इंडक्टन्स चुंबकीय क्षेत्राची ऊर्जा जमा करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल सर्किटच्या घटकांचे गुणधर्म दर्शवते. हे वर्तमान आणि चुंबकीय क्षेत्र यांच्यातील संबंधांचे एक माप देखील आहे. त्याची तुलना विजेच्या जडत्वाशी देखील केली जाते - जसे की यांत्रिक शरीराच्या जडत्वाच्या मोजमापासह वस्तुमान.
सामग्री
स्व-प्रेरणाची घटना
जर प्रवाहकीय सर्किटमधून वाहणारा विद्युत् प्रवाह परिमाणात बदलला तर सेल्फ-इंडक्शनची घटना घडते. या प्रकरणात, सर्किटमधून चुंबकीय प्रवाह बदलतो आणि वर्तमान लूपच्या टर्मिनल्सवर एक ईएमएफ दिसून येतो, ज्याला सेल्फ-इंडक्शन ईएमएफ म्हणतात. हा EMF विद्युत् प्रवाहाच्या दिशेच्या विरुद्ध आहे आणि त्याच्या समान आहे:
ε=-∆F/∆t=-L*(∆I/∆t)
हे स्पष्ट आहे की सेल्फ-इंडक्शनचा ईएमएफ सर्किटमधून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहातील बदलामुळे चुंबकीय प्रवाहाच्या बदलाच्या दराच्या समान आहे आणि विद्युत प्रवाहाच्या बदलाच्या दराच्या प्रमाणात देखील आहे. सेल्फ-इंडक्शनच्या EMF आणि विद्युत् प्रवाहाच्या बदलाचा दर यांच्यातील समानुपातिकतेच्या गुणांकाला इंडक्टन्स म्हणतात आणि L द्वारे दर्शविले जाते. हे मूल्य नेहमीच सकारात्मक असते आणि त्याचे SI एकक 1 हेन्री (1 H) असते. अंशात्मक अपूर्णांक देखील वापरले जातात - मिलिहेनरी आणि मायक्रोहेनरी. जर 1 अँपिअरने करंट बदलल्याने 1 व्होल्टचा सेल्फ-इंडक्शन EMF झाला तर आपण 1 हेन्रीच्या इंडक्टन्सबद्दल बोलू शकतो. सर्किटमध्ये केवळ इंडक्टन्सच नाही तर एक स्वतंत्र कंडक्टर तसेच कॉइल देखील आहे, ज्याला मालिका-कनेक्टेड सर्किट्सचा संच म्हणून दर्शविले जाऊ शकते.
इंडक्टन्स ऊर्जा साठवते, ज्याची गणना W=L*I म्हणून केली जाऊ शकते2/2, कुठे:
- डब्ल्यू-एनर्जी, जे;
- एल - इंडक्टन्स, एच;
- मी कॉइलमधील विद्युत् प्रवाह आहे, ए.
आणि येथे ऊर्जा कॉइलच्या इंडक्टन्सच्या थेट प्रमाणात असते.
महत्वाचे! अभियांत्रिकीमध्ये, इंडक्टन्स हे एक उपकरण आहे ज्यामध्ये विद्युत क्षेत्र साठवले जाते. अशा व्याख्येच्या सर्वात जवळचा वास्तविक घटक म्हणजे प्रेरक होय.
भौतिक कॉइलच्या इंडक्टन्सची गणना करण्यासाठी सामान्य सूत्र जटिल स्वरूपाचे आहे आणि व्यावहारिक गणनांसाठी गैरसोयीचे आहे. हे लक्षात ठेवणे उपयुक्त आहे की इंडक्टन्स वळणांच्या संख्येच्या प्रमाणात, कॉइलचा व्यास आणि भौमितिक आकारावर अवलंबून असतो. तसेच, वळण ज्या कोरवर स्थित आहे त्याच्या चुंबकीय पारगम्यतेमुळे इंडक्टन्स प्रभावित होते, परंतु वळणांमधून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहावर परिणाम होत नाही. इंडक्टन्सची गणना करण्यासाठी, प्रत्येक वेळी तुम्हाला विशिष्ट डिझाइनसाठी वरील सूत्रांचा संदर्भ घ्यावा लागेल. तर, बेलनाकार कॉइलसाठी, त्याचे मुख्य 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 H/m;
- N ही वळणांची संख्या आहे;
- एस हे कॉइलचे क्षेत्रफळ आहे;
- l ही कॉइलची भौमितीय लांबी आहे.
