ઇન્ડક્ટન્સ એ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઊર્જા સંગ્રહિત કરવા માટે વિદ્યુત સર્કિટમાં ઘટકોની ક્ષમતાનું માપ છે. તે વર્તમાન અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર વચ્ચેના સંબંધનું એક માપ પણ છે. તેની સરખામણી વીજળીની જડતા સાથે પણ કરવામાં આવે છે, કારણ કે સમૂહ એ યાંત્રિક સંસ્થાઓની જડતાનું માપ છે.
સામગ્રી
સ્વ-ઇન્ડક્શનની ઘટના
જો વાહક સર્કિટમાંથી વહેતો પ્રવાહ તીવ્રતામાં બદલાય છે, તો સ્વ-ઇન્ડક્શનની ઘટના થાય છે. આ કિસ્સામાં, સર્કિટ દ્વારા ચુંબકીય પ્રવાહ બદલાય છે, અને વર્તમાન ફ્રેમના લીડ્સ પર સેલ્ફ-ઇન્ડક્શન EMF તરીકે ઓળખાતું EMF ઉદ્ભવે છે. આ EMF વર્તમાનની દિશાની વિરુદ્ધ છે અને તેની બરાબર છે:
ε=-∆F/∆t=-L*(∆I/∆t)
દેખીતી રીતે, સ્વ-ઇન્ડક્શન EMF એ સર્કિટમાંથી વહેતા પ્રવાહમાં ફેરફારને કારણે ચુંબકીય પ્રવાહમાં ફેરફારના દરની બરાબર છે, અને તે વર્તમાનમાં ફેરફારના દરના પ્રમાણસર પણ છે.સ્વ-ઇન્ડક્શનના EMF અને વર્તમાનના ફેરફારના દર વચ્ચેના પ્રમાણના ગુણાંકને ઇન્ડક્ટન્સ કહેવામાં આવે છે અને L દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. આ મૂલ્ય હંમેશા હકારાત્મક હોય છે, અને તેમાં 1 હેનરી (1 Gn) નું SI એકમ હોય છે. અપૂર્ણાંક અપૂર્ણાંક, મિલિજેનરીઝ અને માઇક્રોજેનરીનો પણ ઉપયોગ થાય છે. જો 1 એમ્પીયરના પ્રવાહમાં ફેરફારથી સ્વ-ઇન્ડક્શનના 1 વોલ્ટના EMFનું કારણ બને તો આપણે 1 હેનરીના ઇન્ડક્ટન્સ વિશે વાત કરી શકીએ છીએ. માત્ર સર્કિટમાં ઇન્ડક્ટન્સ જ નહીં, પણ એક વાહક અને કોઇલ પણ હોય છે, જેને શ્રેણીમાં સર્કિટના સમૂહ તરીકે રજૂ કરી શકાય છે.
ઉર્જા ઇન્ડક્ટન્સમાં સંગ્રહિત થાય છે, જેની ગણતરી W=L*I તરીકે કરી શકાય છે2/2, ક્યાં:
- ડબલ્યુ - ઊર્જા, જે;
- એલ - ઇન્ડક્ટન્સ, જીએન;
- I - કોઇલમાં વર્તમાન, એ.
અને અહીં ઊર્જા કોઇલના ઇન્ડક્ટન્સ સાથે સીધી પ્રમાણમાં છે.
મહત્વપૂર્ણ! એન્જિનિયરિંગમાં, ઇન્ડક્ટન્સ એ ઉપકરણનો પણ ઉલ્લેખ કરે છે જેમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સંગ્રહિત થાય છે. આ વ્યાખ્યાની સૌથી નજીકનું વાસ્તવિક તત્વ ઇન્ડક્ટર કોઇલ છે.
