इंडक्टन्स हे चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा संचयित करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल सर्किटमधील घटकांच्या क्षमतेचे मोजमाप आहे. हे वर्तमान आणि चुंबकीय क्षेत्र यांच्यातील संबंधांचे एक माप देखील आहे. त्याची तुलना विजेच्या जडत्वाशी देखील केली जाते, कारण वस्तुमान हे यांत्रिक शरीराच्या जडत्वाचे मोजमाप आहे.
सामग्री
स्व-प्रेरणाची घटना
कंडक्टिंग सर्किटमधून वाहणारा विद्युत् प्रवाह परिमाणात बदलल्यास, सेल्फ-इंडक्शनची घटना घडते. या प्रकरणात, सर्किटमधून चुंबकीय प्रवाह बदलतो आणि वर्तमान फ्रेमच्या लीड्सवर सेल्फ-इंडक्शन EMF नावाचा EMF तयार होतो. हा EMF विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेच्या विरुद्ध आहे आणि त्याच्या समान आहे:
ε=-∆F/∆t=-L*(∆I/∆t)
साहजिकच, सेल्फ-इंडक्शन EMF हे सर्किटमधून वाहणार्‍या विद्युत् प्रवाहातील बदलामुळे होणाऱ्या चुंबकीय प्रवाहातील बदलाच्या दराएवढे आहे आणि प्रवाहातील बदलाच्या दराच्या प्रमाणातही आहे.सेल्फ-इंडक्शनचा EMF आणि करंटच्या बदलाचा दर यांच्यातील समानुपातिकतेच्या गुणांकाला इंडक्टन्स म्हणतात आणि L द्वारे दर्शविले जाते. हे मूल्य नेहमीच सकारात्मक असते आणि त्याचे SI एकक 1 हेन्री (1 Gn) असते. फ्रॅक्शनल फ्रॅक्शन, मिलिजेनरीज आणि मायक्रोजेनरीज देखील वापरल्या जातात. जर 1 अँपिअरच्या विद्युतप्रवाहातील बदलामुळे 1 व्होल्टच्या सेल्फ-इंडक्शनचा EMF झाला तर आपण 1 हेन्रीच्या इंडक्टन्सबद्दल बोलू शकतो. केवळ सर्किटमध्ये इंडक्टन्सच नाही तर एकल कंडक्टर आणि कॉइल देखील आहे, ज्याला मालिकेतील सर्किट्सचा संच म्हणून दर्शविले जाऊ शकते.
इंडक्टन्समध्ये ऊर्जा साठवली जाते, ज्याची गणना W=L*I म्हणून केली जाऊ शकते2/2, कुठे:
- डब्ल्यू - ऊर्जा, जे;
- एल - इंडक्टन्स, जीएन;
- मी - कॉइलमधील विद्युत् प्रवाह, ए.
आणि येथे ऊर्जा कॉइलच्या इंडक्टन्सच्या थेट प्रमाणात असते.
महत्वाचे! अभियांत्रिकीमध्ये, इंडक्टन्स देखील त्या उपकरणाचा संदर्भ देते ज्यामध्ये विद्युत क्षेत्र साठवले जाते. या व्याख्येच्या सर्वात जवळचा वास्तविक घटक एक इंडक्टर कॉइल आहे.
भौतिक कॉइलच्या इंडक्टन्सची गणना करण्यासाठी सामान्य सूत्र एक गुंतागुंतीचे आहे आणि व्यावहारिक गणनांसाठी गैरसोयीचे आहे. हे लक्षात ठेवणे उपयुक्त आहे की इंडक्टन्स वळणांच्या संख्येच्या प्रमाणात, कॉइलचा व्यास आणि भौमितिक आकारावर अवलंबून असतो. तसेच इंडक्टन्सवर कॉइल असलेल्या कोरच्या चुंबकीय पारगम्यतेवर परिणाम होतो, परंतु कॉइलमधून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहामुळे प्रभावित होत नाही. इंडक्टन्सची गणना करण्यासाठी, प्रत्येक वेळी तुम्हाला विशिष्ट डिझाइनसाठी दिलेल्या सूत्रांचा संदर्भ घ्यावा लागेल. अशा प्रकारे, बेलनाकार कॉइलसाठी, त्याचे मूलभूत वैशिष्ट्य सूत्रानुसार मोजले जाते:
L=μ*μ*(एन2*S/l),
कुठे:
- μ ही कॉइल कोरची सापेक्ष चुंबकीय पारगम्यता आहे;
- μ - चुंबकीय स्थिरांक, 1.26*10-6 Gn/m;
- एन - वळणांची संख्या;
- एस - कॉइलचे क्षेत्रफळ;
- l - कॉइलची भौमितीय लांबी.