बेलनाकार कॉइल आणि इतर आकारांच्या कॉइलसाठी इंडक्टन्सची गणना करण्यासाठी, ऑनलाइन कॅल्क्युलेटरसह कॅल्क्युलेटर प्रोग्राम वापरणे चांगले आहे.
इंडक्टर्सची मालिका आणि समांतर कनेक्शन
नवीन वैशिष्ट्यांसह संच मिळवून इंडक्टन्स मालिका किंवा समांतर जोडले जाऊ शकतात.
समांतर कनेक्शन
जेव्हा कॉइल समांतर जोडलेले असतात, तेव्हा सर्व घटकांवरील व्होल्टेज समान असते आणि प्रवाह (चल) घटकांच्या इंडक्टन्ससह विपरित वितरीत केले जातात.
- 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 कॉइल्ससाठी ते L=L फॉर्ममध्ये सरलीकृत आहे.1*एल2/(एल1+एल2). स्पष्टपणे, परिणामी इंडक्टन्स सर्वात लहान मूल्य असलेल्या घटकाच्या इंडक्टन्सपेक्षा कमी आहे.
सीरियल कनेक्शन
या प्रकारच्या कनेक्शनसह, कॉइलच्या सर्किटमधून समान प्रवाह वाहतो आणि सर्किटच्या प्रत्येक घटकावरील व्होल्टेज (व्हेरिएबल!) प्रत्येक घटकाच्या इंडक्टन्सच्या प्रमाणात वितरीत केले जाते:
- U=U1+U2+U3;
- I=I1=मी2=मी3.
एकूण इंडक्टन्स सर्व इंडक्टन्सच्या बेरजेइतके आहे आणि सर्वात मोठे मूल्य असलेल्या घटकाच्या इंडक्टन्सपेक्षा मोठे असेल. म्हणून, इंडक्टन्समध्ये वाढ मिळविण्यासाठी आवश्यक असल्यास असे कनेक्शन वापरले जाते.
महत्वाचे! मालिका किंवा समांतर बॅटरीमध्ये कॉइल कनेक्ट करताना, गणना सूत्रे केवळ अशा प्रकरणांसाठी योग्य आहेत जिथे घटकांच्या चुंबकीय क्षेत्राचा परस्पर प्रभाव वगळला जातो (शिल्डिंग, लांब अंतर इ.). प्रभाव अस्तित्त्वात असल्यास, इंडक्टन्सचे एकूण मूल्य कॉइलच्या सापेक्ष स्थितीवर अवलंबून असेल.
काही व्यावहारिक समस्या आणि इंडक्टरचे डिझाइन
सराव मध्ये, inductors विविध डिझाइन वापरले जातात. अनुप्रयोगाचा उद्देश आणि क्षेत्र यावर अवलंबून, डिव्हाइसेस विविध प्रकारे बनवल्या जाऊ शकतात, परंतु वास्तविक कॉइलमध्ये होणारे परिणाम विचारात घेतले पाहिजेत.
इंडक्टरचा गुणवत्ता घटक
वास्तविक कॉइलमध्ये, इंडक्टन्स व्यतिरिक्त, अनेक पॅरामीटर्स असतात आणि सर्वात महत्वाचा 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);
- वायर इन्सुलेशन आणि विंडिंग फ्रेममध्ये डायलेक्ट्रिक नुकसान;
- स्क्रीन तोटा;
- मुख्य नुकसान.