ભૌતિક કોઇલના ઇન્ડક્ટન્સની ગણતરી માટેનું સામાન્ય સૂત્ર એક જટિલ સ્વરૂપ ધરાવે છે અને વ્યવહારિક ગણતરીઓ માટે અસુવિધાજનક છે. તે યાદ રાખવું ઉપયોગી છે કે ઇન્ડક્ટન્સ વળાંકની સંખ્યા, કોઇલના વ્યાસના પ્રમાણસર છે અને ભૌમિતિક આકાર પર આધારિત છે. તેમજ ઇન્ડક્ટન્સ કોરની ચુંબકીય અભેદ્યતાથી પ્રભાવિત થાય છે જેના પર કોઇલ સ્થિત છે, પરંતુ કોઇલમાંથી વહેતા પ્રવાહથી પ્રભાવિત થતી નથી. ઇન્ડક્ટન્સની ગણતરી કરવા માટે, દરેક વખતે તમારે ચોક્કસ ડિઝાઇન માટે આપેલા સૂત્રોનો સંદર્ભ લેવો પડશે. આમ, નળાકાર કોઇલ માટે, તેની મૂળભૂત લાક્ષણિકતા સૂત્ર અનુસાર ગણવામાં આવે છે:
L=μ*μ*(એન2*S/l),
ક્યાં:
- μ એ કોઇલ કોરની સંબંધિત ચુંબકીય અભેદ્યતા છે;
- μ - ચુંબકીય સ્થિરાંક, 1.26*10-6 Gn/m;
- એન - વળાંકની સંખ્યા;
- એસ - કોઇલનો વિસ્તાર;
- l - કોઇલની ભૌમિતિક લંબાઈ.
નળાકાર કોઇલ અને અન્ય કોઇલ આકારો માટે ઇન્ડક્ટન્સની ગણતરી કરવા માટે, ઑનલાઇન કેલ્ક્યુલેટર સહિત કેલ્ક્યુલેટર પ્રોગ્રામ્સનો ઉપયોગ કરવો વધુ સારું છે.
શ્રેણી અને સમાંતરમાં ઇન્ડક્ટન્સને જોડવું
ઇન્ડક્ટન્સને શ્રેણીમાં અથવા સમાંતરમાં જોડી શકાય છે, નવી લાક્ષણિકતાઓ સાથે સમૂહ ઉત્પન્ન કરે છે.
સમાંતર જોડાણ
જ્યારે કોઇલ સમાંતર રીતે જોડાયેલા હોય છે, ત્યારે તમામ તત્વો પરના વોલ્ટેજ સમાન હોય છે અને પ્રવાહો (વૈકલ્પિક) તત્વોના ઇન્ડક્ટન્સના વિપરિત પ્રમાણસર છે.
- U=U1=યુ2=યુ3;
- I=I1+હું2+હું3.
સર્કિટના કુલ ઇન્ડક્ટન્સને 1/L=1/L તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે1+1/L2+1/L3. સૂત્ર કોઈપણ ઘટકોની સંખ્યા માટે માન્ય છે, અને બે કોઇલ માટે તે ફોર્મ L=L માટે સરળ છે.1*એલ2/(એલ1+એલ2). તે સ્પષ્ટ છે કે પરિણામી ઇન્ડક્ટન્સ એ તત્વના ઇન્ડક્ટન્સ કરતાં ઓછું છે જે સૌથી નીચું છે
શ્રેણી જોડાણ
આ પ્રકારના જોડાણ સાથે, કોઇલથી બનેલા સર્કિટમાંથી સમાન પ્રવાહ વહે છે, અને સર્કિટના દરેક ઘટક પરનું વોલ્ટેજ (AC!) દરેક તત્વના ઇન્ડક્ટન્સના પ્રમાણમાં વિતરિત થાય છે:
- U=U1+યુ2+યુ3;
- I=I1=હું2=હું3.