बेलनाकार कॉइल आणि इतर कॉइल आकारांसाठी इंडक्टन्सची गणना करण्यासाठी, ऑनलाइन कॅल्क्युलेटरसह कॅल्क्युलेटर प्रोग्राम वापरणे चांगले आहे.
मालिका आणि समांतर मध्ये inductances कनेक्ट
Inductances मालिका किंवा समांतर कनेक्ट केले जाऊ शकते, नवीन वैशिष्ट्ये एक संच निर्मिती.
समांतर कनेक्शन
जेव्हा कॉइल समांतर जोडलेले असतात, तेव्हा सर्व घटकांवरील व्होल्टेज समान असतात आणि प्रवाह (पर्यायी) घटकांच्या इंडक्टन्सच्या व्यस्त प्रमाणात आहेत.
- U=U1=यू2=यू3;
- I=I1+मी2+मी3.
सर्किटचे एकूण इंडक्टन्स 1/L=1/L म्हणून परिभाषित केले आहे1+1/L2+1/L3. सूत्र कितीही घटकांसाठी वैध आहे आणि दोन कॉइलसाठी ते L=L या फॉर्ममध्ये सरलीकृत केले आहे.1*एल2/(एल1+एल2). हे स्पष्ट आहे की परिणामी इंडक्टन्स सर्वात कमी असलेल्या घटकाच्या इंडक्टन्सपेक्षा कमी आहे
मालिका कनेक्शन
या प्रकारच्या जोडणीसह, कॉइलने बनलेल्या सर्किटमधून समान प्रवाह वाहतो आणि सर्किटच्या प्रत्येक घटकावरील व्होल्टेज (AC!) प्रत्येक घटकाच्या इंडक्टन्सच्या प्रमाणात वितरीत केला जातो:
- U=U1+U2+U3;
- I=I1=मी2=मी3.
एकूण इंडक्टन्स सर्व इंडक्टन्सच्या बेरजेइतके आहे आणि सर्वोच्च मूल्य असलेल्या घटकाच्या इंडक्टन्सपेक्षा मोठे असेल. म्हणून, जेव्हा इंडक्टन्समध्ये वाढ करणे आवश्यक असते तेव्हा हे कनेक्शन वापरले जाते.
महत्वाचे! कॉइलला मालिका किंवा समांतर बॅटरीमध्ये जोडताना, गणना सूत्रे केवळ अशा प्रकरणांसाठीच सत्य असतात जेव्हा एकमेकांवरील घटकांच्या चुंबकीय क्षेत्राचा परस्पर प्रभाव वगळला जातो (शिल्डिंगद्वारे, मोठे अंतर इ.). प्रभाव अस्तित्वात असल्यास, इंडक्टन्सचे एकूण मूल्य कॉइलच्या परस्पर व्यवस्थेवर अवलंबून असेल.
काही व्यावहारिक समस्या आणि इंडक्टर कॉइलचे डिझाइन
सराव मध्ये इंडक्टर कॉइलच्या विविध डिझाइन्स वापरल्या जातात. डिव्हाइसचा उद्देश आणि अनुप्रयोग यावर अवलंबून वेगवेगळ्या प्रकारे केले जाऊ शकते, परंतु वास्तविक कॉइलमध्ये होणारे परिणाम विचारात घेणे आवश्यक आहे.
इंडक्टर कॉइलचा गुणवत्ता घटक
वास्तविक कॉइलमध्ये इंडक्टन्स व्यतिरिक्त अनेक पॅरामीटर्स असतात आणि त्यातील एक महत्त्वाचा घटक म्हणजे गुणवत्ता घटक. हे मूल्य कॉइलमधील नुकसान निर्धारित करते आणि यावर अवलंबून असते:
- विंडिंग वायरमधील ओमिक नुकसान (प्रतिकार जितका जास्त तितका गुणवत्तेचा घटक कमी);
- वायरच्या इन्सुलेशन आणि विंडिंगच्या फ्रेममध्ये डायलेक्ट्रिक नुकसान;
- ढाल मध्ये नुकसान;
- मुख्य नुकसान.
