Hoe kan die waarde van die stroom deur 'n spoeling by baie lae frekwensies bepaal word

Hoe om die Stroom deur 'n Induktor by Uiterst Lae Frekwensies te Bepaal

Wanneer daar op uiterst lae frekwensies (soos DC of naby-DC frekwensies) geopereer word, kan die stroom deur 'n induktor bepaal word deur die gedrag van die sirkel te analiseer. Aangesien 'n induktor by DC of uiterst lae frekwensies baie lae impedansie vertoon, kan dit byna as 'n kortsluiting beskou word. Vir 'n meer akkurate bepaling van die stroom by hierdie frekwensies, moet egter verskeie faktore oorweeg word:

1. DC Weerstand (DCR) van die Induktor

'n Induktor is nie 'n ideale komponent nie; dit het 'n sekere hoeveelheid draadweerstand, bekend as die DC weerstand (DCR). By uiterst lae frekwensies of DC toestande, is die induktiewe reaksie (XL=2πfL) verwaarloosbaar, so die stroom word hoofsaaklik beperk deur die induktor se DC weerstand.

As die sirkel slegs uit 'n induktor en 'n kragbron bestaan, met die induktor se DC weerstand RDC, kan die stroom I bereken word deur gebruik te maak van Ohm se Wet:

waar V die voedingsspanning is.

2. Effek van die Tydkonstante

By uiterst lae frekwensies, bereik die stroom deur die induktor nie onmiddellik sy vasgestelde waarde nie, maar neem geleidelik toe tot dié waarde. Hierdie proses word beheer deur die sirkel se tydkonstante τ, wat gedefinieer word as:

waar L die induktansie is en R DC die induktor se DC weerstand. Die stroom as 'n funksie van tyd kan beskryf word deur die volgende vergelyking:

waar Ifinal =V/RDC die vasgestelde stroom is, en t tyd is.

Dit beteken dat die stroom begin by nul en neem geleidelik toe, en bereik ongeveer 99% van sy vasgestelde waarde na ongeveer 5τ.

3. Tipe Kragbron

DC Kragbron: As die kragbron 'n konstante DC spanning is, sal die stroom uiteindelik stabiliseer by I=V/R DC na voldoende tyd.

Uiterst Lae Frekwensie AC Kragbron: As die kragbron 'n sinusvormige of gepulseerde golfvorm is by 'n uiterst lae frekwensie, sal die stroom wissel met die oombliklike spanning van die bron. Vir 'n uiterst lae frekwensie sinusgolf, kan die piekstroom benader word as:

waar V peak die piekspanning van die bron is.

4. Ander Komponente in die Sirkel

As die sirkel ander komponente bevat behalwe die induktor (soos weerstanders of kondensators), moet hul effekte op die stroom oorweeg word. Byvoorbeeld, in 'n RL-sirkel, word die tempo waarteen die stroom groei beïnvloed deur beide die weerstand R en die induktansie L, met die tydkonstante τ=L/R.

As die sirkel 'n kondensator insluit, sal die laaiing en aflaaiing van die kondensator ook die stroom beïnvloed, veral tydens oorgangsperiodes.

5. Nie-Ideale Effekte van die Induktor

Echte induktors mag parasitaire kapasiteit en kernverlies hê. By uiterst lae frekwensies is die effek van parasitaire kapasiteit gewoonlik verwaarloosbaar, maar kernverlies kan lei tot die opwarm van die induktor, wat sy prestasie beïnvloed. As die induktor magnetiese materiaal (soos 'n yskern) gebruik, kan magnetiese verzadiging ook 'n probleem wees, veral onder hoë stroomtoestande. Wanneer 'n induktor verzadig, daal sy induktansie L beduidend, wat lei tot 'n vinnige toename in stroom.

6. Meetmetodes

Vasgestelde Stroom Meting: Om die vasgestelde stroom te meet, kan 'n stroommeter gebruik word om die stroom direk te meet wat deur die induktor vloei nadat die sirkel 'n stabiele toestand bereik het.

Oorgangs Stroom Meting: Om die stroom te meet terwyl dit oor tyd verander, kan 'n oscilloskoop of 'n ander instrument wat in staat is om oorgangsreaksies te vang, gebruik word. Deur die stroomgolf te observeer, kan jy analiseer hoe die stroom groei en sy finale waarde bereik.

7. Spesiale Geval: Magnetiese Verzadiging

As die induktor magnetiese materiaal (soos 'n yskern) gebruik, kan dit in 'n toestand van magnetiese verzadiging raak by hoë strome of sterk magnetiese velde. Wanneer die induktor verzadig, daal sy induktansie L beduidend, wat lei tot 'n vinnige toename in stroom. Om magnetiese verzadiging te vermy, moet verseker word dat die werkingstroom die induktor se maksimum gerateerde stroom nie oorskry nie.

Opsomming

By uiterst lae frekwensies, word die stroom deur 'n induktor hoofsaaklik bepaal deur die induktor se DC weerstand RDC, en die stroomgroei word beheer deur die tydkonstante τ=L/RDC. Vir 'n DC kragbron, sal die stroom uiteindelik stabiliseer by I=V/RDC. Vir 'n uiterst lae frekwensie AC kragbron, hang die oombliklike stroom af van die oombliklike spanning van die bron. Daarbenewens moet die teenwoordigheid van ander sirkelkomponente en nie-ideale kenmerke van die induktor (soos magnetiese verzadiging) oorweeg word.