Zastosowanie cewek indukcyjnych

Jeśli myślisz ciężko, to nie można liczyć na wszelkiego rodzaju aplikacje dla tak pozornie prostej rzeczy jak cewka indukcyjna. W jednym artykule przypominamy tylko kilka z nich. Tymczasem ludzka pomysłowość i talent nie zmęczyły się kreatywnym wyrażaniem siebie, wymyślaniem i rozwijaniem coraz większej liczby nowych urządzeń i mechanizmów opartych na induktor.

Wydawałoby się, że tutaj możesz zbudować? Prosta cewka z drutu, może być rdzeniem o określonym kształcie, a prąd przepływający przez drut w postaci stałej, zmiennej lub pulsacyjnej. A jednak bez cewek cała nowoczesna elektrotechnika po prostu nie mogłaby istnieć. Przyjrzyjmy się bliżej.

Elektromagnes podnoszący

Od wielu lat na całym świecie używane są myjki do załadunku odpadów ferromagnetycznych. Dzięki zastosowaniu mocy elektrycznej 18 kW na uzwojenie robocze można jednocześnie przytrzymywać i zanurzać ponad 2 tony żelaza, podczas gdy siła odrywająca wytworzona przy danej mocy przekracza 25 ton.

Elektromagnes o średnicy około 1,5 metra po prostu przylega do haka dźwigu, zasilany jest z reguły trójfazowym napięciem przemiennym i możliwe jest szybkie ładowanie materiałów ferromagnetycznych lub niektórych produktów żelaznych. Przekrojowe uzwojenia kilku cewek odbierają prąd przez namagnesowanie rdzenia wykonanego ze specjalnego stopu, a to z kolei przyciąga, powiedzmy, złom, który należy załadować do samochodów.

Przekaźnik elektromagnetyczny

Co jeśli trzeba okresowo włączać i wyłączać zasilanie jakiegoś obwodu elektrycznego, tak jakbyś naciskał przycisk na przełączniku mechanicznym, podczas gdy wkładanie klucza półprzewodnikowego nie jest wskazane, a przełącznik mechaniczny lub przełącznik nie jest wygodny i nie jest estetyczny?

Załóżmy, że wystarczy dotknąć czujnika palcem, a rezultatem powinien być proces podłączania potężnego obciążenia, takiego jak lampa lub silnik, do (lub odłączania) od sieci. Przyjdź na ratunek przekaźniki elektromagnetyczne. Dzięki przekaźnikowi możesz odrzucić ogromne przyciski przełączników, teraz możesz po prostu dotknąć mikro przycisków, na które zareaguje obwód elektroniczny, którego funkcją jest doprowadzenie zasilania do cewki przekaźnika lub odłączenie od niej zasilania. Cewka przekaźnika jest cewką elektromagnesu (ponownie cewki indukcyjnej), która przyciąga sprężynowy styk działający jak przełącznik mechaniczny.

Transformator

Aby przekonwertować napięcie przemienne i prąd jednej wielkości na napięcie przemienne i prąd innej wielkości, użyj transformatory. Uzwojenie pierwotne i wtórne transformatora zamontowane na rdzeniu ferromagnetycznym są cewkami indukcyjnymi.

Uzwojenie pierwotne, gdy prąd przemienny przepływa przez jego drut, wytwarza naprzemienny strumień magnetyczny w objętości rdzenia, który przenika zwoje uzwojenia wtórnego i indukuje w nim pole elektromagnetyczne oraz wytwarza napięcie uzwojenia wtórnego. Transformatory zwiększają napięcie elektrowni i dostarczają je do linii energetycznych, a następnie obniżają napięcie z linii energetycznych i dostarczają je do naszych domów.

Nie byłoby transformatorów (cewek jako uzwojenia pierwotnego i wtórnego) - nie byłoby przesyłania ani dystrybucji energii elektrycznej. Nie wspominając już o autotransformatorach laboratoryjnych, transformatorach spawalniczych, transformatorach ferrytowych w zasilaczach impulsowych i oczywiście nie byłoby mowy o żadnych cewkach zapłonowych w samochodach, ale cewki zapłonowe są również specjalne, ale transformatory, to znaczy ponownie cewki indukcyjne.

Przepustnica

Do konwersji energii elektrycznej w zasilaczach impulsowych stosuje się specjalne cewki indukcyjne - cewki indukcyjne. Funkcją takiej cewki jest najpierw gromadzenie energii w postaci pola magnetycznego w rdzeniu, przechowywanie jej tam, a następnie przekazywanie jej obciążeniu. Jeśli transformator przekształca elektryczność w tym samym czasie, wówczas cewka indukcyjna najpierw otrzymuje energię, a następnie wydziela się.

Proces konwersji energii elektrycznej na przepustnicy jest podzielony na czas. Niemniej jednak, tutaj znów możesz użyć induktora, jego głównej właściwości. Impuls prądu jest doprowadzany do uzwojenia cewki indukcyjnej, cewka magazynuje energię w polu magnetycznym. Następnie impuls prądowy już nie działa, ale obciążenie jest podłączone do cewki indukcyjnej, a prąd cewki indukcyjnej przepływa przez obciążenie, ale z innym napięciem, w zależności od charakterystyki czasowej obwodu sterującego przetwornicy. Cewka przez cały czas, na przykład w lampach energooszczędnych, działa w połączeniu z przełącznikami półprzewodnikowymi.

Piece indukcyjne i kuchenki indukcyjne

Cewka indukcyjna jest cewką rdzeniową. Ale co jeśli, jeśli rdzeń, wewnątrz cewki, w polu działania, zostanie wprowadzony pewien rodzaj preformy z materiału ferromagnetycznego, który musi być ogrzewany przez prądy wirowe? Tak działają i piece indukcyjne kuchenki indukcyjne. Cewka indukcyjna działa jak cewka indukcyjna dla kęsa ferromagnetycznego, indukując w nim prądy wirowe wysokiej częstotliwości, prowadząc do nagrzewania kęsa aż do stopienia.

Kuchenka indukcyjna działa w podobny sposób. Dno naczynia jest ogrzewane prądem wirowym, takim jak rdzeń induktora, którego uzwojenie jest ukryte w panelu kuchenki indukcyjnej. Nawiasem mówiąc, cewki indukcyjne są również stosowane w obwodach zasilania kuchenek indukcyjnych - w roli transformatorów impulsowych i dławików.

Filtr RFI

Cewka indukcyjna ma właściwość zapobiegania zmianom prądu, wykazuje pewien rodzaj bezwładności elektromagnetycznej, powodując przenikanie prądu przez siebie, ponieważ podczas gdy prąd gromadzi się przez cewkę, wytwarzane przez niego pole magnetyczne nie może się zmienić natychmiast, zmiana wymaga czasu, cewka wydaje się zwalniać zmiana prądu pola magnetycznego we własnym przewodzie.

Ta właściwość - aby zapobiec zmianom prądu - jest używana w filtrach indukcyjnych RFI. W przypadku prądu stałego cewka nie jest rezystancją, chyba że rezystancja drutu działa jak rezystancja czynna, ale w przypadku prądu przemiennego i wysokiej częstotliwości (takiego jak szum przełączania) cewka stanie się przeszkodą. Filtry oparte na cewkach zabezpieczają sieci i obwody przed zakłóceniami.

Jako część obwodu oscylacyjnego

Obwód oscylacyjny to cewka, w szczególności cewka indukcyjna (z rdzeniem) podłączona do kondensatora. Obwód oscylacyjny jako taki zwykle służy jako układ oscylacyjny. Ma swoją własną częstotliwość rezonansową, a zatem może działać jako łącze główne do odbierania lub odbierania oscylacji o określonej częstotliwości, na przykład w komunikacji radiowej.

Nawiasem mówiąc, nagrzewnice indukcyjne często mają cewkę połączoną równolegle z kondensatorem, w takich warunkach cewka cewki jest również integralną częścią obwodu oscylacyjnego. Ponadto sam obwód rezonansowy może pełnić funkcję filtra - przepuszczając i wzmacniając prądy o częstotliwości zbliżonej do naturalnej częstotliwości rezonansowej i tłumiąc częstotliwości od niej oddalone. W odbiornikach radiowych anteny ferrytowe są również częścią przestrajalnego obwodu oscylacyjnego.

Wirniki i stojany silników i generatorów

W silnikach i generatorach stojan i wirnik są zmodyfikowanymi induktorami. Wirnik generator samochodowy z uzwojeniem pola i biegunami - dlaczego nie cewką indukcyjną?

Stojan tego samego generatora ma uzwojenie trójfazowe - jest to rodzaj modyfikacji cewki indukcyjnej. Nawet silnik indukcyjny - nawet ten ma uzwojenie stojana, które można również nazwać cewką indukcyjną. Co więcej, indukcyjności tych cewek stojana są brane pod uwagę jako takie przy wyborze kondensatorów roboczych, na przykład, gdy silnik trójfazowy musi być przystosowany do zasilania z obwodu jednofazowego.

Czujniki przemieszczenia i położenia

Indukcyjne czujniki przemieszczenia i położenia są cewkami o zmodyfikowanych rdzeniach. Część rdzenia cewki w postaci płytki porusza się zmieniając indukcyjność cewki, a parametry częstotliwości obwodu zmieniają się w wyniku zmian indukcyjności. To naprawia obecność obiektu w polu działania czujnika. Lub cylindryczny rdzeń w kształcie pręta może się poruszać, gdy obiekt z nim związany, a informacja o położeniu obiektu jest odczytywana w parametrach częstotliwości związanych ze zmienną indukcyjnością cewki, której rdzeń się porusza.

Kierunek wiązki CRT

W niektórych monitorach z lampami katodowymi przepływ naładowanych cząstek jest skupiany i odchylany przez specjalne cewki układu odchylającego. Cewki indukcyjne układu odchylającego są zamontowane na specjalnie ukształtowanym rdzeniu ferrytowym, do którego wkładana jest lampa katodowa. Dostosowując prąd w uzwojeniach, obwód zmienia parametry całkowitego pola magnetycznego wszystkich cewek układu, w wyniku czego powstaje pewna ścieżka do uderzenia w dokładnie obliczoną lokalizację na ekranie.

Elektrozawór, zamek elektryczny, przekaźnik zwijacza

Podobnie jak magnes przyciągający przedmioty żelazne, cewka jest w stanie wciągnąć rdzeń ferromagnetyczny w takiej czy innej formie. Niektóre elektrozamki, elektrozawory i, na przykład, przekaźnik zwijacza rozrusznika samochodowego, przesuwając dodatek i utrzymując go przez chwilę w pozycji roboczej do uruchomienia silnika, działają w przybliżeniu zgodnie z tą zasadą. Potężna cewka najpierw ciągnie kotwicę, a następnie ją trzyma. Gdy prąd zostanie wyłączony, dodatek zostaje przywrócony na swoje miejsce przez sprężynę.

Cewki magnetycznego plazmy

Tokamaki to termojądrowe instalacje syntezy jądrowej, w których plazma jest utrzymywana przez wytwarzanie wokół niej pola magnetycznego, dzięki czemu plazma porusza się tylko wzdłuż linii siły, ale nie może się przez nie przebić i zakłócić procesu. Wewnątrz pewnej konfiguracji cewek nadprzewodzących, w najprostszym przypadku - zawieszonych w okręgu wokół torusa, plazma może hipotetycznie krążyć prawie na zawsze. Jak widać induktory znalazły się w tokamakach - komorach toroidalnych z cewkami magnetycznymi. Nazwa instalacji mówi sama za siebie.

Cewka Tesli

Mówiąc o cewkach, nie można nie wspomnieć o legendarnej cewce Tesli (lub transformatorze rezonansowym). W tym przypadku cewka indukcyjna działa jednocześnie jako transformator i jako obwód oscylacyjny oraz jako antena odbiorcza o otwartej pojemności. Nie ma kondensatora równoległego do cewki rezonansowej, jak w nagrzewnicy indukcyjnej, ale występuje osobna pojemność w postaci toroidu.

Oprócz parametru „indukcyjności” każda cewka ma również pojemność i własną impedancję falową. Wszystkie te parametry są brane pod uwagę podczas konfiguracji. Transformator Tesli. Wydawałoby się, że tylko uziemiony induktor z toroidem u góry wprowadził swój własny rezonans. Ale jak imponująco to wygląda!