हे सर्व परिमाण नुकसान प्रतिरोध परिभाषित करतात आणि गुणवत्तेचा घटक हे Q=ωL/R नुकसानाच्या बरोबरीचे परिमाणहीन मूल्य आहे, जेथे:
- ω = 2*π*F - वर्तुळाकार वारंवारता;
- एल - इंडक्टन्स;
- ωL - कॉइल प्रतिक्रिया.
आम्ही ढोबळमानाने असे म्हणू शकतो की गुणवत्तेचा घटक सक्रिय प्रतिरोधनाच्या प्रतिक्रियाशील (प्रेरणात्मक) प्रतिकारांच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीचा आहे. एकीकडे, वाढत्या वारंवारतेसह अंश वाढतो, परंतु त्याच वेळी त्वचेच्या प्रभावामुळे उपयुक्त वायर क्रॉस-सेक्शन कमी झाल्यामुळे नुकसान प्रतिकार देखील वाढतो.
त्वचा प्रभाव
परकीय वस्तूंचा तसेच विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांचा प्रभाव आणि या क्षेत्रांद्वारे घटकांचा परस्पर प्रभाव कमी करण्यासाठी, कॉइल (विशेषत: उच्च-फ्रिक्वेंसी) अनेकदा ढालमध्ये ठेवल्या जातात. उपयुक्त प्रभावाव्यतिरिक्त, शील्डिंगमुळे कॉइल क्यू-फॅक्टर कमी होते, त्याचे इंडक्टन्स कमी होते आणि परजीवी कॅपेसिटन्स वाढते. शिवाय, ढालच्या भिंती जितक्या जवळ गुंडाळी वळतील तितका हानिकारक प्रभाव जास्त. म्हणून, ढाल केलेले कॉइल जवळजवळ नेहमीच पॅरामीटर्सच्या समायोजनाच्या शक्यतेसह तयार केले जातात.
समायोज्य अधिष्ठाता
काही प्रकरणांमध्ये ट्यूनिंग दरम्यान पॅरामीटर्सच्या विचलनाची भरपाई करून, सर्किटच्या इतर घटकांशी कॉइल कनेक्ट केल्यानंतर इंडक्टन्स मूल्य अचूकपणे सेट करणे आवश्यक आहे. यासाठी वेगवेगळ्या पद्धती वापरल्या जातात (वळण बदलणे इ.), परंतु सर्वात अचूक आणि गुळगुळीत पद्धत म्हणजे कोरसह समायोजन.हे थ्रेडेड रॉडच्या स्वरूपात बनविले जाते, जे कॉइलचे इंडक्टन्स समायोजित करून फ्रेमच्या आत आणि बाहेर स्क्रू केले जाऊ शकते.
व्हेरिएबल इंडक्टन्स (व्हेरिओमीटर)
इंडक्टन्स किंवा इंडक्टिव कपलिंगचे ऑपरेशनल समायोजन आवश्यक असल्यास, कॉइलची वेगळी रचना वापरली जाते. त्यामध्ये दोन विंडिंग असतात, एक हलणारे वळण आणि एक स्थिर वळण. एकूण इंडक्टन्स दोन कॉइलच्या इंडक्टन्सच्या बेरीज आणि त्यांच्यामधील परस्पर इंडक्टन्सच्या समान आहे.
एका कॉइलची सापेक्ष स्थिती दुसऱ्यामध्ये बदलून, एकूण इंडक्टन्स मूल्य समायोजित केले जाते. अशा उपकरणाला व्हेरिओमीटर म्हणतात आणि काही कारणास्तव व्हेरिएबल क्षमतेच्या कॅपेसिटरचा वापर अशक्य आहे अशा प्रकरणांमध्ये रेझोनंट सर्किट ट्यूनिंगसाठी संप्रेषण उपकरणांमध्ये वापरला जातो. व्हेरिओमीटर खूप अवजड आहे, जे त्याच्या अनुप्रयोगाचे क्षेत्र मर्यादित करते.
मुद्रित कॉइलच्या स्वरूपात इंडक्टन्स
मुद्रित कंडक्टरच्या सर्पिलच्या स्वरूपात कमी इंडक्टन्ससह कॉइल्स बनवता येतात. अशा डिझाइनचे फायदे आहेत:
- उत्पादनक्षमता;
- पॅरामीटर्सची उच्च पुनरावृत्तीक्षमता.