हे सर्व परिमाण नुकसान प्रतिकार निर्धारित करतात आणि गुणवत्ता घटक हे Q=ωL/Rlosses च्या बरोबरीचे परिमाणहीन मूल्य आहे, जेथे:
- ω = 2*π*F - वर्तुळाकार वारंवारता;
- एल - इंडक्टन्स;
- ωL ही कॉइलची अभिक्रिया आहे.
आम्ही अंदाजे असे म्हणू शकतो की गुणवत्ता घटक सक्रिय आणि प्रतिक्रियाशील (प्रेरणात्मक) प्रतिरोधनाच्या गुणोत्तराच्या समान आहे. एकीकडे, वाढत्या वारंवारतेसह, अंश वाढते, परंतु त्याच वेळी, त्वचेच्या प्रभावामुळे, वायरच्या उपयुक्त क्रॉस सेक्शनमध्ये घट झाल्यामुळे नुकसान प्रतिकार देखील वाढतो.
स्क्रीन प्रभाव
परदेशी वस्तूंचा प्रभाव, तसेच विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रे आणि या क्षेत्रांद्वारे घटकांचा परस्पर प्रभाव कमी करण्यासाठी, कॉइल (विशेषत: उच्च-फ्रिक्वेंसी) बहुतेकदा स्क्रीनमध्ये ठेवल्या जातात. फायदेशीर प्रभावाव्यतिरिक्त, शिल्डिंगमुळे कॉइलच्या गुणवत्तेच्या घटकात घट होते, त्याच्या प्रेरणात घट होते आणि परजीवी कॅपेसिटन्समध्ये वाढ होते. शिवाय, पडद्याच्या भिंती कॉइलच्या वळणाच्या जितक्या जवळ असतील तितका हानिकारक प्रभाव जास्त असेल. म्हणून, ढाल केलेले कॉइल जवळजवळ नेहमीच पॅरामीटर्स समायोजित करण्याच्या शक्यतेसह तयार केले जातात.
ट्रिमर इंडक्टन्स
काही प्रकरणांमध्ये, ट्यूनिंग दरम्यान पॅरामीटर विचलनाची भरपाई करून, इतर सर्किट घटकांशी कॉइल कनेक्ट केल्यानंतर साइटवर इंडक्टन्स मूल्य अचूकपणे सेट करणे आवश्यक आहे. यासाठी, वेगवेगळ्या पद्धती वापरल्या जातात (वळणांचे टॅप बदलणे इ.), परंतु सर्वात अचूक आणि गुळगुळीत पद्धत म्हणजे कोरच्या मदतीने ट्यूनिंग करणे. 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 द्रुत समायोजन आवश्यक असल्यास, वेगळ्या डिझाइनचे कॉइल वापरले जातात. त्यामध्ये दोन विंडिंग आहेत - जंगम आणि निश्चित. एकूण इंडक्टन्स दोन कॉइलच्या इंडक्टन्सच्या बेरीज आणि त्यांच्यामधील परस्पर इंडक्टन्सच्या समान आहे.
एका कॉइलची सापेक्ष स्थिती दुसऱ्यामध्ये बदलून, इंडक्टन्सचे एकूण मूल्य समायोजित केले जाते. अशा उपकरणाला व्हेरिओमीटर म्हणतात आणि काही कारणास्तव व्हेरिएबल कॅपेसिटरचा वापर अशक्य आहे अशा परिस्थितीत रेझोनंट सर्किट्स ट्यून करण्यासाठी संप्रेषण उपकरणांमध्ये वापरला जातो.व्हेरिओमीटरची रचना त्याऐवजी अवजड आहे, जी त्याची व्याप्ती मर्यादित करते.
मुद्रित सर्पिलच्या स्वरूपात प्रेरण
लहान इंडक्टन्ससह कॉइल मुद्रित कंडक्टरच्या सर्पिलच्या स्वरूपात बनवता येतात. या डिझाइनचे फायदे आहेत:
- उत्पादनाची उत्पादकता;
- पॅरामीटर्सची उच्च पुनरावृत्तीक्षमता.
