Запитання про індуктори

Тож я все ще новачок в електроніці, і я розглядав Boost Converters і подібні (просто вивчаю джерела живлення та різні типи) ... які потрапляють у пояснення індукторів. Потрібно сказати, що брати участь небагато. Індуктори здаються досить складними для такого простого компонента.

1. Просто у мене це прямо, індуктори чинять опір зміні струму, тому, якщо струм знизиться, він "створить" більш високу напругу, щоб спробувати компенсувати це згідно із законом Ленца. (Це правильно? .... хтось знає, як це відбувається?). Під час створення цієї напруги струм знижується чи просто швидше зливається?

2. У такій схемі:

   

   Давайте робити вигляд, що діода там не було. Що б сталося? Чи може індуктор просто продовжувати накопичувати енергію нікуди? Чи просто вона розсіюється у повітрі? У статті Wiki сказано, що це дуга перейде до наступного проводу. Чи існує обмеження на те, наскільки вона може дугою (наприклад, що робити, якщо дроти були подалі: чи плавився б індуктор, чи енергія просто розсіювалася б у повітрі?

3. Що визначає, скільки енергії може накопичувати індуктор? Кількість витків? Або розмір індуктора насправді має значення, наскільки "швидкість" зберігання.

4. Неспоріднене Сортування, але чи є якісь "круті" експерименти, які я можу зробити з ними, щоб просто побачити, як вони працюють? Я бачив це на ютубі, по суті, у нього просто перемикач, який він включається і вимикає, і ви можете бачити, як напруга стрибає дуже високо. Я припускаю, що таким чином працює перетворювач підвищення.

Вибачте за багато запитань, просто намагаючись зрозуміти магію індукторів. Вони здаються такими простими (котушка дроту), але роблять так багато божевільних речей.

Так, індуктор сортоф чинить опір змінам струму, подібно до того, як конденсатор чинить опір змінам напруги. Насправді індуктори та конденсатори - це дзеркала струму / напруги один одного. Я люблю думати про індуктори в ланцюгах - це те, що вони дають інерцію струму. Вони, звичайно, не є, але це здається корисною методикою концептуалізації.

У схемі без діода, якщо все починається на 0 і перемикач закритий, струм буде експоненціальним розпадом у бік Vs / R. Спочатку вся напруга перебуває через індуктор, а в стаціонарному стані є 0 напруги по всьому.

Цікаві речі трапляються, коли перемикач відкрито. В будь-якому одному випадку індуктор буде підтримувати свою постійну постійну струм. Сюди входить екземпляр, коли перемикач відкрито. Без діода очевидного шляху для струму немає. Напруга індуктора зросте до того, що підтримує струм через нього.

Механічний вимикач працює, торкаючись разом двох провідників. Коли перемикач відкривається, провідники віддаляються один від одного. Це не може статися миттєво, тому коли комутатор вперше спробує зупинити струм через нього, контакти будуть дуже близько один від одного. Не знадобиться велика напруга, щоб викликати дугу. Після запуску дуги газ між контактами перетворюється в плазму, яка має високу провідність. Отже, дуга може тривати деякий час, оскільки контакти віддаляються далі. За цей час напруга через комутатор не дорівнює нулю, тому струм індуктора зменшується. У міру віддалення контактів напруга дуги збільшується, швидше зменшуючи струм індуктора.

Врешті-решт струм є досить низьким, що він не може витримати дугу, і перемикач нарешті відкривається справжнім. У цей момент в індукторі залишається мало енергії. Єдине місце, яким повинен пройти цей струм, - це неминуча паразитна ємність по індуктору та інших частинах ланцюга. Кожні два провідники у Всесвіті мають деяку ненульову ємність між ними. Ця ємність невелика, і тому напруга швидко підніметься. Це також швидко зменшує струм в індукторі. Врешті-решт досягається пік, коли напруга на ємності фактично починає штовхати індуктивний струм в інший бік. У досконалій системі вся енергія на ємність передавалася б на індуктор як струм, але цього разу у зворотному напрямку. Тоді вона б заряджала ємність знову у зворотному напрямку, і весь цикл повторювався б нескінченно. У реальному світі є певні втрати, тому кожен поворот вперед-назад буде трохи нижчим за амплітудою, оскільки втрачається енергія, коли вона рушається туди-сюди між індуктором і ємністю. Напруга, намічене як функція часу (як це робить осцилограф), покаже синусоїду з амплітудою, що розпадається експоненціально у напрямку до Vs.