तोटे म्हणजे समायोजनादरम्यान बारीक ट्यूनिंगची अशक्यता आणि इंडक्टन्सची मोठी मूल्ये मिळवण्यात अडचण - इंडक्टन्स जितका जास्त असेल तितकी कॉइल बोर्डवर जास्त जागा घेते.
विभागीय वळण सह कॉइल
कॅपेसिटन्सशिवाय इंडक्टन्स केवळ कागदावरच घडते. कॉइलच्या कोणत्याही भौतिक अंमलबजावणीसह, ताबडतोब एक परजीवी इंटर-विंडिंग कॅपेसिटन्स असतो. बर्याच बाबतीत ही एक हानिकारक घटना आहे. स्ट्रे कॅपॅसिटन्स LC-सर्किटच्या कॅपॅसिटन्सपर्यंत जोडते, रेझोनंट वारंवारता आणि ऑसीलेटिंग सिस्टमची गुणवत्ता घटक कमी करते. तसेच कॉइलची स्वतःची रेझोनंट वारंवारता असते, जी अवांछित घटनांना उत्तेजन देते.
स्ट्रे कॅपेसिटन्स कमी करण्यासाठी, विविध पद्धती वापरल्या जातात, त्यापैकी सर्वात सोपी म्हणजे मालिकेत जोडलेल्या अनेक विभागांच्या स्वरूपात इंडक्टर्सचे वळण. या कनेक्शनसह, इंडक्टन्स जोडले जातात आणि एकूण कॅपेसिटन्स कमी होते.
टोरॉइडल कोरवर इंडक्टन्स कॉइल
दंडगोलाकार इंडक्टर कॉइलच्या चुंबकीय क्षेत्र रेषा कॉइलच्या आतील भागातून (कोअर असल्यास, नंतर त्याद्वारे) धावतात आणि हवेतून लहान होतात. या वस्तुस्थितीत अनेक तोटे समाविष्ट आहेत:
- इंडक्टन्स कमी होते;
- कॉइलची वैशिष्ट्ये कमी गणना करण्यायोग्य आहेत;
- बाह्य चुंबकीय क्षेत्रामध्ये आणलेली कोणतीही वस्तू कॉइल पॅरामीटर्स (इंडक्टन्स, परजीवी कॅपॅसिटन्स, नुकसान इ.) बदलते, त्यामुळे बर्याच बाबतीत संरक्षण आवश्यक असते.
टोरॉइडल कोर (रिंग किंवा "बॅगेल" च्या स्वरूपात) वर जखमेच्या कॉइल्स या दोषांपासून मोठ्या प्रमाणात मुक्त असतात. चुंबकीय रेषा कोरच्या आत बंद लूपच्या स्वरूपात चालतात. याचा अर्थ असा आहे की अशा कोरवरील कॉइल जखमेच्या पॅरामीटर्सवर बाह्य वस्तूंचा जवळजवळ कोणताही प्रभाव पडत नाही आणि अशा डिझाइनसाठी संरक्षण आवश्यक नसते. तसेच, इंडक्टन्स वाढला आहे, इतर सर्व पॅरामीटर्स समान आहेत आणि वैशिष्ट्ये गणना करणे सोपे आहे.
टॉरसेसवर जखमेच्या कॉइल्सच्या तोट्यांमध्ये इंडक्टन्स सुरळीतपणे समायोजित करण्यात अक्षमता समाविष्ट आहे. दुसरी समस्या म्हणजे उच्च श्रम तीव्रता आणि विंडिंगची कमी उत्पादनक्षमता. तथापि, हे सर्वसाधारणपणे सर्व प्रेरक घटकांना लागू होते, मोठ्या किंवा कमी प्रमाणात.
तसेच इंडक्टन्सच्या भौतिक अंमलबजावणीचा एक सामान्य तोटा म्हणजे उच्च वस्तुमान परिमाणे, तुलनेने कमी विश्वासार्हता आणि कमी देखभालक्षमता.
म्हणून, तंत्रज्ञानामध्ये, प्रेरक घटकांपासून मुक्त होण्याचा प्रयत्न केला जातो. परंतु हे नेहमीच शक्य नसते, म्हणून विंडिंग घटक नजीकच्या भविष्यात आणि मध्यम कालावधीत दोन्ही वापरले जातील.
संबंधित लेख:
