Како може да се одреди вредноста на стројниот ток низ индуктивност при многу ниски фреквенции

Как да се одреди токот низ индуктор при екстремно ниски честоти

Кога се работи на екстремно ниски честоти (како што се DC или блиски до DC честоти), токот кој протекува низ индукторот може да се одреди анализирајќи го поведбата на кружницата. Бидејќи индукторот покажува многу ниска импеданса на DC или екстремно ниски честоти, може практично да се смета за кратко спојување. Меѓутоа, за по прецизно одредување на токот на овие честоти, треба да се земат предвид неколку фактори:

1. DC отпор (DCR) на индукторот

Индукторот не е идеален компонент; тој има одредена количина жички отпор познат како DC отпор (DCR). На екстремно ниски честоти или DC услови, индуктивниот реактанс (XL=2πfL) е занемарлив, така што токот вештачно е ограничен од DC отпорот на индукторот.

Ако кружницата се состои само од индуктор и извор на напон, со DC отпор на индукторот RDC, токот I може да се пресмета користејќи законот на Ом:

каде V е напонот на изворот.

2. Ефектот на временската константа

На екстремно ниски честоти, токот низ индукторот не моментално достигнува својата стабилна вредност, туку постепено се зголемува до таа вредност. Овој процес е регулиран од временската константа τ на кружницата, која е дефинирана како:

каде L е индуктивноста, а RDC е DC отпорот на индукторот. Токот како функција од времето може да се опише со следната равенка:

каде Ifinal =V/RDC е стабилниот ток, а t е времето.

Ова значи дека токот започнува од нула и постепено се зголемува, достигнувајќи околу 99% од својата стабилна вредност после околу 5τ.

3. Тип на извор на напон

DC извор на напон: Ако изворот на напон е константен DC напон, токот ќе се стабилизира на I=V/RDC после доволно долго време.

Екстремно ниски честоти AC извор на напон: Ако изворот на напон е синусоидален или пулсирачки сигнал на екстремно ниска честота, токот ќе варира со моменталниот напон на изворот. За екстремно ниска честота синусоидален сигнал, врвниот ток може да се приближи како:

каде Vpeak е врвниот напон на изворот.

4. Други компоненти во кружницата

Ако кружницата содржи други компоненти освен индукторот (како што се резистори или капацитори), нивните ефекти врз токот мора да се земат предвид. На пример, во RL кружница, брзината на зголемување на токот е влијанет од и отпорот R и индуктивноста L, со временска константа τ=L/R.

Ако кружницата вклучува капацитор, зарежувањето и разарежувањето на капациторот исто така ќе влијае на токот, особено во трасиентни периоди.

5. Неидеални ефекти на индукторот

Реалните индуктори можат да имаат паразитни капацитет и губитоци во јадрото. На екстремно ниски честоти, ефектот на паразитниот капацитет обично е занемарлив, но губитоците во јадрото можат да причинат индукторот да се загреја, влијајќи на неговата перформанса. Ако индукторот користи магнетен материјал (како железно јадро), магнетната наситеност исто така може да биде проблем, особено под услови на голем ток. Кога индукторот се насити, неговата индуктивност L значително се намалува, што доведува до брзо зголемување на токот.

6. Методи за меренje

Меренje на стабилниот ток: За да се измери стабилниот ток, може да се користи амперметар за директно мерење на токот кој протекува низ индукторот кога кружницата ќе достигне стабилно состојба.

Меренje на трасиентен ток: За да се измери токот како што се менува со времето, може да се користи осцилоскоп или друг инструмент способен да ги зачувува трасиентните одговори. Набљудувајќи го токот, може да се анализира како токот се зголемува и достигнува својата крајна вредност.

7. Специјален случај: Магнетна наситеност

Ако индукторот користи магнетен материјал (како железно јадро), тој може да влезе во состојба на магнетна наситеност при големи токови или силни магнетни полиња. Кога индукторот се насити, неговата индуктивност L значително се намалува, што доведува до брзо зголемување на токот. За да се избегне магнетна наситеност, осигурете дека оперативниот ток не надминува максималниот дозволен ток на индукторот.

Заклучок

На екстремно ниски честоти, токот низ индукторот вештачно е одреден од DC отпорот RDC на индукторот, а зголемувањето на токот е контролирано од временската константа τ=L/RDC. За DC извор на напон, токот ќе се стабилизира на I=V/RDC. За екстремно ниски честоти AC извор на напон, моменталниот ток зависи од моменталниот напон на изворот. Поминувајќи, присуството на други компоненти во кружницата и неидеалните карактеристики на индукторот (како што е магнетната наситеност) треба да се земат предвид.