કુલ ઇન્ડક્ટન્સ તમામ ઇન્ડક્ટન્સના સરવાળાની બરાબર છે અને ઉચ્ચતમ મૂલ્ય ધરાવતા તત્વના ઇન્ડક્ટન્સ કરતાં વધુ હશે. તેથી, જ્યારે ઇન્ડક્ટન્સમાં વધારો મેળવવા માટે જરૂરી હોય ત્યારે આ જોડાણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
મહત્વપૂર્ણ! સિરીઝ અથવા સમાંતર બેટરીમાં કોઇલને કનેક્ટ કરતી વખતે, ગણતરીના સૂત્રો ફક્ત એવા કિસ્સાઓ માટે જ સાચા હોય છે કે જ્યાં એકબીજા પરના તત્વોના ચુંબકીય ક્ષેત્રોના પરસ્પર પ્રભાવને બાકાત રાખવામાં આવે છે (શિલ્ડિંગ, મોટા અંતર, વગેરે દ્વારા). જો પ્રભાવ અસ્તિત્વમાં છે, તો ઇન્ડક્ટન્સનું કુલ મૂલ્ય કોઇલની પરસ્પર ગોઠવણી પર આધારિત રહેશે.
કેટલાક વ્યવહારુ મુદ્દાઓ અને ઇન્ડક્ટર કોઇલની ડિઝાઇન
વ્યવહારમાં ઇન્ડક્ટર કોઇલની વિવિધ ડિઝાઇનનો ઉપયોગ થાય છે. ઉપકરણના હેતુ અને એપ્લિકેશનના આધારે વિવિધ રીતે બનાવી શકાય છે, પરંતુ વાસ્તવિક કોઇલમાં થતી અસરોને ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે.
ઇન્ડક્ટર કોઇલનું ગુણવત્તા પરિબળ
વાસ્તવિક કોઇલમાં ઇન્ડક્ટન્સ ઉપરાંત ઘણા પરિમાણો હોય છે, અને સૌથી મહત્વપૂર્ણ પૈકીનું એક ગુણવત્તા પરિબળ છે. આ મૂલ્ય કોઇલમાં થતા નુકસાનને નિર્ધારિત કરે છે અને તેના પર આધાર રાખે છે:
- વિન્ડિંગ વાયરમાં ઓહ્મિક નુકસાન (જેટલું વધારે પ્રતિકાર, ગુણવત્તા પરિબળ ઓછું);
- વાયરના ઇન્સ્યુલેશન અને વિન્ડિંગની ફ્રેમમાં ડાઇલેક્ટ્રિક નુકસાન;
- ઢાલ માં નુકસાન;
- મુખ્ય નુકસાન.
આ બધા જથ્થાઓ નુકશાન પ્રતિકારને વ્યાખ્યાયિત કરે છે, અને ગુણવત્તા પરિબળ એ Q=ωL/R નુકશાનની સમાન પરિમાણહીન મૂલ્ય છે, જ્યાં:
- ω = 2*π*F - ગોળાકાર આવર્તન;
- એલ - ઇન્ડક્ટન્સ;
- ωL - કોઇલ પ્રતિક્રિયા.
અમે આશરે કહી શકીએ કે ગુણવત્તા પરિબળ એ સક્રિય પ્રતિકારના પ્રતિક્રિયાત્મક (ઇન્ડેક્ટિવ) પ્રતિકારના ગુણોત્તર જેટલું છે. એક તરફ, વધતી આવર્તન સાથે અંશ વધે છે, પરંતુ તે જ સમયે ત્વચાની અસરને કારણે નુકસાન પ્રતિકાર પણ ઉપયોગી વાયર ક્રોસ-સેક્શનમાં ઘટાડો થવાને કારણે વધે છે.
ત્વચા અસર
વિદેશી વસ્તુઓ તેમજ વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો અને આ ક્ષેત્રો દ્વારા તત્વોના પરસ્પર પ્રભાવને ઘટાડવા માટે, કોઇલ (ખાસ કરીને ઉચ્ચ-આવર્તનવાળા) ઘણીવાર ઢાલમાં મૂકવામાં આવે છે. ઉપયોગી અસર ઉપરાંત, શિલ્ડિંગ કોઇલ ક્યુ-ફેક્ટરમાં ઘટાડો, તેના ઇન્ડક્ટન્સને ઘટાડે છે અને પરોપજીવી ક્ષમતામાં વધારો કરે છે. તદુપરાંત, કોઇલ તરફ ઢાલની દિવાલો જેટલી નજીક આવે છે, હાનિકારક અસર વધારે છે. તેથી, કવચિત કોઇલ લગભગ હંમેશા પરિમાણોના ગોઠવણની શક્યતા સાથે બનાવવામાં આવે છે.
એડજસ્ટેબલ ઇન્ડક્ટન્સ
કેટલાક કિસ્સાઓમાં, કોઈલને સર્કિટના અન્ય ઘટકો સાથે કનેક્ટ કર્યા પછી, ટ્યુનિંગ દરમિયાન પરિમાણોના વિચલનની ભરપાઈ કર્યા પછી, ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુને ચોક્કસપણે સેટ કરવું જરૂરી છે. આ માટે વિવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે (વારાનું સ્વિચિંગ, વગેરે), પરંતુ સૌથી સચોટ અને સરળ પદ્ધતિ એ કોર સાથે ગોઠવણ છે.તે થ્રેડેડ સળિયાના સ્વરૂપમાં બનાવવામાં આવે છે, જે કોઇલના ઇન્ડક્ટન્સને સમાયોજિત કરીને ફ્રેમની અંદર અને બહાર સ્ક્રૂ કરી શકાય છે.
વેરિયેબલ ઇન્ડક્ટન્સ (વેરિઓમીટર)
જ્યાં ઇન્ડક્ટન્સ અથવા ઇન્ડક્ટિવ કપલિંગનું ઓપરેશનલ એડજસ્ટમેન્ટ જરૂરી હોય ત્યાં કોઇલની અલગ ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તેઓ બે વિન્ડિંગ્સ ધરાવે છે, એક મૂવિંગ વિન્ડિંગ અને સ્થિર વિન્ડિંગ. કુલ ઇન્ડક્ટન્સ બે કોઇલના ઇન્ડક્ટન્સ અને તેમની વચ્ચેના પરસ્પર ઇન્ડક્ટન્સના સરવાળો સમાન છે.
એક કોઇલની સંબંધિત સ્થિતિને બીજામાં બદલીને, કુલ ઇન્ડક્ટન્સ વેલ્યુ એડજસ્ટ થાય છે. આવા ઉપકરણને વેરિઓમીટર કહેવામાં આવે છે અને તે ઘણીવાર એવા કિસ્સાઓમાં વપરાય છે કે જ્યાં કોઈ કારણોસર ચલ ક્ષમતાના કેપેસિટરનો ઉપયોગ અશક્ય હોય તેવા કિસ્સામાં રેઝોનન્ટ સર્કિટને ટ્યુન કરવા માટે સંચાર સાધનોમાં વપરાય છે. વેરિઓમીટર તદ્દન બોજારૂપ છે, જે તેના ઉપયોગના વિસ્તારને મર્યાદિત કરે છે.
પ્રિન્ટેડ કોઇલના સ્વરૂપમાં ઇન્ડક્ટન્સ
ઓછી ઇન્ડક્ટન્સ સાથે કોઇલ પ્રિન્ટેડ કંડક્ટરના સર્પાકારના સ્વરૂપમાં બનાવી શકાય છે. આવી ડિઝાઇનના ફાયદા છે:
- ઉત્પાદનક્ષમતા;
- પરિમાણોની ઉચ્ચ પુનરાવર્તિતતા.
ગેરફાયદા એ છે કે ગોઠવણ દરમિયાન ફાઇન ટ્યુનિંગની અશક્યતા અને ઇન્ડક્ટન્સના મોટા મૂલ્યો મેળવવામાં મુશ્કેલી - ઇન્ડક્ટન્સ જેટલું ઊંચું છે, કોઇલ બોર્ડ પર વધુ જગ્યા લે છે.
વિભાગીય વિન્ડિંગ સાથે કોઇલ
કેપેસીટન્સ વિના ઇન્ડક્ટન્સ માત્ર કાગળ પર થાય છે. કોઇલના કોઈપણ ભૌતિક અમલીકરણ સાથે, તરત જ પરોપજીવી આંતર-વિન્ડિંગ કેપેસિટીન્સ હોય છે. આ ઘણા કિસ્સાઓમાં હાનિકારક ઘટના છે. સ્ટ્રે કેપેસીટન્સ એલસી-સર્કિટની કેપેસીટન્સ સુધી ઉમેરે છે, રેઝોનન્ટ ફ્રીક્વન્સી અને ઓસીલેટીંગ સિસ્ટમના ગુણવત્તા પરિબળને ઘટાડે છે. કોઇલની પોતાની રેઝોનન્ટ આવર્તન પણ છે, જે અનિચ્છનીય ઘટનાને ઉશ્કેરે છે.
