Qu'entendez-vous par le mot « bobine » ? Eh bien... c'est probablement une sorte de « figue » sur laquelle des fils, du fil de pêche, de la corde, peu importe ! La bobine d'induction est exactement la même chose, mais au lieu d'un fil, d'une ligne de pêche ou autre, une bobine ordinaire y est enroulée. fil de cuivre En isolement.

L'isolation peut être réalisée en vernis transparent, en isolant PVC ou même en tissu. L'astuce ici est que même si les fils de l'inducteur sont très proches les uns des autres, ils restent isolés les uns des autres. Si vous enroulez des bobines d'inductance de vos propres mains, ne pensez en aucun cas à utiliser du fil de cuivre nu ordinaire !

Inductance

Tout inducteur a inductance. L'inductance de la bobine est mesurée en Henri(Gn), indiqué par une lettre L et est mesuré à l'aide d'un compteur LC.

Qu’est-ce que l’inductance ? Si tu passes à travers le fil électricité, alors il va créer un champ magnétique autour de lui :

Où

B — champ magnétique, Wb

JE-

Prenons ce fil, enroulons-le en spirale et appliquons une tension à ses extrémités.

Et nous obtiendrons cette image avec magnétique les lignes électriques:

En gros, plus il y a de lignes champ magnétique traverser la surface de ce solénoïde, dans notre cas la surface du cylindre, plus le flux magnétique sera grand (F). Puisqu'un courant électrique circule à travers la bobine, cela signifie qu'un courant avec l'intensité du courant la traverse. (JE), et le coefficient entre le flux magnétique et l'intensité du courant est appelé inductance et est calculé par la formule :

D'un point de vue scientifique, l'inductance est la capacité d'extraire de l'énergie d'une source de courant électrique et de la stocker sous forme de champ magnétique. Si le courant dans la bobine augmente, le champ magnétique autour de la bobine se dilate et si le courant diminue, le champ magnétique se contracte.

Auto-induction

L'inducteur possède également une propriété très intéressante. Lorsqu’une tension constante est appliquée à la bobine, une tension opposée apparaît dans la bobine pendant une courte période.

Cette tension opposée est appelée FEM auto-induite. Cela dépend de la valeur de l'inductance de la bobine. Par conséquent, au moment où la tension est appliquée à la bobine, le courant change progressivement sa valeur de 0 à une certaine valeur en une fraction de seconde, car la tension, au moment où le courant électrique est appliqué, change également sa valeur de zéro à une valeur stable. D'après la loi d'Ohm :

Où

je- intensité du courant dans la bobine, A

U— tension dans la bobine, V

R.— résistance de la bobine, Ohm

Comme le montre la formule, la tension passe de zéro à la tension fournie à la bobine, donc le courant passera également de zéro à une certaine valeur. La résistance de la bobine pour le courant continu est également constante.

Et le deuxième phénomène dans l'inducteur est que si nous ouvrons le circuit entre l'inducteur et la source de courant, alors notre force électromotrice d'auto-induction sera ajoutée à la tension que nous avons déjà appliquée à la bobine.

Autrement dit, dès que nous coupons le circuit, la tension sur la bobine à ce moment-là peut être plusieurs fois supérieure à ce qu'elle était avant la coupure du circuit, et l'intensité du courant dans le circuit de la bobine diminuera doucement, puisque l'auto-induction emf maintiendra la tension décroissante.

Tirons les premières conclusions sur le fonctionnement de l'inducteur lorsqu'un courant continu lui est fourni. Lorsque le courant électrique est fourni à la bobine, l'intensité du courant augmente progressivement et lorsque le courant électrique est retiré de la bobine, l'intensité du courant diminue progressivement jusqu'à zéro. En bref, l’intensité du courant dans la bobine ne peut pas changer instantanément.

Types d'inducteurs

Les inducteurs sont divisés principalement en deux classes : avec noyau magnétique et non magnétique. Ci-dessous sur la photo se trouve une bobine avec un noyau non magnétique.

Mais où est son noyau ? L'air est un noyau non magnétique :-). De telles bobines peuvent également être enroulées sur un tube de papier cylindrique. Des bobines d'inductance avec un noyau non magnétique sont utilisées lorsque l'inductance ne dépasse pas 5 millihenry.

Et voici les inducteurs avec un noyau :

Des noyaux constitués de ferrite et de plaques de fer sont principalement utilisés. Les noyaux augmentent considérablement l'inductance des bobines. Les noyaux en forme d'anneau (toroïdal) permettent d'obtenir une inductance plus élevée que de simples noyaux de cylindre.

Pour les bobines à inductance moyenne, des noyaux de ferrite sont utilisés :

Les bobines à inductance élevée sont fabriquées comme un transformateur avec un noyau de fer, mais avec un seul enroulement, contrairement à un transformateur.

