- ما هي الدوائر المقترنة؟
- الحث المتبادل
- اتفاقية DOT
- معامل الاقتران
- محث في مجموعة متسلسلة
- المحاثات في تركيبة متوازية
- تطبيقات الحث
في البرنامج التعليمي السابق ، بدأنا بفهم الحث والعمل ، حان الوقت الآن لاستكشاف مجموعات مختلفة من المحرِّضات. في الإلكترونيات ، تعد الحثيات أكثر المكونات استخدامًا بعد المكثفات والمقاومات ، والتي تستخدم في مجموعات مختلفة لتطبيقات مختلفة. لقد استخدمنا أيضًا أداة الحث لبناء أجهزة الكشف عن المعادن وقمنا بقياس قيمة المحرِّض باستخدام تقنيات مختلفة ، وجميع الروابط موضحة أدناه:
- مقياس LC باستخدام Arduino: قياس الحث والتردد
- كيفية قياس قيمة المحرِّض أو المكثف باستخدام راسم الذبذبات
- دائرة بسيطة للكشف عن المعادن
- جهاز كشف المعادن اردوينو
ما هي الدوائر المقترنة؟
يتم تجميع مجموعات المكونات معًا لإنشاء دوائر مقترنة. معنى الدائرة المزدوجة هو أن نقل الطاقة يحدث من واحدة إلى أخرى عندما يتم تنشيط أي من الدوائر. تقترن المكونات الرئيسية في الدائرة الإلكترونية إما بموصل أو كهرومغناطيسي.
ومع ذلك ، في هذا البرنامج التعليمي ، سيتم مناقشة الاقتران الكهرومغناطيسي ومجموعة المحاثات ، مثل المحاثات في سلسلة أو مجموعات متوازية.
الحث المتبادل
في المقالة السابقة ، ناقشنا الحث الذاتي للمحث والمعلمة الخاصة به. أثناء عملية الحث الذاتي ذات الصلة ، لم يكن هناك محاثة متبادلة.
عندما يحدث معدل التغيير الحالي ، يتم تحفيز الجهد داخل الملف. والتي يمكن توضيحها بشكل أكبر باستخدام الصيغة أدناه حيث ،
V (t) هو الجهد المستحث داخل الملف ، وأنا هو التيار المتدفق عبر الملف ، ومحاثة الملف هي L.
V (t) = L {di (t) / dt}
الشرط أعلاه صحيح فقط لعنصر الدائرة ذات الصلة بالحث الذاتي حيث يوجد طرفان. في مثل هذه الحالة ، لا يتم أخذ الحث المتبادل في الترتيب.
الآن ، في نفس السيناريو ، إذا تم وضع ملفين على مسافة قريبة ، فسيحدث الاقتران الاستقرائي.
في الصورة أعلاه ، يتم عرض ملفين. هذان الملفان قريبان جدًا من بعضهما البعض. نظرًا لتدفق التيار i1 عبر الملف L1 ، يتم إحداث تدفق مغناطيسي والذي سيتم نقله بعد ذلك إلى الملف الآخر L2.
في الصورة أعلاه ، يتم الآن تغليف نفس الدائرة بإحكام في مادة أساسية بحيث لا تتحرك الملفات. نظرًا لأن المادة عبارة عن قلب مغناطيسي ، فإنها تتمتع بنفاذية. الملفان المنفصلان مقترنان مغناطيسيًا الآن. الآن ، من المثير للاهتمام ، إذا كان أحد الملفات يواجه معدل التغيير الحالي ، فإن الملف الآخر سيحرض جهدًا يتناسب طرديًا مع معدل التغيير الحالي في الملف الآخر.
لذلك ، عند تطبيق مصدر الجهد V1 في الملف L1 ، سيبدأ التيار i1 في التدفق عبر L1. ينتج عن معدل التغير الحالي تدفقًا يتدفق عبر اللب المغناطيسي وينتج جهدًا في الملف L2. معدل التغيير الحالي في L1 يغير أيضًا التدفق الذي يمكن أن يزيد من معالجة الجهد المستحث في L2.
و الجهد المستحث في L2 يمكن أن تحسب في أدناه formula-
V 2 = M {di 1 (t) / dt}
في المعادلة أعلاه ، هناك كيان غير معروف. هذا هو م. هذا لأن الحث المتبادل مسؤول عن الجهد المتبادل في دائرتين مستقلتين. هذا M ، الحث المتبادل هو معامل التناسب.
