Or you want a quick look: Hiện tượng tự cảm giữa các cuộn dây
Trong hướng dẫn trước, chúng ta đã thấy rằng một cuộn cảm tạo ra một sức điện động cảm ứng bên trong chính nó do từ trường thay đổi xung quanh các vòng dây của chính nó. Khi sức điện động này được cảm ứng trong cùng một đoạn mạch có dòng điện thay đổi thì hiệu ứng này được gọi là Sự tự cảm , (L).
Tuy nhiên, khi sức điện động được cảm ứng vào một cuộn dây liền kề nằm trong cùng một từ trường, sức điện động được cho là cảm ứng từ, cảm ứng hoặc sự tự cảm , ký hiệu (M). Sau đó, khi hai hoặc nhiều cuộn dây được liên kết từ tính với nhau bằng một từ thông chung, chúng được cho là có tính chất tự cảm .
Hiện tượng tự cảm là nguyên tắc hoạt động cơ bản của máy biến áp, động cơ, máy phát điện và bất kỳ thành phần điện nào khác tương tác với từ trường khác. Sau đó, chúng ta có thể định nghĩa hỗ cảm là dòng điện chạy trong một cuộn dây gây ra điện áp trong cuộn dây liền kề.
Nhưng hiện tượng tự cảm cũng có thể là một điều xấu vì điện cảm “đi lạc” hoặc “rò rỉ” từ cuộn dây có thể cản trở hoạt động của thành phần lân cận khác bằng cảm ứng điện từ, vì vậy có thể cần một số hình thức kiểm tra điện đối với điện thế đất.
Lượng hỗ cảm liên kết cuộn dây này với cuộn dây khác phụ thuộc rất nhiều vào vị trí tương đối của hai cuộn dây. Nếu một cuộn dây được đặt cạnh cuộn dây kia sao cho khoảng cách vật lý của chúng cách nhau nhỏ, thì gần như tất cả từ thông tạo ra bởi cuộn dây thứ nhất sẽ tương tác với các cuộn dây của cuộn dây thứ hai tạo ra một sức điện động tương đối lớn và do đó tạo ra một giá trị điện cảm tương hỗ lớn.
Tương tự như vậy, nếu hai cuộn dây ở xa nhau hơn hoặc ở các góc khác nhau, thì lượng từ thông cảm ứng từ cuộn dây thứ nhất vào cuộn dây thứ hai sẽ yếu hơn tạo ra một sức điện động cảm ứng nhỏ hơn nhiều và do đó giá trị điện cảm tương hỗ nhỏ hơn nhiều. Vì vậy, ảnh hưởng của tự cảm phụ thuộc rất nhiều vào vị trí hoặc khoảng cách tương đối, (S) của hai cuộn dây và điều này được chứng minh dưới đây.
Hiện tượng tự cảm giữa các cuộn dây
Độ tự cảm tồn tại giữa hai cuộn dây có thể được tăng lên đáng kể bằng cách đặt chúng trên một lõi sắt mềm thông thường hoặc bằng cách tăng số vòng của một trong hai cuộn dây như được tìm thấy trong máy biến áp.
Nếu hai cuộn dây được quấn chặt chẽ chồng lên nhau trên một khớp nối thống nhất lõi sắt mềm thông thường được cho là tồn tại giữa chúng vì bất kỳ tổn thất nào do rò rỉ từ thông sẽ cực kỳ nhỏ. Sau đó, giả sử một liên kết từ thông hoàn hảo giữa hai cuộn dây thì độ tự cảm tồn tại giữa chúng có thể được cho là.
- Ở đâu:
- µ o là độ từ thẩm của không gian tự do (4.π.10 -7 )
- µ r là độ từ thẩm tương đối của lõi sắt mềm
- N là số vòng dây của cuộn dây
- A nằm trong diện tích mặt cắt ngang tính bằng m 2
- ℓ là chiều dài cuộn dây tính bằng mét
Tự cảm
Ở đây dòng điện chạy trong cuộn một, L 1 tạo ra một từ trường xung quanh chính nó với một số đường sức từ này đi qua cuộn hai, L 2 cho chúng ta cảm kháng lẫn nhau. Cuộn một có dòng I 1 và N 1 vòng còn cuộn hai có N 2 vòng. Do đó, độ tự cảm, M 12 của cuộn dây hai tồn tại đối với cuộn một phụ thuộc vào vị trí của chúng đối với nhau và được cho là:
Tương tự như vậy, từ thông liên kết cuộn một, L 1 khi dòng điện chạy quanh cuộn hai, L 2 hoàn toàn giống với từ thông liên kết cuộn hai khi cùng một dòng điện chạy quanh cuộn một ở trên, khi đó độ tự cảm của cuộn một đối với cuộn hai được xác định là M 21 . Điện cảm này là đúng bất kể kích thước, số vòng, vị trí tương đối hoặc hướng của hai cuộn dây. Bởi vì điều này, chúng tôi có thể viết độ tự cảm giữa hai cuộn dây như: M 12 = M 21 = M .
