Εφαρμογή των επαγωγέων

Εάν σκέφτεστε προσεκτικά, τότε όλα τα είδη των εφαρμογών για ένα τόσο απλό πράγμα όπως ένας επαγωγέας απλά δεν μπορούν να μετρηθούν. Σε ένα άρθρο, θυμόμαστε μόνο λίγες από αυτές. Εν τω μεταξύ, η ανθρώπινη ευρηματικότητα και το ταλέντο δεν κουράζουν να εκφράζουν δημιουργικά, εφευρίσκοντας και αναπτύσσοντας όλο και περισσότερες νέες συσκευές και μηχανισμούς που βασίζονται σε επαγωγέα.

Φαίνεται ότι εδώ μπορείτε να χτίσετε; Ένα απλό πηνίο σύρματος, μπορεί να είναι ένας πυρήνας συγκεκριμένου σχήματος και το ρεύμα που διέρχεται μέσω του σύρματος σε σταθερή, μεταβλητή ή παλμική μορφή. Και εν τω μεταξύ, χωρίς επαγωγείς όλες οι σύγχρονες ηλεκτρικές μηχανές απλά δεν θα μπορούσαν να υπάρξουν. Ας δούμε πιο προσεκτικά.

Ανύψωση ηλεκτρομαγνήτη

Οι ροδέλες ανελκυστήρων χρησιμοποιούνται παγκοσμίως εδώ και πολλά χρόνια για τη φόρτωση σιδηρομαγνητικών απορριμμάτων. Εφαρμόζοντας μια ηλεκτρική ισχύ 18 kW στην περιέλιξη εργασίας, είναι δυνατή η συγκράτηση και η βύθιση περισσότερων από 2 τόνους σιδήρου κάθε φορά, ενώ η δύναμη αποκοπής που αναπτύσσεται σε μια δεδομένη ισχύ υπερβαίνει τους 25 τόνους.

Ένας ηλεκτρομαγνήτης με διάμετρο περίπου 1,5 μέτρων απλά προσκολλάται στο γάντζο γερανού, τροφοδοτείται, κατά κανόνα, από τριφασική εναλλασσόμενη τάση και είναι δυνατή η γρήγορη φόρτωση σιδηρομαγνητικών υλικών ή προϊόντων σιδήρου. Οι τμηματικές περιελίξεις διαφόρων πηνίων λαμβάνουν ρεύμα με μαγνητισμό ενός πυρήνα κατασκευασμένου από ειδικό κράμα και με τη σειρά του προσελκύει, για παράδειγμα, μεταλλικά παλιοσίδερα που πρέπει να φορτωθούν σε αυτοκίνητα.

Ηλεκτρομαγνητικό ρελέ

Τι θα συμβεί αν χρειάσατε να ενεργοποιείτε και να απενεργοποιείτε περιοδικά την ισχύ κάποιου ηλεκτρικού κυκλώματος, σαν να πιέζετε ένα κουμπί σε ένα μηχανικό διακόπτη, ενώ βάζετε ένα κλειδί ημιαγωγών δεν είναι σκόπιμο και ένας μηχανικός διακόπτης ή διακόπτης εναλλαγής δεν είναι βολικός και δεν είναι ευχάριστος αισθητικά;

Ας υποθέσουμε ότι απλά πρέπει να αγγίξετε τον αισθητήρα με το δάχτυλό σας και ότι το αποτέλεσμα θα πρέπει να είναι η διαδικασία σύνδεσης ενός ισχυρού φορτίου, όπως ενός λαμπτήρα ή ενός κινητήρα, με (ή αποσύνδεση) από το δίκτυο. Ελάτε στη διάσωση ηλεκτρομαγνητικά ρελέ. Χάρη στο ρελέ, μπορείτε να αρνηθείτε από τα τεράστια κουμπιά των διακοπτών, αλλά τώρα μπορείτε απλά να αγγίξετε τα μικρο-κουμπιά στα οποία θα αντιδράσει το ηλεκτρονικό κύκλωμα, η λειτουργία του οποίου είναι να τροφοδοτήσει το πηνίο του ρελέ ή να αφαιρέσει ενέργεια από αυτό. Το πηνίο ρελέ είναι το πηνίο ενός ηλεκτρομαγνήτη (και πάλι ενός επαγωγέα), το οποίο προσελκύει μια ελατηριωτή επαφή που ενεργεί ως μηχανικός διακόπτης.

Μετασχηματιστής

Για να μετατρέψετε εναλλασσόμενη τάση και ρεύμα ενός μεγέθους σε εναλλασσόμενη τάση και ρεύμα άλλου μεγέθους, χρησιμοποιήστε μετασχηματιστές. Οι κύριες και δευτερεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή που είναι τοποθετημένες στον σιδηρομαγνητικό πυρήνα είναι επαγωγείς.