Étrangleurs

Il existe également un type spécial d'inducteur. Ce sont les soi-disant. Une self est un inducteur dont le rôle est de créer une grande résistance dans le circuit pour courant alternatif pour supprimer les courants à haute fréquence.

DC passe par l'accélérateur sans problème. Vous pouvez lire pourquoi cela se produit dans cet article. En règle générale, les selfs sont connectées dans les circuits d'alimentation des appareils amplificateurs. Les selfs sont conçues pour protéger les alimentations des signaux haute fréquence (signaux RF). Aux basses fréquences (BF), ils sont utilisés dans les circuits d'alimentation et comportent généralement des noyaux en métal ou en ferrite. Ci-dessous sur la photo se trouvent les selfs de puissance :

Il existe également un autre type spécial de starters: celui-ci. Il se compose de deux inducteurs à contre-bobinage. Grâce au contre-enroulement et à l'induction mutuelle, il est plus efficace. Les selfs doubles sont largement utilisées comme filtres d'entrée pour les alimentations, ainsi que dans la technologie audio.

Expériences avec une bobine

De quels facteurs dépend l’inductance de la bobine ? Faisons quelques expériences. J'ai enroulé une bobine avec un noyau non magnétique. Son inductance est si petite que le compteur LC m'affiche zéro.

Possède un noyau de ferrite

Je commence à insérer la bobine dans le noyau jusqu'au bord

Le compteur LC indique 21 microhenry.

J'insère la bobine au milieu de la ferrite

35 microhenry. Déjà mieux.

Je continue d'insérer la bobine sur le bord droit de la ferrite

20 microhenry. Nous concluons La plus grande inductance sur une ferrite cylindrique se trouve en son milieu. Par conséquent, si vous enroulez sur un cylindre, essayez d’enrouler au milieu de la ferrite. Cette propriété est utilisée pour changement en douceur inductance dans les inductances variables :

Où

1 est le cadre de la bobine

2 - ce sont les tours de la bobine

3 - noyau, qui a une rainure sur le dessus pour un petit tournevis. En vissant ou dévissant le noyau, on modifie ainsi l'inductance de la bobine.

L'inductance est devenue près de 50 microhenry !

Essayons de redresser les virages tout au long de la ferrite

13 microhenry. Nous concluons: Pour une inductance maximale, la bobine doit être enroulée « tour à tour ».

Réduisons de moitié les tours de bobine. Il y avait 24 orbites, maintenant il y en a 12.

Très faible inductance. J'ai réduit le nombre de tours de 2 fois, l'inductance a diminué de 10 fois. Conclusion : plus le nombre de tours est faible, plus l'inductance est faible et vice versa. L'inductance ne change pas linéairement d'un tour à l'autre.

Expérimentons avec un anneau de ferrite.

Nous mesurons l'inductance

15 microhenry

Éloignons les bobines les unes des autres

Mesurons à nouveau

Hmm, également 15 microhenry. Nous concluons: La distance d'un tour à l'autre ne joue aucun rôle dans un inducteur toroïdal.

Faisons plus de tours. Il y avait 3 tours, maintenant il y en a 9.

Nous mesurons

Ouah! Augmentation du nombre de tours de 3 fois et de l'inductance de 12 fois ! Conclusion: L'inductance ne change pas linéairement d'un tour à l'autre.

Si vous en croyez les formules de calcul des inductances, l'inductance dépend des « tours au carré ». Je ne publierai pas ces formules ici, car je n’en vois pas l’utilité. Je dirai seulement que l'inductance dépend également de paramètres tels que le noyau (de quel matériau il est fait), la section transversale du noyau et la longueur de la bobine.

Désignation sur les schémas

Connexion série et parallèle des bobines

À connexion série inductances, leur inductance totale sera égale à la somme des inductances.

Et quand connexion parallèle on obtient ceci :

Lors de la connexion des inductances, les opérations suivantes doivent être effectuées : La règle est qu’ils doivent être spatialement espacés sur le plateau. En effet, s'ils sont proches les uns des autres, leurs champs magnétiques s'influenceront mutuellement et donc les lectures des inductances seront incorrectes. Ne placez pas deux bobines toroïdales ou plus sur un axe de fer. Cela peut entraîner des lectures d'inductance totale incorrectes.

Résumé

L'inductance joue un rôle très important en électronique, notamment dans les équipements émetteurs-récepteurs. Différents types d'équipements radio électroniques sont également construits sur des bobines d'inductance et, en génie électrique, ils sont également utilisés comme limiteur de surtension.

Les gars de Welding Iron ont réalisé une très bonne vidéo sur un inducteur. Je recommande vivement de regarder :

Inducteur - une bobine à vis, en spirale ou hélicoïdale constituée d'un conducteur isolé enroulé, qui présente une inductance importante avec une capacité relativement faible et une faible résistance active. De ce fait, lorsqu'un courant électrique alternatif circule dans la bobine, on observe son inertie importante.

Pour augmenter l'inductance, des noyaux en matériaux ferromagnétiques sont utilisés : acier électrique, permalloy, fluxtrol, fer carbonyle, ferrites. Les noyaux sont également utilisés pour modifier l'inductance des bobines dans de petites limites.

Il existe également des bobines dont les conducteurs sont implémentés sur un circuit imprimé.

Inducteur dans un circuit électrique, il conduit bien le courant continu et résiste en même temps au courant alternatif, car lorsque le courant change dans la bobine, une force électromotrice auto-inductive apparaît, empêchant ce changement.

Le paramètre principal de l'inducteur est son inductance, qui détermine le type de flux de champ magnétique que la bobine créera lorsqu'un courant de 1 ampère la traversera. Les valeurs typiques des inductances de bobine vont des dixièmes de µH à des dizaines de H.

Pertes de fil causé par trois raisons:

· Les fils de bobinage ont une résistance ohmique (active).

· La résistance du fil de bobinage augmente avec l'augmentation de la fréquence, ce qui est dû à l'effet cutané. L'essence de l'effet est le déplacement du courant dans les couches superficielles du fil. En conséquence, la section utile du conducteur diminue et la résistance augmente.

· Dans les fils d'un enroulement torsadé en spirale, se manifeste l'effet de proximité, dont l'essence est le déplacement du courant sous l'influence de courants de Foucault et d'un champ magnétique vers la périphérie de l'enroulement. En conséquence, la section transversale traversée par le courant prend la forme d'un croissant, ce qui entraîne une augmentation supplémentaire de la résistance du fil.

Pertes diélectriques (isolation des fils et cadre de bobine) peuvent être classés en deux catégories :

· Pertes du diélectrique d'un condensateur entre spires (fuite entre spires et autres pertes caractéristiques des diélectriques des condensateurs).

· Pertes dues aux propriétés magnétiques du diélectrique (ces pertes sont similaires aux pertes dans le noyau).

En général, vous pouvez voir que pour les bobines modernes usage général les pertes dans le diélectrique sont le plus souvent négligeables.

Perte de base se composent de pertes par courants de Foucault, de pertes par hystérésis et de pertes initiales.

Pertes par courants de Foucault . Le courant circulant à travers un conducteur induit une force électromotrice dans les conducteurs environnants, tels que le noyau, l'écran et les fils des spires adjacentes. Les courants de Foucault qui en résultent deviennent source de pertes dues à la résistance des conducteurs.

Types d'inducteurs

Inductances de boucle . Ces bobines sont utilisées conjointement avec des condensateurs pour produire des circuits résonants. Ils doivent avoir un facteur de stabilité, de précision et de qualité élevé.

Bobines. De telles bobines sont utilisées pour assurer un couplage inductif entre des circuits individuels et des cascades. Cette connexion permet de séparer les circuits de base et collecteurs, etc., par courant continu. De telles bobines ne sont pas soumises à des exigences strictes en termes de facteur de qualité et de précision, elles sont donc constituées d'un fil fin sous la forme de deux enroulements de petites dimensions. . Les principaux paramètres de ces bobines sont l'inductance et le coefficient de couplage.

Variomètres.Ce sont des bobines dont l'inductance peut être modifiée pendant le fonctionnement pour ajuster circuits oscillatoires. Ils sont constitués de deux bobines connectées en série. L'une des bobines est fixe (stator), l'autre est située à l'intérieur de la première et tourne (rotor). Lorsque la position du rotor par rapport au stator change, la valeur de l'inductance mutuelle change et, par conséquent, l'inductance du variomètre. Un tel système vous permet de modifier l'inductance de 4 à 5 fois. Dans les ferrovariomètres, l'inductance est modifiée en déplaçant le noyau ferromagnétique.

Étrangleurs . Ce sont des inducteurs à haute résistance au courant alternatif et faible résistance au courant continu. Ils sont utilisés dans les circuits d'alimentation des appareils d'ingénierie radio comme élément filtrant. Pour les réseaux d'alimentation électrique avec des fréquences de 50 à 60 Hz, ils sont réalisés sur des noyaux en acier de transformateur. Pour plus hautes fréquences Des noyaux en permalloy ou en ferrite sont également utilisés. Un type spécial de selfs sont les barils de ferrite (perles) antibruit sur les fils.

Double manette des gaz deux inducteurs à contre-bobinage utilisés dans les filtres de puissance. Grâce au contre-enroulement et à l'induction mutuelle, ils sont plus efficaces pour filtrer les interférences de mode commun de mêmes dimensions. Les selfs doubles sont largement utilisées comme filtres d'entrée pour les alimentations ; dans les filtres de signaux différentiels lignes numériques, ainsi qu'en technologie du son. Ceux. sont conçus à la fois pour protéger les alimentations contre les signaux haute fréquence induits et pour éviter de boucher le réseau d'alimentation par des interférences électromagnétiques. Aux basses fréquences, il est utilisé dans les filtres d'alimentation et possède généralement un noyau ferromagnétique (acier pour transformateur) ou en ferrite.

Application des inducteurs

· Les inductances (ainsi que les condensateurs et/ou les résistances) sont utilisées pour construire divers circuits aux propriétés dépendant de la fréquence, en particulier des filtres, des circuits retour, circuits oscillatoires, etc.

· Les inductances sont utilisées dans les régulateurs à découpage comme élément qui stocke l'énergie et convertit les niveaux de tension.

· Deux ou plusieurs bobines couplées inductivement forment un transformateur.

· Une inductance alimentée par un courant pulsé provenant d'un interrupteur à transistor est parfois utilisée comme source haute tension faible puissance dans les circuits à faible courant, lorsque la création d'une tension d'alimentation élevée séparée dans l'alimentation électrique est impossible ou économiquement peu pratique. Dans ce cas, des surtensions élevées apparaissent sur la bobine en raison de l'auto-induction, qui peut être utilisée dans le circuit, par exemple en redressant et en lissant.

· Les bobines sont également utilisées comme électro-aimants.

· Les bobines sont utilisées comme source d’énergie pour exciter le plasma à couplage inductif.

· Pour les communications radio - émission et réception d'ondes électromagnétiques (antenne magnétique, antenne annulaire).

o Antenne cadre

oDDRR

o Boucle d'induction

· Pour chauffer des matériaux électriquement conducteurs dans des fours à induction.

· En tant que capteur de déplacement : la modification de l'inductance de la bobine peut être modifiée sur une large plage en déplaçant (en retirant) le noyau.

· L'inducteur est utilisé dans les capteurs de champ magnétique inductif. Les magnétomètres à induction ont été développés et largement utilisés pendant la Seconde Guerre mondiale.

Méthodes de bobinage efficaces développées dans notre entreprise :

Vous permet de supprimer les restrictions sur les plages de tensions, de courants et de températures appliqués. Réduisez la section des fils, le coût et le poids des bobines dans les mêmes conditions de fonctionnement. Ou ils vous permettent d'augmenter les tensions, les courants et les températures de fonctionnement avec la même section de fil.

Nos nombreuses années de recherche ont montré que la méthode de refroidissement la plus efficace est l’air. Application types supplémentaires l'isolation est parfois indésirable et dégrade les propriétés des bobinages. Au lieu de l'isolation, nous utilisons la division du bobinage en sections. Nous nous efforçons d'augmenter la zone de contact du fil avec flux puissants air.

1. Enroulement divisé.

La meilleure alternative à une isolation supplémentaire. L'enroulement est divisé en un nombre quelconque de sections connectées en série. Le potentiel entre les sections est divisé par le nombre de sections. Le potentiel entre les couches est divisé par le nombre de sections multiplié par le nombre de couches. Le potentiel entre les spires adjacentes d'une couche est divisé par le nombre de sections multiplié par le nombre de couches et le nombre de spires dans la couche. Ainsi, toute tension de claquage dangereuse peut être réduite aux paramètres de protection électrique d'un fil émaillé ordinaire sans recourir à des mesures d'isolation électrique spéciales. Plus il y a de sections séparées, mieux le refroidissement peut être organisé.

2. Enroulement sans contact.

Les tours du bobinage sont suspendus dans les airs sur des haubans spéciaux. Ils n'ont aucun contact mécanique, électrique ou thermique avec d'autres matériaux de bobine, ni avec le cadre, ni avec le boîtier, ni avec l'isolation électrique. Le plus efficace refroidissement par air, isolation thermique et électrique.

3. Corps en forme d'escargot.

Nous considérons le refroidissement par air comme le moyen le plus efficace de refroidir les enroulements. L'utilisation d'un tel boîtier avec des ventilateurs et des caractéristiques aérodynamiques calculées offre des avantages significatifs.

4. Enroulement pleine onde.

Tout ce qui est nouveau est bien oublié. La division du bobinage en deux bras et sa connexion via un pont de diodes entraînent une commutation alternée des bras à la fréquence du secteur. Durant un demi-cycle, une épaule travaille, l’autre se repose. Cela permet l'utilisation d'enroulements de section plus petite. Le bobinage pleine onde est particulièrement pertinent lorsqu'il est nécessaire de placer un bobinage très puissant avec un fil si épais dans un petit espace qu'il est impossible de le plier aux angles requis sans dommage. Ou bien l'industrie ne produit pas de pneus aussi épais, et vous pouvez donc passer à une section plus petite.

5. Enroulement du tuyau.

Pour les travaux à des températures particulièrement élevées conditions de température. Le fil utilisé est un tuyau en cuivre, du fluide calorigène, des pompes, des échangeurs de chaleur, des générateurs frigorifiques et des réservoirs.

6. Remplissage de composés avec des impuretés à base de nitrure de bore et autres pour augmenter la conductivité thermique du composé. Ou un étirement résistant aux vibrations grâce à des plaques techniques spéciales. Il est utilisé dans des modes de fonctionnement complexes à impact vibratoire.

Nos spécialistes développeront le plus méthode efficace des solutions à vos problèmes. Nous serons heureux de coopérer avec vous.

Nous attendons vos commandes.

Ainsi, la tension aux bornes de l'inductance change selon une loi périodique d'amplitude , mais les fluctuations de tension aux bornes de l'inductance sont en avance sur les fluctuations de courant en phase de . Les dépendances temporelles du courant et de la tension aux bornes de l'inductance sont représentées sur la figure. 7.5.

La raison physique de l'apparition d'une différence de phase entre le courant et la tension aux bornes de l'inductance est la suivante. Au fur et à mesure que le courant augmente dans l'inducteur, un courant induit apparaît, qui dans ce cas sera dirigé, selon la règle de Lenz, vers le courant principal. Par conséquent, le changement de courant sera déphasé par rapport au changement de tension. En comparant l'expression de la loi de c Ohm, on voit que la quantité joue le rôle de résistance. C'est ce qu'on appelle communément la réactance inductive. La réactance inductive dépend de la fréquence, donc à hautes fréquences, même de petites inductances peuvent présenter de grandes résistances aux courants alternatifs. Pour le courant continu, l’inductance n’est pas une résistance.

Dans le diagramme vectoriel (Fig. 7.6), le vecteur correspondant aux fluctuations de tension aux bornes de l'inductance tourne par rapport à l'axe du courant, sa longueur est égale à l'amplitude.

La réactance inductive est utilisée pour construire des selfs, qui sont des bobines de fil insérées dans un circuit à courant alternatif. L'introduction de selfs permet de réguler l'intensité du courant, sans pertes d'énergie supplémentaires liées au dégagement de chaleur selon la loi Joule-Lenz.

Explication

Si l'utilisation d'éléments de mathématiques supérieures lors de l'étude de cette section pose des difficultés, vous pouvez utiliser des idées sur de petits incréments de variables

Dans le cas considéré, a. La tension appliquée est exactement équilibrée par la force électromotrice d’auto-induction. Si le courant dans le circuit est , alors la chute de tension aux bornes de l'inductance est égale à . La variation de l'intensité du courant sur un court intervalle de temps est égale à

Puisque le temps presse, , ainsi, . De là, nous obtenons cela . La tension aux bornes de l'inductance sera égale à

Ainsi, nous arrivons au même résultat : la tension aux bornes de l'inductance change selon une loi périodique d'amplitude , mais les fluctuations de tension aux bornes de l'inductance sont en avance sur les fluctuations de courant de .

Chaîne avec capacité

Considérons un circuit à courant alternatif dans lequel se trouve une section contenant un condensateur avec une capacité (Fig. 7.7) ; l'inductance et la résistance peuvent être négligées. La présence d’un condensateur dans le circuit empêche le courant continu de le traverser. Dans ce cas, la différence de potentiel sur les plaques du condensateur compense complètement force électromotrice. Cependant, un courant alternatif peut exister dans un tel circuit, puisque la charge sur les plaques change avec le temps. Chute de tension aux bornes du condensateur. Si , alors la charge sur les plaques du condensateur sera égale à . Dans cette formule, cela signifie une charge constante du condensateur, non associée aux fluctuations de courant. Nous le considérerons égal à zéro. Ainsi, la tension aux plaques du condensateur sera égale à :

,

où est l'amplitude des fluctuations de tension.

D'une comparaison avec la loi d'Ohm, il ressort clairement que la grandeur joue le rôle de résistance, on l'appelle habituellement capacité réactive. Comme la résistance ohmique, la capacité en unités SI est exprimée en ohms. Veuillez noter que la formule établit une relation entre les valeurs maximales de courant et de tension. Cependant, elle ne peut pas être considérée comme une relation entre les valeurs instantanées du courant et de la tension, comme dans le cas de la loi d'Ohm pour le courant continu, car il existe une différence de phase entre la tension et le courant et leurs valeurs maximales ne le sont pas. réalisés simultanément.

La formule est facile à tester expérimentalement. Si vous faites un circuit contenant un condensateur capacité variable, une ampoule à incandescence et une source de courant alternatif, vous pouvez alors être convaincu que plus la capacité du condensateur est grande, plus l'incandescence de l'ampoule est brillante, c'est-à-dire plus le courant dans le circuit est élevé. La capacité dépend également de la fréquence. Par conséquent, à très hautes fréquences, même de petites capacités peuvent présenter très peu de résistance au courant alternatif. Pour le courant continu, la capacité représente une résistance infiniment grande, donc le courant continu dans un tel circuit n'existe que pendant le premier quart de la période, lorsque chargement en cours condensateur. Puis le courant s'arrête, le circuit est ouvert au courant continu. Un courant alternatif existe dans un tel circuit et, aux hautes fréquences, de petites capacités représentent de petites résistances.

Le graphique des changements de courant et de tension aux bornes du condensateur est présenté sur la Fig. 7.8. La tension sur le condensateur, comme le courant, change selon une loi harmonique, mais les fluctuations de tension sont en retard par rapport aux fluctuations de courant en phase. Signification physique Cet effet s’explique simplement. Lorsque la tension commence à augmenter, la charge sur les plaques du condensateur est nulle, donc la charge circule sans entrave vers les plaques et le courant est élevé. Lorsque la tension approche de sa valeur maximale, la charge déjà accumulée sur les plaques du condensateur empêche la poursuite du flux de charge et le courant dans le circuit tombe à zéro. De plus, lorsque la tension chute, la charge accumulée sur les plaques commence à quitter les plaques et le courant augmente, mais le courant circule dans la direction opposée. Autrement dit, la tension sur le condensateur à un moment donné est déterminée par la quantité de charge sur les plaques du condensateur, qui est introduite par le courant circulant lors d'une étape antérieure d'oscillation. Par conséquent, les fluctuations de courant sont en avance sur la tension qui se produit aux bornes du condensateur.

Dans le diagramme vectoriel (Fig. 7.9), le vecteur des oscillations de tension tourne par rapport à l'axe du courant d'un angle dans le sens négatif.

2.6. circuit ca,
contenant une résistance active,
inductance et capacité

Considérons un circuit composé d'une résistance active, d'une inductance, d'un condensateur et d'une source connectés en série. Tension alternative U(Fig. 7.10). Trouvons l'intensité du courant qui s'établira dans le circuit lorsque la tension varie selon la loi.

En cas de courant continu impédance lorsqu'il est connecté en série, il est égal à la somme des résistances de tous les éléments du circuit. Cela est dû au fait que la différence de potentiel totale lors de la connexion d'éléments de circuit en série est égale à la somme des chutes de tension aux bornes de éléments individuels. Dans le cas du courant alternatif, la situation est plus compliquée. Le courant dans tous les éléments du circuit a la même valeur au même moment et la même phase. La tension sur le condensateur entraîne le courant en phase et, par conséquent, est en avance sur la tension sur la résistance connectée en série avec le condensateur. Dans le même temps, la tension aux bornes de l’inductance est déphasée par rapport au courant présent et, par conséquent, déphasée par rapport à la tension aux bornes du condensateur. Par conséquent, la tension totale aux bornes de l’inductance et du condensateur est égale à la différence de tension à leurs bornes et entraîne la tension aux bornes de la résistance en phase de . La différence de potentiel totale dans l'ensemble du circuit est égale à la somme de ces deux tensions variant de manière sinusoïdale : la tension résultante aux bornes de l'inductance et du condensateur et la tension aux bornes de la résistance active. Cette tension évolue également selon la loi sinusoïdale, et son amplitude est égale au module de la somme vectorielle des amplitudes de tension sur tous les éléments du circuit. égal au déphasage entre le courant et la tension dans le circuit. D'un triangle. La phase de tension sur l'inductance est toujours en avance sur la phase de la tension externe d'un angle de 0 à - , et sur le condensateur est toujours en retard d'un angle de 0 à - . Le diagramme vectoriel de la figure 7.11 est construit pour le cas où . Dans ce cas, la tension de la source externe est en avance d'un angle en phase par rapport au courant circulant dans le circuit.

Un inducteur est un composant électronique qui est une structure à vis ou en spirale réalisée à l'aide d'un conducteur isolé. La principale propriété d'un inducteur, comme son nom l'indique, est l'inductance. L'inductance est la propriété de convertir l'énergie d'un courant électrique en énergie d'un champ magnétique. La valeur d'inductance d'une bobine cylindrique ou annulaire est

Où ψ est la liaison de flux, µ0 = 4π*10-7 est la constante magnétique, N est le nombre de tours, S est la section transversale de la bobine.

En outre, l'inducteur a des propriétés telles qu'une petite capacité et une faible résistance active, et une bobine idéale en est complètement dépourvue. Application de ceci Composant élèctronique observé presque partout dans les appareils électriques. Les finalités de candidature sont différentes :

Suppression des interférences dans le circuit électrique ;
- lisser le niveau des pulsations ;
- accumulation de potentiel énergétique ;
- limitation des courants à fréquence variable ;
- construction de circuits oscillatoires résonants ;
- filtrage des fréquences dans les circuits de signaux électriques ;
- formation d'une région de champ magnétique ;
- construction de lignes à retard, de capteurs, etc.

Énergie du champ magnétique d'un inducteur

Le courant électrique contribue à l'accumulation d'énergie dans le champ magnétique de la bobine. Si l'alimentation électrique est coupée, l'énergie stockée sera restituée à circuit électrique. Dans ce cas, la valeur de la tension dans le circuit de la bobine augmente plusieurs fois. La quantité d'énergie stockée dans le champ magnétique est approximativement égale à la quantité de travail qui doit être obtenue pour assurer l'apparition du courant requis dans le circuit. La valeur de l'énergie stockée par l'inducteur peut être calculée à l'aide de la formule.

