Câu hỏi về cuộn cảm

Vì vậy, tôi vẫn chưa quen với thiết bị điện tử, và tôi đã xem qua Boost Converters và những thứ khác (chỉ học về nguồn cung cấp năng lượng và các loại khác nhau) ... đã giải thích được cuộn cảm. Không cần phải nói nó là một chút để đưa vào. Cuộn cảm có vẻ khá phức tạp cho một thành phần đơn giản như vậy.

1. Để tôi có được điều này, các cuộn cảm chống lại sự thay đổi của dòng điện, vì vậy nếu dòng điện hạ thấp, nó sẽ "tạo ra" một điện áp cao hơn để thử và bù cho điều này theo định luật Lenz. (Điều này có đúng không? .... có ai biết điều này xảy ra như thế nào không?). Khi nó tạo ra điện áp này là dòng điện được hạ xuống hay chỉ rút cạn nhanh hơn?

2. Trong một sơ đồ như thế này:

   

   Hãy giả vờ các diode không có ở đó. Chuyện gì sẽ xảy ra? Các cuộn cảm sẽ tiếp tục xây dựng năng lượng mà không có nơi nào để đi? Nó sẽ chỉ tiêu tan trong không khí? Trong bài viết Wiki, nó nói rằng nó sẽ vòng qua dây tiếp theo. Có giới hạn nào về việc nó có thể xoay vòng bao xa không (như Điều gì xảy ra nếu dây bị FAR đi: cuộn cảm sẽ tan chảy, hay năng lượng sẽ tiêu tan trong không khí?

3. Điều gì quyết định bao nhiêu năng lượng mà một cuộn cảm có thể lưu trữ? Số lượt? Hoặc kích thước của cuộn cảm thực sự quan trọng bằng "tốc độ" lưu trữ.

4. Sắp xếp không liên quan, nhưng có bất kỳ thử nghiệm "tuyệt vời" nào tôi có thể làm với chúng để chỉ xem cách chúng hoạt động không? Tôi thấy cái này trên youtube về cơ bản anh ta chỉ có một công tắc mà anh ta bật và tắt và bạn có thể thấy điện áp nhảy lên siêu cao. Tôi giả sử đây là cách một bộ chuyển đổi tăng cường hoạt động.

Xin lỗi vì nhiều câu hỏi, chỉ cố gắng nắm bắt sự kỳ diệu của cuộn cảm. Họ có vẻ đơn giản (Một cuộn dây) nhưng làm rất nhiều điều điên rồ.

Có, một loại cuộn cảm chống lại sự thay đổi hiện tại, giống như một tụ điện chống lại sự thay đổi điện áp. Trong thực tế, cuộn cảm và tụ điện là gương hiện tại / điện áp của nhau. Cách tôi thích nghĩ về cuộn cảm trong mạch là chúng tạo ra quán tính cho dòng điện. Tất nhiên họ không, nhưng có vẻ như một kỹ thuật khái niệm hữu ích.

Trong sơ đồ không có diode, nếu mọi thứ bắt đầu từ 0 và công tắc được đóng lại, dòng điện sẽ là sự phân rã theo cấp số nhân đối với Vs / R. Ban đầu tất cả các điện áp đều ở trên cuộn cảm và ở trạng thái ổn định có 0 điện áp đi qua nó.

Những thứ thú vị xảy ra khi công tắc được mở. Tại bất kỳ trường hợp nào, cuộn cảm sẽ duy trì hằng số hiện tại của nó. Điều này bao gồm cả trường hợp công tắc được mở. Không có diode, không có đường dẫn rõ ràng cho dòng điện. Điện áp cuộn cảm sẽ tăng lên bất cứ điều gì duy trì dòng điện thông qua nó.

Một công tắc cơ hoạt động bằng cách chạm vào hai dây dẫn với nhau. Khi công tắc mở, các dây dẫn di chuyển xa nhau. Điều này không thể xảy ra ngay lập tức, vì vậy khi công tắc lần đầu tiên cố gắng dừng thông qua hiện tại, các tiếp điểm sẽ rất gần nhau. Nó sẽ không mất nhiều điện áp để gây ra hồ quang trên. Khi hồ quang được bắt đầu, khí giữa các tiếp điểm trở thành plasma, có độ dẫn cao. Do đó, vòng cung có thể tiếp tục trong một thời gian khi các tiếp điểm di chuyển xa hơn. Trong thời gian này, điện áp trên công tắc không bằng 0, do đó dòng điện dẫn giảm. Khi các tiếp điểm di chuyển xa nhau hơn, điện áp hồ quang tăng lên, làm giảm dòng điện dẫn nhanh hơn.