Το πρωτεύον τύλιγμα, όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα διέρχεται από το σύρμα του, δημιουργεί μια εναλλασσόμενη μαγνητική ροή στον όγκο πυρήνα, η οποία διεισδύει στις στροφές του δευτερεύοντος τυλίγματος και προκαλεί ένα EMF μέσα σε αυτό και δημιουργεί τάση του δευτερεύοντος τυλίγματος. Οι μετασχηματιστές αυξάνουν την τάση των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και τις τροφοδοτούν στις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και, στη συνέχεια, μειώνουν την τάση από τις γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας και την τροφοδοτούν στα σπίτια μας.

Δεν θα υπήρχαν μετασχηματιστές (επαγωγείς ως πρωτογενείς και δευτερεύοντες τύλιγοι) - δεν θα υπήρχε μετάδοση ή διανομή ηλεκτρικής ενέργειας. Για να μην αναφέρουμε τους εργαστηριακούς αυτόματους μετασχηματιστές, τους μετασχηματιστές συγκόλλησης, τους μετασχηματιστές φερρίτη για την εναλλαγή των τροφοδοτικών και φυσικά δεν θα μιλούσαμε για καύσιμα ανάφλεξης στα αυτοκίνητα, αλλά τα πηνία ανάφλεξης είναι επίσης ειδικά, αλλά μετασχηματιστές, δηλαδή πηνία.

Γκάζι

Για τη μετατροπή του ηλεκτρικού ρεύματος σε μετασχηματιστές, χρησιμοποιούνται ειδικοί επαγωγείς - πηνία. Η λειτουργία ενός τέτοιου πηνίου είναι να συγκεντρώσει πρώτα ενέργεια με τη μορφή μαγνητικού πεδίου στον πυρήνα, να το αποθηκεύσει εκεί και στη συνέχεια να το δώσει στο φορτίο. Αν ένας μετασχηματιστής μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια ταυτόχρονα, τότε ο επαγωγέας λαμβάνει πρώτα ενέργεια, τότε εκπέμπει.

Η διαδικασία μετατροπής του ηλεκτρικού ρεύματος στον επαγωγέα διαιρείται με το χρόνο. Παρ 'όλα αυτά, εδώ έχετε και πάλι τη χρήση ενός επαγωγέα, την κύρια ιδιότητά του. Ο παλμός ρεύματος τροφοδοτείται στην περιέλιξη του επαγωγέα, ο επαγωγέας αποθηκεύει ενέργεια σε ένα μαγνητικό πεδίο. Στη συνέχεια, ο παλμός του ρεύματος δεν λειτουργεί πλέον, αλλά φορτίο συνδέεται με τον επαγωγέα και το ρεύμα του επαγωγέα βγαίνει από το φορτίο αλλά σε διαφορετική τάση, ανάλογα με τα χρονικά χαρακτηριστικά του κυκλώματος ελέγχου του μετατροπέα. Έτσι, ο επαγωγέας συνεχώς, για παράδειγμα, σε λαμπτήρες εξοικονόμησης ενέργειας, λειτουργεί σε συνδυασμό με διακόπτες ημιαγωγών.

Φούρνοι επαγωγής και επαγωγικές εστίες

Ένας επαγωγέας είναι ένα πηνίο πυρήνα. Αλλά τι εάν, ως πυρήνας, μέσα σε ένα πηνίο, στο πεδίο δράσης του, εισάγεται κάποιο είδος προφόρμας από σιδηρομαγνητικό υλικό που πρέπει να θερμαίνεται από φουσκωτά ρεύματα; Αυτός είναι ο τρόπος λειτουργίας των κλιβάνων επαγωγής και επαγωγικές κουζίνες. Ένα πηνίο επαγωγικής θέρμανσης λειτουργεί ως επαγωγέας για ένα σιδηρομαγνητικό χελώνα, προκαλώντας φούσκες υψηλής συχνότητας σε αυτό, οδηγώντας στη θέρμανση της μπιγέτας μέχρι την τήξη.

Η επαγωγική εστία λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Ο πυθμένας των μαγειρικών σκευών θερμαίνεται από ένα φούσκωμα, όπως ο πυρήνας ενός επαγωγέα, η περιέλιξη του οποίου κρύβεται μέσα στο πλαίσιο μιας επαγωγικής εστίας. Παρεμπιπτόντως, οι επαγωγικοί πηνία χρησιμοποιούνται επίσης σε κυκλώματα τροφοδοσίας ισχύος των επαγωγικών κουζινών - στο ρόλο των μετασχηματιστών παλμών και των στραγγαλιστικών πηνίων.

Φίλτρο RFI

Ο επαγωγέας έχει την ιδιότητα να εμποδίζει το ρεύμα από μεταβολή, παρουσιάζει ένα είδος ηλεκτρομαγνητικής αδράνειας, προκαλώντας το ρεύμα να διαρρεύσει μέσω του εαυτού του, επειδή ενώ το ρεύμα συσσωρεύεται μέσω του πηνίου, το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από αυτό δεν μπορεί να αλλάξει άμεσα, η αλλαγή απαιτεί χρόνο, μεταβολή ρεύματος μαγνητικού πεδίου στο δικό του σύρμα.

Αυτή η ιδιότητα - για να αποτρέπονται οι τρέχουσες αλλαγές - χρησιμοποιείται σε επαγωγικά RFI φίλτρα. Για το συνεχές ρεύμα, το πηνίο δεν είναι αντίσταση, εκτός από το ότι η αντίσταση του σύρματος του ενεργεί ως ενεργή αντίσταση, αλλά για ένα εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής συχνότητας (όπως παρεμβολές μεταγωγής), το πηνίο θα αποτελέσει εμπόδιο. Έτσι τα φίλτρα που βασίζονται σε επαγωγείς προστατεύουν τα δίκτυα και τα κυκλώματα από παρεμβολές.

Ως μέρος ενός ταλαντευόμενου κυκλώματος

Ένα ταλαντευόμενο κύκλωμα είναι ένα πηνίο, ειδικότερα ένας πηνίο (με πυρήνα) συνδεδεμένο με έναν πυκνωτή. Το ταλαντευόμενο κύκλωμα ως τέτοιο συνήθως χρησιμεύει ως ταλαντευόμενο σύστημα. Έχει τη δική του συχνότητα συντονισμού και επομένως μπορεί να ενεργεί ως κύριος σύνδεσμος για λήψη ή λήψη ταλαντώσεων συγκεκριμένης συχνότητας, για παράδειγμα, στις ραδιοεπικοινωνίες.

Παρεμπιπτόντως, οι επαγωγικοί θερμαντήρες έχουν συχνά έναν επαγωγέα συνδεδεμένο παράλληλα με έναν πυκνωτή, σε τέτοιες συνθήκες το πηνίο του επαγωγέα είναι επίσης ένα αναπόσπαστο τμήμα του κυκλώματος ταλάντωσης. Επιπλέον, το ίδιο το κύκλωμα συντονισμού μπορεί να λειτουργήσει ως φίλτρο - να περάσει και να ενισχύσει ρεύματα συχνοτήτων κοντά στη συχνότητα φυσικού συντονισμού και να καταστείλει τις συχνότητες μακριά από αυτό. Στους ραδιοφωνικούς δέκτες, οι κεραίες φερρίτη αποτελούν επίσης μέρος ενός συντονιζόμενου κυκλώματος ταλαντώσεων.

Rotors και στάτορες κινητήρων και γεννητριών

Σε κινητήρες και γεννήτριες, ο στάτορας και ο ρότορας είναι τροποποιημένοι επαγωγείς. Rotor γεννήτρια αυτοκινήτων με πεταλούδα και πόλο κομμάτια - γιατί δεν είναι ένας επαγωγέας;

Ο στάτης της ίδιας γεννήτριας έχει τριφασική περιέλιξη - αυτό είναι ένα είδος τροποποίησης του επαγωγέα. Ακόμη και ένας επαγωγικός κινητήρας - ακόμη και αυτός που έχει μια περιέλιξη στάτορα, που μπορεί επίσης να ονομάζεται επαγωγέας. Επιπλέον, οι αυτεπαγωγές αυτών των πηνίων στάτορα λαμβάνονται υπόψη ως τέτοιες όταν επιλέγονται πυκνωτές εργασίας, για παράδειγμα, όταν ένας τριφασικός κινητήρας πρέπει να προσαρμόζεται σε ισχύ από ένα μονοφασικό κύκλωμα.

Αισθητήρες μετατόπισης και θέσης

Οι επαγωγικοί αισθητήρες μετατόπισης και θέσης είναι επαγωγείς με τροποποιημένους πυρήνες. Μέρος του πυρήνα του πηνίου με τη μορφή πλάκας, η κίνηση μεταβάλλει την αυτεπαγωγή του πηνίου και τις παραμέτρους συχνότητας της αλλαγής κυκλώματος λόγω αλλαγών στην αυτεπαγωγή. Αυτό καθορίζει την παρουσία ενός αντικειμένου στο πεδίο δράσης του αισθητήρα. Ή ένας κυλινδρικός σχήματος ράβδου πυρήνας μπορεί να κινηθεί καθώς το αντικείμενο που σχετίζεται με αυτό κινείται και οι πληροφορίες σχετικά με τη θέση του αντικειμένου διαβάζονται στις παραμέτρους συχνοτήτων που σχετίζονται με τη μεταβλητή επαγωγή του πηνίου του οποίου ο πυρήνας κινείται.