સ્ટ્રે કેપેસિટીન્સ ઘટાડવા માટે, વિવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાંથી સૌથી સરળ શ્રેણીમાં જોડાયેલા કેટલાક વિભાગોના સ્વરૂપમાં ઇન્ડક્ટરનું વિન્ડિંગ છે. આ જોડાણ સાથે, ઇન્ડક્ટન્સ ઉમેરવામાં આવે છે, અને કુલ કેપેસિટેન્સમાં ઘટાડો થાય છે.
ટોરોઇડલ કોર પર ઇન્ડક્ટન્સ કોઇલ
નળાકાર ઇન્ડક્ટર કોઇલની ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓ કોઇલની અંદરથી પસાર થાય છે (જો ત્યાં કોર હોય, તો પછી તેમાંથી) અને હવા દ્વારા ટૂંકી થઈ જાય છે. આ હકીકતમાં ઘણા ગેરફાયદા શામેલ છે:
- ઇન્ડક્ટન્સમાં ઘટાડો થયો છે;
- કોઇલની લાક્ષણિકતાઓ ઓછી ગણતરીપાત્ર છે;
- બાહ્ય ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં દાખલ થયેલ કોઈપણ પદાર્થ કોઇલના પરિમાણો (ઇન્ડક્ટન્સ, પરોપજીવી કેપેસીટન્સ, નુકશાન, વગેરે) ને બદલે છે, તેથી ઘણા કિસ્સાઓમાં રક્ષણ જરૂરી છે.
ટોરોઇડલ કોરો (રિંગ અથવા "બેગલ" ના રૂપમાં) પરના કોઇલ આ ખામીઓથી મોટાભાગે મુક્ત હોય છે. ચુંબકીય રેખાઓ બંધ લૂપ્સના સ્વરૂપમાં કોરની અંદર ચાલે છે. આનો અર્થ એ છે કે આવા કોર પર કોઇલના ઘાના પરિમાણો પર બાહ્ય પદાર્થોની લગભગ કોઈ અસર થતી નથી, અને આવી ડિઝાઇન માટે કવચ જરૂરી નથી. ઉપરાંત, ઇન્ડક્ટન્સમાં વધારો થયો છે, અન્ય તમામ પરિમાણો સમાન છે, અને લાક્ષણિકતાઓની ગણતરી કરવી સરળ છે.
ટોરસ પર કોઇલના ઘાના ગેરફાયદામાં ઇન્ડક્ટન્સને સરળતાથી ગોઠવવામાં અસમર્થતાનો સમાવેશ થાય છે. બીજી સમસ્યા ઉચ્ચ શ્રમ તીવ્રતા અને વિન્ડિંગની ઓછી ઉત્પાદનક્ષમતા છે. જો કે, આ સામાન્ય રીતે તમામ પ્રેરક તત્વોને લાગુ પડે છે, વધુ કે ઓછા અંશે.
ઇન્ડક્ટન્સના ભૌતિક અમલીકરણનો એક સામાન્ય ગેરલાભ એ ઉચ્ચ સમૂહ પરિમાણો, પ્રમાણમાં ઓછી વિશ્વસનીયતા અને ઓછી જાળવણીક્ષમતા છે.
તેથી, તકનીકમાં, પ્રેરક ઘટકોને છુટકારો મેળવવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવે છે. પરંતુ આ હંમેશા શક્ય નથી, તેથી વિન્ડિંગ ઘટકોનો ઉપયોગ નજીકના ભવિષ્યમાં અને મધ્યમ ગાળામાં બંનેમાં કરવામાં આવશે.
સંબંધિત લેખો:
