Ömsesidig induktans

Ömsesidig induktans

I föregående handledning såg vi att en induktor genererar en inducerad emk i sig självt som ett resultat av det förändrade magnetfältet runt sina egna svängar. När denna emk induceras i samma krets där strömmen förändras kallas denna effekt självinduktion, (L).

När emk emellertid induceras i en angränsande spole belägen inom samma magnetfält sägs emk att den induceras magnetiskt, induktivt eller med ömsesidig induktion, symbol (M). När två eller flera spolar sedan är magnetiskt kopplade samman med ett gemensamt magnetiskt flöde sägs de ha egenskapen ömsesidig induktans.

Ömsesidig induktans är den grundläggande driften av transformatorn, motorerna, generatorerna och alla andra elektriska komponenter som samverkar med ett annat magnetfält. Då kan vi definiera ömsesidig induktion som den ström som flyter i en spole som inducerar en spänning i en angränsande spole.

Men ömsesidig induktans kan också vara en dålig sak, eftersom "vildled" eller "läckage" induktans från en spole kan störa driften av en annan angränsande komponent med hjälp av elektromagnetisk induktion, så det kan krävas någon form av elektrisk avskärmning till markpotential.

Mängden ömsesidig induktans som kopplar en spole till en annan beror mycket på den relativa positioneringen av de två spolarna. Om den ena spolen är placerad bredvid den andra spolen så att deras fysiska avstånd från varandra är litet, kommer nästan hela magnetflödet som genereras av den första spolen att interagera med spolens varv i den andra spolen, vilket inducerar en relativt stor emk och därför producerar en stort ömsesidigt induktansvärde.

På samma sätt, om de två spolarna är längre från varandra eller i olika vinklar, kommer mängden inducerat magnetiskt flöde från den första spolen till den andra att vara svagare, vilket ger en mycket mindre inducerad emk och därför ett mycket mindre ömsesidigt induktansvärde. Så effekten av ömsesidig induktans är mycket beroende av de relativa positionerna eller avståndet (S) för de två spolarna och detta visas nedan.

Ömsesidig induktans mellan spolar

Den ömsesidiga induktansen som finns mellan de båda spolarna kan ökas kraftigt genom att placera dem på en gemensam mjuk järnkärna eller genom att öka antalet varv på endera spolen som skulle kunna hittas i en transformator.

Om de båda spolarna är tätt lindade ena ovanpå den andra över en gemensam mjuk järnkärnan sägs enhetskoppling existera mellan dem eftersom eventuella förluster på grund av flödesläckage kommer att vara extremt små. Då man antar en perfekt flödeskoppling mellan de två spolarna kan den ömsesidiga induktansen som finns mellan dem anges som.

· Var:

· Μo är permeabiliteten för fritt utrymme (4.π.10-7)

· Μr är den relativa permeabiliteten för mjukjärnkärnan

· N är i antalet spolvarv

· A är i tvärsnittsområdet i m2

· ℓ är spolarnas längd i meter

Ömsesidig induktion

Här flyter strömmen i spole en, L1 ett magnetfält runt sig själv med några av dessa magnetfältlinjer som passerar genom spole två, L2 ger oss ömsesidig induktans. Spole en har en ström på I1 och N1 varv medan spole två har N2 varv. Därför beror den ömsesidiga induktansen, M12 hos spole två som finns med avseende på spolen en av deras position i förhållande till varandra och ges som:

På samma sätt är flödeslänksspolen en, L1 när en ström flyter runt spolen två, L2 är exakt densamma som flödeslänksspolen två när samma ström flyter runt spolen en ovan, sedan den ömsesidiga induktansen hos spolen en med avseende på spolen två definieras som M21. Denna ömsesidiga induktans är sant oavsett storlek, antal varv, relativ position eller orientering för de två spolarna. På grund av detta kan vi skriva den ömsesidiga induktansen mellan de två spolarna som: M12 = M21 = M.

Då kan vi se att självinduktans karakteriserar en induktor som ett enda kretselement, medan ömsesidig induktans betyder någon form av magnetisk koppling mellan två induktorer eller spolar, beroende på deras avstånd och arrangemang, vilket vi förhoppningsvis kommer ihåg från våra tutorials om elektromagneter att jaget induktans av varje enskild spole ges som:

För mer information, kontakta oss på sales@xfullstar.com