Κατεύθυνση δέσμης CRT

Σε μερικές οθόνες με καθοδικούς σωλήνες, η ροή φορτισμένων σωματιδίων επικεντρώνεται και εκτρέπεται από ειδικά πηνία του συστήματος εκτροπής. Τα πηνία επαγωγής του συστήματος εκτροπής είναι τοποθετημένα σε πυρήνα φερρίτη ειδικού σχήματος στο οποίο εισάγεται ο σωλήνας καθοδικών ακτίνων. Ρυθμίζοντας το ρεύμα στις περιελίξεις, το κύκλωμα αλλάζει τις παραμέτρους του συνολικού μαγνητικού πεδίου όλων των πηνίων του συστήματος, ως αποτέλεσμα της δέσμης δημιουργείται μια συγκεκριμένη διαδρομή για το χτύπημα μιας ακριβώς υπολογισμένης θέσης στην οθόνη.

Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, ηλεκτρική κλειδαριά, ρελέ συσπειρωτήρα

Όπως ένας μαγνήτης που προσελκύει αντικείμενα σιδήρου, το πηνίο είναι σε θέση να τραβήξει έναν σιδηρομαγνητικό πυρήνα μιας μορφής ή άλλου. Ορισμένες ηλεκτρικές κλειδαριές, ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες και, για παράδειγμα, το ρελέ συσπειρωτήρα ενός εκκινητή αυτοκινήτου, η κίνηση του Bendix και η συγκράτησή του για λίγο στη θέση εργασίας μέχρι να ξεκινήσει ο κινητήρας, λειτουργούν περίπου σύμφωνα με αυτήν την αρχή. Ένα ισχυρό πηνίο αρχικά τραβάει την άγκυρα και στη συνέχεια το κρατάει. Όταν το ρεύμα είναι απενεργοποιημένο, το Bendix επιστρέφει στη θέση του με ελατήριο.

Πηνία μαγνητικής τοποθέτησης πλάσματος

Τα Tokamaki είναι θερμοπυρηνικές εγκαταστάσεις σύντηξης στις οποίες διατηρείται το πλάσμα δημιουργώντας ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από αυτό, έτσι ώστε το πλάσμα να κινείται μόνο κατά μήκος των γραμμών δύναμης, αλλά δεν μπορεί να ξεσπάσει από πάνω τους και να διαταράξει τη διαδικασία. Μέσα σε μια συγκεκριμένη διαμόρφωση των υπεραγώγιμων πηνίων, στην απλούστερη περίπτωση - που είναι αρμαθιές σε έναν κύκλο γύρω από έναν κώνο, το πλάσμα θα κυκλοφορούσε υποθετικά σχεδόν για πάντα. Όπως μπορείτε να δείτε, οι επαγωγείς βρήκαν τον εαυτό τους σε τοκαμάκια - δακτυλιοειδείς θαλάμους με μαγνητικά πηνία. Το όνομα της εγκατάστασης μιλάει από μόνο του.

Tesla Coil

Μιλώντας για επαγωγείς, δεν μπορεί κανείς να βοηθήσει αλλά να θυμηθεί το θρυλικό πηνίο Tesla (ή συντονιστή μετασχηματιστή). Σε αυτή την περίπτωση, ο επαγωγέας λειτουργεί ταυτόχρονα ως μετασχηματιστής, και ως κύκλωμα ταλάντωσης, και ως κεραία λήψης με ανοικτή χωρητικότητα. Δεν υπάρχει πυκνωτής παράλληλος προς το πηνίο συντονισμού, όπως σε επαγωγικό θερμαντήρα, αλλά υπάρχει μια μοναχική χωρητικότητα με τη μορφή ενός δακτυλίου.

Εκτός από την παράμετρο "επαγωγικότητας", κάθε πηνίο έχει επίσης χωρητικότητα και τη δική της αντίσταση κύματος. Όλες αυτές οι παράμετροι λαμβάνονται υπόψη κατά τη ρύθμιση. Μετασχηματιστή Tesla. Φαίνεται ότι απλά ένας γειωμένος πηνίο με ένα σπειροειδές στην κορυφή, εισήχθη στη δική του αντήχηση. Αλλά πόσο εντυπωσιακό φαίνεται!