Kā var noteikt caur induktīvītātu plūstošā strāvas vērtību ļoti zemās frekvences apstākļos

Kā noteikt induktora caurāko strāvu ļoti zemās frekvences apstākļos

Strādājot ļoti zemās frekvences apstākļos (piemēram, DC vai tuvībā DC frekvencē), induktora caurāko strāvi var noteikt, analizējot shēmas darbību. Ņemot vērā, ka induktoram ir ļoti zema impedansa DC vai ļoti zemas frekvences apstākļos, to var gandrīz uzskatīt par īsu slodzi. Tomēr, lai precīzāk noteiktu strāvi šajās frekvences apstākļos, jāņem vērā vairāki faktori:

1. Induktora DC rezistence (DCR)

Induktoru nevar uzskatīt par ideālu komponentu; tam ir noteikta drātas rezistence, kas pazīstama kā DC rezistence (DCR). Ļoti zemās frekvences vai DC apstākļos induktīvā reaktsance (XL=2πfL) ir neliela, tāpēc strāve galvenokārt tiek ierobežota induktora DC rezistenci.

Ja shēma sastāv tikai no induktoru un enerģijas avota, ar induktora DC rezistenci RDC, tad strāvi I var aprēķināt, izmantojot Oma likumu:

kur V ir piegādes spriegums.

2. Laika konstantes efekts

Ļoti zemās frekvences apstākļos induktora caurākā strāve neiekšējā veidā sasniedz savu stacionāro vērtību, bet gan palielinās līdz šai vērtībai. Šis process ir regulēts ar shēmas laika konstanti τ, ko definē kā:

kur L ir indukcija un R DC ir induktora DC rezistence. Strāves atkarība no laika var tikt aprakstīta ar šādu vienādojumu

kur Ifinal =V/RDC ir stacionārā strāve, un t ir laiks.

Tas nozīmē, ka strāve sākas ar nulles vērtību un palielinās, sasniedzot aptuveni 99% no tās stacionārās vērtības pēc aptuveni 5τ.

3. Enerģijas avota tips

DC enerģijas avots: Ja enerģijas avots ir pastāvīgs DC spriegums, tad strāve beidzot stabilizēsies līmenī I=V/R DC pēc pietiekami ilga laika.

Ļoti zemas frekvences AC enerģijas avots: Ja enerģijas avots ir sinusoidāls vai impulss formas signāls ļoti zemās frekvences, tad strāve mainīsies atkarībā no avota momentānā sprieguma. Ļoti zemas frekvences sinusa veida signālam augstākā strāves vērtība var tikt aprēķināta kā:

kur V peak ir avota augstākais spriegums.

4. Citi komponenti shēmā

Ja shēmā ir citi komponenti, izņemot induktoru (piemēram, rezistori vai kondensatori), tos efektus uz strāvi jāņem vērā. Piemēram, RL shēmā strāves pieauguma ātrums tiek ietekmēts gan rezistenci R, gan indukciju L, ar laika konstanti τ=L/R.

Ja shēmā ietilpst kondensators, tad tā uzlādēšanās un atlādēšanās procesi arī ietekmēs strāvi, īpaši pārejas periodos.

5. Neideālie induktora efekti

Reāli induktori varētu būt ar parasitāro kapacitāciju un magnētiskās dzesēšanas zaudējumiem. Ļoti zemās frekvences apstākļos parasitārā kapacitācijas efekts parasti ir neliels, bet magnētiskie dzesēšanas zaudējumi var izraisīt induktora siltīšanos, ietekmējot to darbību. Ja induktors izmanto magnētisko materiālu (piemēram, dzelzs kodolu), tad var rasties arī magnētiskā saiturēšana, īpaši lielā strāves apjomā. Kad induktors satura, tā indukcija L samazinās būtiski, izraisojot strāves strauju pieaugumu.

6. Mērīšanas metodes

Stacionārās strāves mērīšana: Lai mērītu stacionāro strāvi, var izmantot strāves mērskaitu, lai tieši mērītu strāvi, kas plūst cauri induktoram, kad shēma ir sasniedzusi stabila stāvokli.

Pārejas strāves mērīšana: Lai mērītu strāvi, kā tā mainās laikā, var izmantot osciloskopu vai citu instrumentu, kas spēj uztvert pārejas atbildes. Novērojot strāves formu, var analizēt, kā strāve pieauga un sasniedz savu galveno vērtību.

7. Īpašs gadījums: Magnētiskā saiturēšana

Ja induktors izmanto magnētisko materiālu (piemēram, dzelzs kodolu), tas var nonākt magnētiskās saiturēšanas stāvoklī lielās strāves vai stiprā magnētiskā laukā. Kad induktors satur, tā indukcija L samazinās būtiski, izraisojot strāves strauju pieaugumu. Lai izvairītos no magnētiskās saiturēšanas, nodrošiniet, ka darbības strāve nepārsniedz induktora maksimālo atļauto strāves vērtību.

Kopsavilkums

Ļoti zemās frekvences apstākļos induktora caurākā strāve galvenokārt tiek noteikta induktora DC rezistenci RDC, un strāves pieaugums tiek kontrolēts ar laika konstanti τ=L/RDC. Ja enerģijas avots ir DC, tad strāve beidzot stabilizēsies līmenī I=V/RDC. Ja enerģijas avots ir ļoti zemas frekvences AC, tad momentānā strāve atkarīga no avota momentānā sprieguma. Papildus tam, jāņem vērā arī citu shēmas komponentu un induktora neideālie raksturlielumi (piemēram, magnētiskā saiturēšana).