Cuối cùng, dòng điện đủ thấp để nó không thể duy trì vòng cung và cuối cùng công tắc mở ra. Tại thời điểm đó có rất ít năng lượng còn lại trong cuộn cảm. Nơi duy nhất để dòng điện đi là trên điện dung ký sinh không thể tránh khỏi đi qua cuộn cảm và các bộ phận khác của mạch. Cứ hai dây dẫn trong vũ trụ có một số điện dung khác không giữa chúng. Điện dung này là nhỏ, và do đó điện áp sẽ tăng lên nhanh chóng. Điều này cũng làm giảm dòng điện trong cuộn cảm một cách nhanh chóng. Cuối cùng, một cực đại đạt được trong đó điện áp trên điện dung thực sự bắt đầu đẩy dòng điện theo cách khác. Trong một hệ thống hoàn hảo, tất cả năng lượng trên điện dung sẽ được truyền đến cuộn cảm như dòng điện, nhưng lần này theo hướng ngược lại. Sau đó, nó sẽ sạc điện dung trở lại theo hướng ngược lại, và toàn bộ chu kỳ sẽ lặp lại vô thời hạn. Trong thế giới thực có một số mất mát, do đó, mỗi lần xoay qua lại sẽ có biên độ thấp hơn một chút vì năng lượng bị mất khi nó bị trượt qua lại giữa cuộn cảm và điện dung. Điện áp được vẽ như là một hàm của thời gian (như một máy hiện sóng) sẽ hiển thị một sóng hình sin với biên độ phân rã theo cấp số nhân về phía Vs.

(1) Có, cuộn cảm chống lại sự thay đổi trong dòng điện tử. Luật Lenz, pháp luật của Maxwell, và các phương trình trong bất kỳ thiết bị điện tử sách giáo khoa hoặc vật lý sách giáo khoa một b c d e lớn công việc để tính mối quan hệ giữa hiện tại, điện áp, điện cảm, cường độ từ trường vv, giống như định luật Ohm hoạt động tuyệt vời cho việc tính toán mối quan hệ giữa dòng điện, điện áp và điện trở.

Vì bất kỳ sách giáo khoa nào cũng sẽ cho bạn biết, trong bất kỳ khoảng thời gian ngắn nào, sự thay đổi dòng điện qua một cuộn cảm sẽ rất nhỏ (di) và có thể được tính chính xác như

di = v dt / L

Trong đó v là điện áp trung bình trên cuộn cảm trong khoảng thời gian ngắn đó và L là độ tự cảm.

Điện áp ngược trên cuộn cảm càng lớn, dòng điện giảm xuống không nhanh.

(Điều này vẫn đúng cho dù chúng ta đang buộc điện áp trên cuộn cảm là một số điện áp cụ thể bằng cách đặt pin ngang qua nó, hoặc liệu chúng ta có một số điện trở tải trên cuộn cảm và điện áp nào đó được gây ra bởi chính cuộn cảm).

Khi chúng ta đặt một điện áp trên một cuộn cảm, dòng điện tăng chậm và năng lượng đi vào cuộn cảm, được lưu trữ trong một từ trường tăng bên trong và bên ngoài cuộn cảm.

Khi chúng ta ngắt kết nối cuộn cảm khỏi nguồn điện, để lại một số điện trở được kết nối giữa hai đầu của cuộn cảm, dòng điện từ từ rơi xuống. Trong khi đó, và năng lượng phát ra từ từ trường bí ẩn, vô hình (g) và vào bất cứ thứ gì được kết nối với cuộn cảm.

(2) Olin đưa ra một câu trả lời tuyệt vời.

(3) Như bất kỳ sách giáo khoa nào sẽ cho bạn biết, năng lượng e được lưu trữ trong một cuộn cảm bất cứ lúc nào là

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

trong đó tôi là hiện tại ngay lúc đó. Năng lượng này (năng lượng từ trường) giống như lượng năng lượng điện phát ra từ pin (không quan trọng là điện áp nào) được kết nối với cuộn cảm đó trong suốt thời gian cần để tăng dòng điện từ 0 đến cùng Tôi.

Với bất kỳ cuộn cảm vật lý nào (vì vậy chúng tôi được cung cấp một số L cố định), lượng năng lượng mà tôi có thể lưu trữ trong cuộn cảm đó thường bị giới hạn bởi xếp hạng dòng điện tối đa của cuộn cảm đó. Cuộn cảm công suất cao thường sử dụng dây dày hơn và cách lấy nhiệt ra khỏi dây tốt hơn, nhưng vượt quá định mức hiện tại khiến những dây đó bị nóng chảy và hỏng. Đây là một tối đa năng lượng đánh giá, không tối đa sức mạnh giá - nhiều nhà thiết kế điền cuộn cảm (và cũng biến áp, vì những lý do tương tự) với năng lượng và sau đó đổ nó ra một lần nữa hàng ngàn hoặc hàng triệu lần một giây, để có được sức mạnh hơn thông qua hệ thống hơn nếu họ chỉ làm điều đó 60 lần một giây.

Tôi thấy o'scopes tuyệt vời để "nhìn" những gì diễn ra trong mạch với cuộn cảm. Có lẽ bạn có thể thích xây dựng một số loại bộ điều chỉnh điện áp ở chế độ chuyển đổi, chẳng hạn như Bộ chuyển đổi tăng áp Roman Black + 5v sang + 13v .

Đây là câu hỏi rất thú vị. Chỉ cần làm rõ, tôi sẽ điều chỉnh lại nó. Đối với điện cảm lý tưởng với dòng điện khác không, điện dung bằng không và các thành phần ohmic, điều gì xảy ra khi đường dẫn DC bị phá hủy với công tắc không tổn hao? Không tản nhiệt, không cho phép đổ chuông, cũng không có DC, vì không có công tắc. Luật bảo tồn năng lượng phải được đáp ứng hoàn toàn.

Tôi chắc chắn hiểu rằng ngay cả với tất cả mọi thứ lý tưởng, có một khoảng cách vật lý có thể đo được sẽ cho phép dòng điện tiếp tục chảy ngay cả trong chân không. Nhưng nếu chân không là chất cách điện hoàn hảo thì sao?

Không có câu trả lời chính xác thực sự, vì ngay cả vô số đối xứng và thời gian lan truyền bằng không, tốc độ ánh sáng vô hạn, vv sẽ không giúp ích gì.

Nhưng giả sử, nếu tất cả sự trừu tượng vẫn cho phép các hạt điện tích vật chất tham gia, dây dẫn sẽ vi phạm độ âm điện và sẽ làm mất đi đám mây điện tử, sẽ tiếp tục di chuyển với một số quán tính ra khỏi dây dẫn. Từ trường sẽ biến trong giây lát từ hình xuyến thành hình trụ, sau đó lực Culon sẽ đưa các hạt trở lại thành dây dẫn. Lặp đi lặp lại mãi mãi, nó sẽ đổ chuông, nhưng với điện dung thể tích (hoặc như bạn muốn tĩnh điện) của thân cuộn dây (không phải điện dung ký sinh).

Hừm. Vẫn còn vấn đề với việc không lý tưởng. Nếu dây là vô hạn, thì không có điện dung, tần số sẽ là vô hạn, cao hơn gamma. Nó giống như một vụ nổ lớn một lần nữa nhưng với tổng năng lượng hạn chế.

Câu trả lời : với tất cả những điều lý tưởng, xung từ tạo ra sẽ là Hàm Dirac Delta , xung cực cao và vô hạn hẹp với tích phân bằng 1. (hoặc bất kỳ tổng tích phân cụ thể nào tùy thuộc vào tổng năng lượng ban đầu).

Thiết bị thực tế gần nhất được nghiên cứu tại Los Alamos http://en.wikipedia.org/wiki/Explosively_pumped_flux_compression_generator