तोट्यांमध्ये समायोजनादरम्यान बारीक ट्यूनिंगची अशक्यता आणि मोठ्या इंडक्टन्स व्हॅल्यूज मिळविण्याची अडचण समाविष्ट आहे - इंडक्टन्स जितका जास्त असेल तितकी कॉइल बोर्डवर जास्त जागा घेते.
विभागीय जखमेच्या रील
कॅपेसिटन्सशिवाय इंडक्टन्स केवळ कागदावर आहे. कॉइलच्या कोणत्याही भौतिक अंमलबजावणीसह, एक परजीवी इंटरटर्न कॅपेसिटन्स लगेच उद्भवते. हे बर्याच बाबतीत हानिकारक आहे. परजीवी कॅपॅसिटन्स एलसी सर्किटच्या कॅपॅसिटन्सपर्यंत जोडते, रेझोनंट फ्रिक्वेंसी आणि ऑसीलेटरी सिस्टमची गुणवत्ता घटक कमी करते. तसेच, कॉइलची स्वतःची रेझोनंट वारंवारता असते, जी अवांछित घटनांना उत्तेजन देते.
परजीवी कॅपेसिटन्स कमी करण्यासाठी विविध पद्धती वापरल्या जातात, त्यापैकी सर्वात सोपी म्हणजे अनेक मालिका-कनेक्ट केलेल्या विभागांच्या रूपात विंडिंग इंडक्टन्स. या समावेशासह, इंडक्टन्स वाढतात आणि एकूण कॅपेसिटन्स कमी होते.
टॉरॉइडल कोअरवर इंडक्टर
दंडगोलाकार इंडक्टरच्या चुंबकीय क्षेत्र रेषा विंडिंगच्या आतील बाजूने काढल्या जातात (जर कोर असेल तर त्याद्वारे) आणि हवेतून बाहेरून बंद केल्या जातात. या वस्तुस्थितीत अनेक तोटे समाविष्ट आहेत:
- प्रेरण कमी होते;
- कॉइलची वैशिष्ट्ये गणनासाठी कमी अनुकूल आहेत;
- बाह्य चुंबकीय क्षेत्रात आणलेली कोणतीही वस्तू कॉइलचे मापदंड बदलते (इंडक्टन्स, परजीवी कॅपेसिटन्स, नुकसान इ.), त्यामुळे अनेक प्रकरणांमध्ये संरक्षण आवश्यक असते.
टोरॉइडल कोर (रिंग किंवा डोनटच्या स्वरूपात) वर जखमेच्या कॉइल्स या कमतरतांपासून मोठ्या प्रमाणात मुक्त असतात. बंद लूपच्या स्वरूपात चुंबकीय रेषा कोरच्या आत जातात. याचा अर्थ असा आहे की अशा कोरवरील कॉइल जखमेच्या पॅरामीटर्सवर बाह्य वस्तूंचा व्यावहारिकपणे कोणताही प्रभाव पडत नाही आणि अशा डिझाइनसाठी संरक्षणाची आवश्यकता नसते. इंडक्टन्स देखील वाढते, इतर गोष्टी समान असतात आणि वैशिष्ट्ये गणना करणे सोपे होते.
टोरीवर जखमेच्या कॉइल्सच्या तोट्यांमध्ये स्पॉटवर इंडक्टन्सचे सहज समायोजन अशक्य 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 वजन आणि आकार, तुलनेने कमी विश्वसनीयता आणि कमी देखभालक्षमता.
म्हणून, तंत्रज्ञानामध्ये, ते प्रेरक घटकांपासून मुक्त होण्याचा प्रयत्न करतात. परंतु हे नेहमीच शक्य नसते, म्हणून विंडिंग घटक नजीकच्या भविष्यात आणि मध्यम कालावधीत दोन्ही वापरले जातील.
तत्सम लेख:
