Samoindukcija in medsebojna indukcija

EMF samoindukcije

Spremenljiv tok vedno ustvari spremenljivko magnetno polje, ki posledično vedno povzroči EMF... Z vsako spremembo toka v tuljavi (ali na splošno v žici) sama inducira EMF samoindukcije.

Ko je emf v tuljavi induciran s spremembo lastnega magnetnega toka, je velikost tega emf odvisna od hitrosti spremembe toka. Večja kot je hitrost spremembe toka, večji je EMF samoindukcije.

Velikost emf samoindukcije je odvisna tudi od števila obratov tuljave, gostote njihovega navitja in velikosti tuljave. Večji kot je premer tuljave, število njenih obratov in gostota navitja, večji je EMF samoindukcije. Ta odvisnost EMF samoindukcije od hitrosti spremembe toka v tuljavi, števila njegovih obratov in dimenzij je zelo pomembna v elektrotehniki.

Smer emf samoindukcije je določena z Lenzovim zakonom. EMF samoindukcije ima vedno smer, v kateri preprečuje spremembo toka, ki jo je povzročil.

Z drugimi besedami, zmanjšanje toka v tuljavi vodi do pojava EMF samoindukcije, usmerjenega v smeri toka, t.j. preprečuje njegovo zmanjšanje. Nasprotno, ko se tok v tuljavi poveča, se pojavi EMF samoindukcije, usmerjen proti toku, to je, da prepreči njegovo povečanje.

Ne smemo pozabiti, da če se tok v tuljavi ne spremeni, potem ne pride do EMF samoindukcije. Pojav samoindukcije je še posebej izrazit v vezju, ki vsebuje tuljavo z železnim jedrom, saj železo bistveno poveča magnetni pretok tuljave in s tem velikost EMF samoindukcije, ko se spremeni.

Induktivnost

Torej vemo, da je velikost EMF samoindukcije v tuljavi poleg hitrosti spremembe toka v njej odvisna tudi od velikosti tuljave in števila njenih ovojev.

Zato so tuljave različnih zasnov pri enaki hitrosti spremembe toka sposobne samoindukcijske emf samoindukcije različnih velikosti.

Da bi razlikovali tuljave med seboj po njihovi sposobnosti, da v sebi inducirajo EMF samoindukcije, je bil uveden koncept induktivnih tuljav ali koeficienta samoindukcije.

Induktivnost tuljave je količina, ki označuje lastnost tuljave, da sama inducira EMF samoindukcije.

Induktivnost dane tuljave je konstantna vrednost, neodvisna tako od jakosti toka, ki teče skozi njo, kot od hitrosti njegove spremembe.

Henry - to je induktivnost takšne tuljave (ali žice), v kateri, ko se jakost toka spremeni za 1 amper v 1 sekundi, nastane EMF samoindukcije 1 volta.

V praksi včasih potrebujete tuljavo (ali tuljavo), ki nima induktivnosti. V tem primeru je žica navita na tuljavo, ki jo je predhodno dvakrat zložila. Ta metoda navijanja se imenuje bifilarna.

EMF medsebojne indukcije

Vemo, da EMF indukcije v tuljavi ne more nastati s premikanjem elektromagneta v njej, temveč s spreminjanjem samo toka v njegovi tuljavi. Ampak kaj, da bi povzročil EMF indukcije v eni tuljavi zaradi spremembe toka v drugi, absolutno ni potrebno, da eno od njih postavite v drugo, lahko pa jih razporedite drug poleg drugega

In v tem primeru, ko se spremeni tok v eni tuljavi, bo nastali izmenični magnetni tok prodrl (prečkal) zavoje druge tuljave in v njej povzročil EMF.

Medsebojna indukcija omogoča povezovanje različnih električnih tokokrogov s pomočjo magnetnega polja. To povezavo običajno imenujemo induktivna sklopka.

Velikost medsebojne indukcijske emf je odvisna predvsem od hitrosti, s katero se spreminja tok v prvi tuljavi…. Hitreje kot se tok spreminja v njem, večji je EMF medsebojne indukcije.

Poleg tega je velikost medsebojne indukcijske EMF odvisna od velikosti induktivnosti obeh tuljav in njunega relativnega položaja, pa tudi od magnetne prepustnosti okolja.

Zato so tuljave, ki so različne po svoji induktivnosti in medsebojni razporeditvi ter v različnih okoljih, sposobne druga v drugi inducirati po velikosti različne medsebojne indukcijske EMF.

Da bi lahko razlikovali med različnimi pari tuljav glede na njihovo sposobnost medsebojne indukcije EMF, koncept medsebojne induktivnosti ali koeficienta medsebojne indukcije.

Medsebojno induktivnost označujemo s črko M. Enota za njeno merjenje je tako kot induktivnost henry.

Henry je takšna medsebojna induktivnost dveh tuljav, da sprememba toka v eni tuljavi za 1 amper za 1 sekundo povzroči v drugi tuljavi EMF medsebojne indukcije, ki je enaka 1 voltu.

Na velikost EMF medsebojne indukcije vpliva magnetna prepustnost okolja. Večja kot je magnetna prepustnost medija, skozi katerega je zaprt izmenični magnetni tok, ki povezuje tuljave, močnejša je induktivna sklopitev tuljav in večja je vrednost EMF medsebojne indukcije.

Delo temelji na pojavu medsebojne indukcije v tako pomembni električni napravi, kot je transformator.

Načelo delovanja transformatorja

Načelo delovanja transformatorja temelji na pojav elektromagnetne indukcije in je sledeča. Na železnem jedru sta naviti dve tuljavi, ena od njiju je priključena na vir izmeničnega toka, druga pa na tokovni odvod (upor).

Tuljava, povezana z virom izmeničnega toka, ustvarja izmenični magnetni tok v jedru, ki inducira EMF v drugi tuljavi.

Tuljava, priključena na vir izmeničnega toka, se imenuje primarna, tuljava, na katero je priključen porabnik, pa se imenuje sekundarna. Ker pa izmenični magnetni tok hkrati prodre v obe tuljavi, se v vsaki od njih inducira izmenični EMF.

Velikost EMF vsakega obrata, tako kot EMF celotne tuljave, je odvisna od velikosti magnetnega pretoka, ki prodira v tuljavo, in hitrosti njegove spremembe.Hitrost spreminjanja magnetnega pretoka je odvisna samo od frekvence enosmernega izmeničnega toka za določen tok. Tudi velikost magnetnega pretoka je pri tem transformatorju konstantna. Zato je v obravnavanem transformatorju EMF v vsakem navitju odvisen le od števila obratov v njem.

Razmerje med primarno in sekundarno napetostjo je enako razmerju števila ovojev primarnega in sekundarnega navitja. To razmerje se imenuje transformacijski faktor (K).

Če omrežno napetost pripeljemo na eno od navitij transformatorja, se iz drugega navitja odvzame napetost, ki je tolikokrat večja ali manjša od omrežne napetosti, za kolikor je večje število ovojev sekundarnega navitja oz. manj.

Če je napetost odstranjena iz sekundarnega navitja, ki je večja od napetosti, ki se dovaja v primarno navitje, se tak transformator imenuje stopenjski. Nasprotno, če je napetost odstranjena iz sekundarnega navitja, manjša od primarne, potem se tak transformator imenuje padajoči. Vsak transformator se lahko uporablja kot stopenjski ali nižji.

Transformacijsko razmerje je običajno navedeno v potnem listu transformatorja kot razmerje med najvišjo napetostjo in najnižjo, to je, da je vedno večje od ena.