катушка не может быть реализована». В таком случае необходимо выбрать другую форму катушки, например — однослойную.
Формула расчета:
- L— индуктивность (мкГн)
- D— диаметр витка (мм)
- d— диаметр провода (мм)
Диаметр петли считается от центра до центра провода.
Вперед…
Добавить комментарий