نفس الشيء بالنسبة للملف الأول L1 ، يمكن أن يكون الجهد المستحث بشكل متبادل بسبب الحث المتبادل للملف الأول -
V 2 = M {di 2 (t) / dt}
تمامًا مثل الحث ، يتم قياس الحث المتبادل أيضًا في Henry. يمكن أن تكون القيمة القصوى للحث المتبادل √L 1 L 2. نظرًا لأن الحث يحث على الجهد مع معدل التغيير الحالي ، فإن الحث المتبادل يحث أيضًا على الجهد ، والذي يُطلق عليه اسم الجهد المتبادل M (di / dt). يمكن أن يكون هذا الجهد المتبادل موجبًا أو سالبًا وهو ما يمكن الاعتماد عليه بدرجة كبيرة على البناء المادي للملف واتجاه التيار.
اتفاقية DOT
و اتفاقية دوت هي أداة أساسية لتحديد قطبية الجهد المستحث للطرفين. كما يوحي الاسم ، فإن علامة النقطة التي تكون على شكل دائري هي رمز خاص يتم استخدامه في نهاية ملفين في دارات مترابطة بشكل متبادل. توفر هذه النقطة أيضًا معلومات عن الهيكل المتعرج حول قلبه المغناطيسي.
في الدائرة أعلاه ، يتم عرض اثنين من المحاثات المترابطة. هذان المحثان لهما محاثات ذاتية من L1 و L2.
يتم تطوير الفولتية V1 و V2 عبر المحاثات نتيجة دخول التيار إلى المحرِّضات على المحطات المنقطة. بافتراض أن الحث المتبادل لهذين المحرضين هو M ، يمكن حساب الجهد المستحث باستخدام الصيغة أدناه ،
بالنسبة للمحث الأول L1 ، سيكون الجهد المستحث -
V 1 = L 1 (دي 1 / دي تي) ± M (دي 2 / دي تي)
يمكن استخدام نفس الصيغة لحساب الجهد المستحث للمحث الثاني ،
ع 2 = L 2 (دي 2 / دت) ± م (دي 1 / دت)
لذلك ، تحتوي الدائرة على نوعين من الجهد المستحث ، الجهد المستحث بسبب الحث الذاتي والجهد المستحث بشكل متبادل بسبب الحث المتبادل. يتم حساب الجهد المستحث اعتمادًا على الحث الذاتي باستخدام الصيغة V = L (di / dt) التي تكون موجبة ، ولكن يمكن أن يكون الجهد المستحث بشكل متبادل سالبًا أو موجبًا اعتمادًا على بنية اللف وكذلك تدفق التيار. يعد استخدام النقطة معلمة مهمة لتحديد قطبية هذا الجهد المتبادل.
في دائرة مقترنة حيث ينتمي طرفان إلى ملفين مختلفين ويتم تمييزهما بشكل مماثل بنقاط ، ثم بالنسبة لنفس اتجاه التيار المرتبط بالمطاريف المتشابهة ، سيجمع التدفق المغناطيسي للذات والحث المتبادل في كل ملف معًا.
معامل الاقتران
يعتبر معامل اقتران المحرِّض معلمة مهمة للدوائر المقترنة لتحديد مقدار الاقتران بين الملفات المقترنة بالحث. و يتم التعبير عن معامل اقتران بالحرف K.
صيغة معامل الاقتران هي K = M / L 1 + L 2 حيث L1 هي الحث الذاتي للملف الأول و L2 هو الحث الذاتي للملف الثاني.
يتم ربط دائرتين متقاربتين حثيًا باستخدام التدفق المغناطيسي. إذا كان التدفق الكامل لمحث واحد مقترنًا أو مرتبطًا بالمحث الآخر يسمى الاقتران المثالي. خلال هذه الحالة ، يمكن التعبير عن K كـ 1 وهو الشكل المختصر لاقتران 100٪. سيكون معامل الاقتران دائمًا أقل من الوحدة ويمكن أن تكون القيمة القصوى لمعامل الاقتران 1 أو 100٪.
يمكن الاعتماد على الحث المتبادل بدرجة كبيرة على معامل الاقتران بين دائرتي الملف المقترنين بالحث. إذا كان معامل الاقتران أعلى ، فإن الحث المتبادل سيكون أعلى ، على الجانب الآخر ، إذا كان معامل الاقتران بكمية أقل ، فسيؤدي ذلك إلى تقليل الحث المتبادل بدرجة كبيرة في دائرة الاقتران. لا يمكن أن يكون معامل الاقتران رقمًا سالبًا ولا يعتمد على اتجاه التيار داخل الملفات. يعتمد معامل الاقتران على المواد الأساسية. في مواد قلب الحديد أو الفريت ، يمكن أن يكون معامل الاقتران مرتفعًا جدًا مثل 0.99 وبالنسبة لقلب الهواء ، يمكن أن يكون منخفضًا مثل 0.4 إلى 0.8 اعتمادًا على المسافة بين الملفين.
محث في مجموعة متسلسلة
يمكن إضافة المحاثات معًا في سلسلة. هناك طريقتان لتوصيل المحاثات في سلسلة ، باستخدام طريقة المساعدة أو باستخدام طريقة المعارضة.
في الصورة أعلاه ، يتم عرض نوعين من اتصالات السلسلة. بالنسبة لأول واحد على الجانب الأيسر ، يتم توصيل المحاثات في سلسلة بواسطة طريقة المساعدة. في هذه الطريقة ، يكون التيار المتدفق عبر اثنين من المحاثات في نفس الاتجاه. نظرًا لتدفق التيار في نفس الاتجاه ، فإن التدفقات المغناطيسية للحث الذاتي والحث المتبادل ستنتهي بالارتباط مع بعضها البعض وتضيف معًا.
لذلك ، يمكن حساب المحاثة الكلية باستخدام الصيغة أدناه-
L مكافئ = L 1 + L 2 + 2 م
حيث ، L eq هو إجمالي الحث المكافئ و M هو الحث المتبادل.
بالنسبة للصورة الصحيحة ، يظهر اتصال المعارضة. في مثل هذه الحالة ، يكون تدفق التيار عبر المحرِّضات في الاتجاه المعاكس. لذلك ، يمكن حساب المحاثة الكلية باستخدام الصيغة أدناه ،
L مكافئ = L 1 + L 2 - 2 م
حيث ، L eq هو إجمالي الحث المكافئ و M هو الحث المتبادل.
المحاثات في تركيبة متوازية
مثل تركيبة المحرِّض التسلسلي ، يمكن أن يكون الجمع المتوازي لمحرِّثين من نوعين ، باستخدام طريقة مساعدة وباستخدام طريقة معارضة.
بالنسبة لطريقة المساعدة ، كما هو موضح في الصورة اليسرى ، يوضح اصطلاح النقطة بوضوح أن التدفق الحالي عبر المحرِّضات في نفس الاتجاه. لحساب مجموع المحاثة ، يمكن أن تكون الصيغة أدناه مفيدة للغاية. في مثل هذه الحالة ، يسمح المجال الكهرومغناطيسي المستحث ذاتيًا في ملفين بـ emf المستحث بشكل متبادل.
L eq = (L 1 L 2 - M 2) / (L 1 + L 2 + 2M)
بالنسبة لطريقة المعارضة ، يتم توصيل المحاثات بالتوازي مع الاتجاه المعاكس لبعضها البعض. في مثل هذه الحالة ، يخلق الحث المتبادل جهدًا يعارض EMF المستحث ذاتيًا. يمكن حساب المحاثة المكافئة للدائرة المتوازية باستخدام الصيغة أدناه-
L eq = (L 1 L 2 - M 2) / (L 1 + L 2 + 2M)
تطبيقات الحث
أحد أفضل استخدامات المحرِّضات المقترنة هو إنشاء المحولات. يستخدم المحول محاثات مقترنة ملفوفة حول الحديد أو قلب الفريت. المحول المثالي له خسارة صفرية ومعاملات اقتران مائة بالمائة. بخلاف المحولات ، تُستخدم المحاثات المقترنة أيضًا في محول sepic أو flyback. يعد هذا اختيارًا ممتازًا لعزل الإدخال الأساسي مع الإخراج الثانوي لمصدر الطاقة باستخدام محث أو محولات مقترنة.
بصرف النظر عن تلك المحاثات المقترنة ، تُستخدم أيضًا لإنشاء دائرة مفردة أو مزدوجة في دائرة الإرسال أو الاستقبال الراديوية