Réactance

Lorsqu'un courant alternatif circule, la bobine a, en plus d'être active, également une réactance, qui se trouve selon la formule

La formule montre que, contrairement à un condensateur, la réactance d'une bobine augmente avec l'augmentation de la fréquence ; cette propriété est utilisée dans les filtres de fréquence.

Lors de la construction de diagrammes vectoriels, il est important de se rappeler que dans une bobine, la tension est en avance sur le courant de 90 degrés.

Facteur de qualité de la bobine

Une autre propriété importante d’une bobine est son facteur de qualité. Le facteur de qualité montre le rapport entre la réactance de la bobine et celle active.

Plus le facteur de qualité de la bobine est élevé, plus elle est proche de l'idéal, c'est-à-dire qu'elle n'a que sa propriété principale : l'inductance.

Conceptions d'inducteurs

Structurellement, les inducteurs peuvent être présentés sous différentes conceptions. Par exemple, dans la conception d'un enroulement monocouche ou multicouche du conducteur. Dans ce cas, le bobinage des fils peut être réalisé sur des bâtis diélectriques de différentes formes : rond, carré, rectangulaire. La production de bobines sans cadre est souvent pratiquée. La méthode de fabrication des bobines toroïdales est largement utilisée.

L'inductance de la bobine peut être modifiée en ajoutant un noyau ferromagnétique à la conception de la bobine. L'introduction de noyaux affecte la suppression des interférences. Par conséquent, presque toutes les selfs conçues pour supprimer les interférences haute fréquence ont généralement des noyaux ferrodiélectriques fabriqués à base de ferrite, de fluxtrol, de ferroxon et de fer carbonyle. Les interférences basse fréquence sont bien atténuées par des bobines sur des noyaux en permalloy ou des noyaux en acier électrique.

Comment se comporte un inducteur dans un circuit DC et AC ?

Inductance dans un circuit DC

Ainsi, pour cette expérience, nous avons besoin d’une alimentation électrique produisant une tension constante, d’une ampoule à incandescence et de l’inductance elle-même.

Pour réaliser un inducteur avec une bonne inductance, il faut prendre un noyau de ferrite :

Enroulez du fil de cuivre vernis autour et dénudez les bornes :

Nous mesurons l'inductance de notre bobine à l'aide d'un compteur LC :

132 microhenry.

Maintenant, nous rassemblons le tout selon ce schéma :

Où

L - inducteur

La - Ampoule à incandescence 12 Volts

Bat - alimentation, avec la tension réglée à 12 Volts

L'ampoule s'est allumée !

Comme vous vous en souvenez, notre condensateur ne laissait pas passer le courant électrique continu :

Nous concluons : un courant électrique continu circule presque sans entrave à travers l'inducteur. La seule résistance est le fil lui-même à partir duquel la bobine est enroulée.

Inductance dans un circuit AC

Afin de découvrir comment se comporte une inductance dans un circuit à courant alternatif, nous avons besoin d'un générateur de fréquence, de l'inductance elle-même et d'une résistance de 100 Ohm. Plus la résistance est élevée, moins la tension chutera de mon générateur de fréquence, j'ai donc pris une résistance de 100 Ohms. Je l'aurai comme shunt. La chute de tension aux bornes de cette résistance dépendra du courant qui la traverse

Rassemblons tout cela selon ce schéma :

Il s'est avéré quelque chose comme ceci :

Convenons immédiatement que notre premier canal sera rouge et le deuxième canal sera jaune. Par conséquent, l’onde sinusoïdale rouge est la fréquence que le générateur de fréquence nous donne, et l’onde sinusoïdale jaune est le signal extrait de la résistance.

Nous avons appris qu'à fréquence nulle (courant continu), la bobine fait passer le courant électrique à travers elle presque sans entrave. Dans notre expérience, nous appliquerons un signal sinusoïdal avec différentes fréquences provenant d’un générateur de fréquence et verrons si la tension aux bornes de la résistance change.

Expérience N1

Pour commencer, nous appliquons un signal d'une fréquence de 1 kilohertz.

Voyons ce que c'est. Dans le cadre vert j'ai affiché les mesures automatiques prises par l'oscilloscope

Le cercle rouge avec le chiffre « 1 » correspond aux mesures du canal « rouge ». Comme nous le voyons, F(fréquence) = 1 kilohertz, et Maman(amplitude) = 1,96 Volts. Eh bien, disons grosso modo 2 Volts. Nous regardons le cercle avec le chiffre « 2 ». F=1 Kilohertz, un Maman=1,96 Volts. Autrement dit, nous pouvons dire que le signal de sortie est exactement le même que celui d’entrée.