Sau đó, chúng ta có thể thấy rằng độ tự cảm đặc trưng cho một cuộn cảm như một phần tử mạch đơn, trong khi độ tự cảm tương hỗ biểu thị một số dạng ghép từ giữa hai cuộn cảm hoặc cuộn dây, tùy thuộc vào khoảng cách và cách sắp xếp của chúng, hy vọng chúng ta nhớ được từ các hướng dẫn của chúng tôi về Nam châm điện mà độ tự cảm của mỗi cuộn dây riêng biệt được cho là:
Bằng cách nhân chéo hai phương trình trên, độ tự cảm, M tồn tại giữa hai cuộn dây có thể được biểu thị bằng độ tự cảm của mỗi cuộn dây.
cho chúng ta một biểu thức cuối cùng và phổ biến hơn cho độ tự cảm giữa hai cuộn dây của:
Tự cảm giữa các cuộn dây
Tuy nhiên, phương trình trên giả định độ rò từ thông bằng không và 100% từ kết nối giữa hai cuộn dây, L 1 và L 2 . Trong thực tế sẽ luôn có một số tổn thất do rò rỉ và vị trí, vì vậy ghép từ giữa hai cuộn dây không bao giờ có thể đạt hoặc vượt quá 100%, nhưng có thể trở nên rất gần với giá trị này trong một số cuộn dây cảm ứng đặc biệt.
Nếu một số tổng từ thông liên kết với hai cuộn dây, lượng liên kết từ thông này có thể được xác định là một phần của tổng liên kết từ thông có thể có giữa các cuộn dây. Giá trị phân số này được gọi là hệ số ghép và được ký tự k .
Hệ số ghép hỗ cảm
Nói chung, số lượng ghép cảm ứng tồn tại giữa hai cuộn dây được biểu thị bằng số phân số giữa và 1 thay vì giá trị phần trăm ( % ), trong đó cho biết không hoặc không có ghép cảm ứng và 1 cho biết ghép cảm ứng đầy đủ hoặc tối đa.
Nói cách khác, nếu k = 1 hai cuộn dây được ghép hoàn hảo, nếu k> 0,5 thì hai cuộn dây được cho là ghép hoàn hảo và nếu k <0,5 thì hai cuộn dây được cho là ghép lỏng. Sau đó, phương trình trên giả sử một ghép hoàn hảo có thể được sửa đổi để tính đến hệ số ghép này, k và được cho là:
Yếu tố ghép giữa các cuộn dây
Khi hệ số liên kết, k bằng 1 , (thống nhất) sao cho tất cả các dòng từ thông của một cuộn dây cắt tất cả các vòng của cuộn thứ hai, tức là hai cuộn dây được ghép hoàn hảo với nhau, sinh ra hiện tượng tự cảm . bằng giá trị trung bình hình học của hai độ tự cảm riêng của cuộn dây.
Ngoài ra khi độ tự cảm của hai cuộn dây giống nhau và bằng nhau, L 1 bằng L 2 thì độ tự cảm tồn tại giữa hai cuộn dây sẽ bằng giá trị của một cuộn dây đơn là căn bậc hai của hai giá trị bằng nhau là như nhau dưới dạng một giá trị duy nhất như được hiển thị.
Ví dụ về điện cảm tươn hỗ No1
Hai cuộn cảm có độ tự cảm lần lượt là 75mH và 55mH, đặt cạnh nhau trên một lõi từ chung sao cho 75% đường sức từ cuộn thứ nhất cắt cuộn thứ hai. Tính tổng cảm kháng tồn tại giữa hai đầu cuộn dây.
Ví dụ về điện cảm tương hỗ số 2
Khi hai cuộn dây có độ tự cảm lần lượt là 5H và 4H được quấn đều vào một lõi không nhiễm từ thì thấy độ tự cảm của chúng là 1,5H. Tính hệ số ghép tồn tại giữa.
Trong hướng dẫn tiếp theo về Cuộn cảm, chúng ta sẽ xem xét việc kết nối các cuộn cảm với nhau trong Series và ảnh hưởng của sự kết hợp này đến độ tự cảm , độ tự cảm tổng và điện áp cảm ứng của chúng.