(1) Так, індуктори чинять опір зміні потоку електронів. Закон Ленца, закони Максвелла та рівняння будь-якого підручника з електроніки чи підручника з фізики a b c d e чудово підходять для обчислення залежності між струмом, напругою, індуктивністю, напруженістю магнітного поля і т. Д., Подібно до закону Ома, відмінно підходить для обчислення залежність між струмом, напругою та опором.

Як вам скаже будь-який із цих підручників, за будь-який короткий проміжок часу dt зміна струму через індуктор буде дуже невеликим (di), і його можна точно розрахувати як

di = v dt / L

де v - середня напруга на індукторі за цей короткий проміжок часу, а L - індуктивність.

Чим більша зворотна напруга на індукторі, тим швидше струм падає до нуля.

(Це все ще вірно, чи ми змушуємо напругу через індуктор бути якоюсь особливою напругою, поклавши на нього акумулятор, або чи є у нас індуктор, а напруга якимось чином викликається самим індуктором).

Коли ми застосовуємо напругу на індукторі, струм повільно зростає, і енергія надходить у індуктор, що зберігається у зростаючому магнітному полі всередині і зовні індуктора.

Коли ми відключаємо індуктор від джерела живлення, залишаючи деякий опір, з'єднаний між кінцями індуктора, струм повільно падає. Тим часом енергія виходить із загадкового, невидимого магнітного поля (g) і все, що пов'язано з індуктором.

(2) Олін дає чудову відповідь.

(3) Як вам скаже будь-який із цих підручників, енергія, яка зберігається в індукторі в будь-який момент, є

e = (1/2) L i ^ 2,

де я - струм у той момент. Ця енергія (енергія магнітного поля) така сама, як кількість електричної енергії, яка виходитиме з акумулятора (не має значення, яка напруга), підключеного до цього індуктора протягом часу, необхідного для збільшення струму від 0 до тієї самої i.

З будь-яким даним фізичним індуктором (тому нам дано деякий фіксований L), кількість енергії, яку я можу накопичити в цьому індукторі, як правило, обмежена максимальним значенням струму цього індуктора. Індуктори великої потужності зазвичай використовують товсті дроти та кращі способи отримання тепла від дротів, але перевищення поточного значення призводить до плавлення та виходу з ладу. Це максимальний енергетичний рейтинг, а не максимальний показник потужності - багато дизайнерів наповнюють індуктори (а також трансформатори з тих же причин) енергією, а потім скидають її знову тисячі або мільйони разів на секунду, щоб отримати більше енергії система, ніж якщо б вони робили це лише 60 разів на секунду.

Я вважаю, що оскапи відмінно допомагають "бачити", що відбувається в схемах з індукторами. Може бути , ви могли б насолоджуватися будівлею якого - то регулятор напруги перемикання режимів , такими як римський Black + 5v до + 13v підвищує перетворювач .

Це дуже цікаве питання. Просто для уточнення я переформулюю це. Що стосується ідеальної індуктивності з ненульовим струмом, нульовою ємністю та омічними компонентами, що відбувається, коли шлях постійного струму руйнується за допомогою беззбиткового перемикача? Не допускається теплового розсіювання, не дзвонить, також немає постійного струму, оскільки немає перемикача. Закон про енергозбереження повинен дотримуватися повністю.

Я, безумовно, розумію, що навіть при всіх ідеальних обставинах існує фізичний вимірний зазор, який дозволить струму продовжувати текти навіть через вакуум. Але що робити, якщо вакуум - ідеальний ізолятор?

Немає реальної правильної відповіді, оскільки навіть арифметичні нескінченності та нульовий час поширення, нескінченна швидкість світла тощо не допоможуть.

Але скажіть, якщо вся абстракція все-таки дозволяє залучати частинки матеріального заряду, провідник порушить електронейтральність і втратить хмару електронів, яка продовжить подорожувати з деякою інерцією від провідника. Магнітне поле на мить перетвориться з тороїда в циліндр, тоді сила кулона поверне частинки назад у провідник. Повторюючись назавжди, він буде дзвонити, але з об'ємною (або, як ви хочете, електростатичною) ємністю корпусу котушки (не з паразитичною ємністю).

Хм. Досі проблема з неідеальністю. Якщо дріт нескінченна річ, то немає ємності, частота буде нескінченною, вище, ніж гамма. Це як великий удар наново, але з обмеженою загальною енергією.

Відповідь : при всьому ідеалі, який виробляє магнітний імпульс, буде функція Дірака Дельта , нескінченно високий і нескінченно вузький імпульс з інтегралом 1. (або будь-який конкретний загальний інтеграл залежно від початкової загальної енергії).

Найближчий практичний пристрій вивчається в Лос-Аламосі http://en.wikipedia.org/wiki/Explosively_pumped_flux_compression_generator