Nous augmentons la fréquence à 10 Kilohertz

L'amplitude n'a pas diminué. Le signal reste tel quel.

Augmenter à 100 kilohertz

Vous remarquez la différence ? Amplitude signal jaune est devenu plus petit, et même le graphique du signal jaune se déplace vers la droite, c'est-à-dire qu'il est retardé, ou en langage scientifique, apparaît-il. Le signal rouge ne bouge nulle part, c'est le jaune qui est retardé. Garde ça en tête.

Déphasage- Ce différence entre les phases initiales de deux grandeurs mesurées. Dans ce cas, tension. Afin de mesurer le déphasage, il doit y avoir une condition pour que ces signaux même fréquence. L'amplitude peut être quelconque. La figure ci-dessous montre ce même déphasage ou, comme on l'appelle aussi, Différence de phase:

Nous augmentons la fréquence à 200 Kilohertz

À une fréquence de 200 kilohertz, l'amplitude a diminué de moitié et la différence de phase est devenue plus grande.

Nous augmentons la fréquence à 300 Kilohertz.

L'amplitude du signal jaune est déjà tombée à 720 millivolts. La différence de phase est devenue encore plus grande.

Nous augmentons la fréquence à 500 Kilohertz

L'amplitude a diminué jusqu'à 480 millivolts.

Ajoutez une autre fréquence jusqu'à 1 mégahertz

L'amplitude du canal jaune est devenue 280 millivolts.

Eh bien, on ajoute la fréquence à la limite que le générateur de fréquence nous permet de produire : 2 mégahertz

L'amplitude du signal « jaune » est devenue si petite que j'ai même dû l'augmenter 5 fois.

Et on peut dire que le déphasage est devenu presque de 90 degrés ou π/2.

Mais le déphasage deviendra-t-il supérieur à 90 degrés si une fréquence très, très élevée est appliquée ? Les expériences disent non. Pour faire simple, à une fréquence infinie, le déphasage sera de 90 degrés. Si nous combinons nos graphiques à une fréquence infinie, nous pouvons voir quelque chose comme ceci :

Alors quelle conclusion peut-on tirer ?

À mesure que la fréquence augmente, la résistance de la bobine augmente ainsi que le déphasage. Et quoi fréquence plus élevée, plus le déphasage sera important, mais pas supérieur à 90 degrés.

Expérience N2

Réduisons l'inductance de la bobine. Reprenons-le aux mêmes fréquences. J'ai retiré la moitié des tours et fait des tours sur le bord de la ferrite, réduisant ainsi l'inductance à 33 microhenry.

Alors, exécutons tout en utilisant les mêmes valeurs de fréquence

A une fréquence de 1 Kilohertz, notre valeur n'a pratiquement pas changé.

10 kilohertz

Ici non plus, rien n'a changé.

100 kilohertz

Presque rien n’a changé non plus, si ce n’est que le signal jaune a commencé à bouger tranquillement.

200 kilohertz

Ici, nous pouvons déjà voir que l'amplitude du signal jaune commence à diminuer et que le déphasage augmente en vitesse.

300 kilohertz

Le déphasage est devenu plus grand et l'amplitude a chuté encore plus

500 kilohertz

Le décalage est devenu encore plus important et l'amplitude du signal jaune a également diminué.

1 mégahertz

L'amplitude du signal jaune diminue, le déphasage augmente. ;-)

2 Mégahertz, la limite de mon générateur de fréquence

Le déphasage est devenu presque 90 degrés et l'amplitude est devenue encore inférieure à un demi-volt.

Notez l'amplitude en Volts aux mêmes fréquences. Dans le premier cas, notre inductance était supérieure à celle du deuxième cas, mais l'amplitude du signal jaune dans le deuxième cas était supérieure à celle du premier.

De là, la conclusion s’impose :

À mesure que l’inductance diminue, la résistance de l’inducteur diminue également.

Réactance de l'inducteur

À l’aide de conclusions simples, les physiciens ont dérivé la formule :

Où

XL - bobines, Ohm

P est constant et égal à environ 3,14

F-fréquence, Hz

L - inductance, H

Dans cette expérience, nous avons reçu (filtre passe-bas). Comme vous l'avez vu vous-même, aux basses fréquences, l'inductance n'a presque aucune résistance à la tension, donc l'amplitude et la puissance à la sortie d'un tel filtre seront presque les mêmes qu'à l'entrée. Mais à mesure que la fréquence augmente, l’amplitude diminue. En appliquant un tel filtre à une enceinte, on peut affirmer avec certitude que seules les basses seront amplifiées, c'est-à-dire basse fréquence son.

Conclusion

Le courant continu traverse l’inducteur sans aucun problème. La seule résistance est le fil lui-même à partir duquel la bobine est enroulée.

La résistance de la bobine dépend de la fréquence du courant qui la traverse et s'exprime par la formule :