Elektromagnetická cívka - Electromagnetic coil - Wikipedia
An elektromagnetická cívka je elektrický dirigent jako a drát ve tvaru a cívka, spirála nebo spirála.[1][2] Elektromagnetické cívky se používají v elektrotechnika, v aplikacích, kde elektrické proudy komunikovat s magnetické pole, v zařízeních, jako je elektromotory, generátory, induktory, elektromagnety, transformátory a cívky snímače. Elektrickým proudem prochází vodičem cívky buď elektrický proud, který generuje magnetické pole, nebo naopak vnější časově proměnlivé magnetické pole vnitřkem cívky generuje EMF (Napětí ) ve vodiči.
Proud kterýmkoli vodičem vytváří kruhové magnetické pole kolem vodiče kvůli Ampereův zákon.[3] Výhodou použití tvaru cívky je to, že zvyšuje sílu magnetického pole vytvářeného daným proudem. Všechna magnetická pole generovaná samostatnými závity drátu procházejí středem cívky a přidávají (překrýt ) k vytvoření silného pole.[3] Čím více závitů drátu, tím silnější pole vyprodukovalo. Naopak, a měnící se externí magnetický tok indukuje napětí ve vodiči, jako je vodič, v důsledku Faradayův zákon indukce.[3][4] Indukované napětí lze zvýšit navinutím drátu do cívky, protože siločáry protínají obvod několikrát.[3]
Směr magnetického pole vytvářeného cívkou lze určit pomocí pravidlo pravého úchopu. Pokud jsou prsty pravé ruky ovinuty kolem magnetického jádra cívky ve směru konvenční proud skrz drát bude palec ukazovat ve směru čáry magnetického pole projít cívkou. Konec magnetického jádra, ze kterého vycházejí siločáry, je definován jako severní pól.
V elektrických a elektronických zařízeních se používá mnoho různých typů cívek.
Vinutí a kohoutky
Drát nebo vodič, který tvoří cívku, se nazývá navíjení.[5] Otvor ve středu cívky se nazývá jádro oblast nebo magnetická osa.[6] Každá smyčka drátu se nazývá a otáčet se.[2] Ve vinutích, kde se dotýkají otáčky, musí být vodič izolován nevodivým povlakem izolace jako je plast nebo smalt, aby se zabránilo průchodu proudu mezi závity drátu. Vinutí je často ovinuto kolem a forma cívky z plastu nebo jiného materiálu, který jej drží na místě.[2] Konce drátu jsou vyvedeny a připojeny k vnějšímu obvodu. Vinutí mohou mít po své délce další elektrická připojení; tito se nazývají kohoutky.[7] Je vyvoláno vinutí, které má ve své délce jediný kohoutek na střed.[8]
Cívky mohou mít více než jedno vinutí, elektricky izolované od sebe. Pokud jsou kolem společné magnetické osy dvě nebo více vinutí, říká se, že jsou indukčně vázané nebo magneticky spojené.[9] Časově proměnný proud jedním vinutím vytvoří časově proměnné magnetické pole, které prochází druhým vinutím, což indukuje časově proměnlivé napětí v ostatních vinutích. Tomu se říká a transformátor.[10] Vinutí, na které je aplikován proud, který vytváří magnetické pole, se nazývá primární vinutí. Ostatní vinutí se nazývají sekundární vinutí.
Magnetické jádro
Mnoho elektromagnetických cívek má a magnetické jádro, kus feromagnetický materiál jako žehlička ve středu pro zvýšení magnetického pole.[11] Proud cívkou magnetizuje železo a pole magnetizovaného materiálu se přidává k poli produkovanému drátem. Tomu se říká a feromagnetické jádro nebo cívka se železným jádrem.[12] Feromagnetické jádro může zvýšit magnetické pole a indukčnost cívky stokrát nebo tisíckrát přes to, co by bylo bez jádra. A feritové jádro je řada cívek s jádrem vyrobeným z ferit, a ferimagnetický keramická směs.[13] Feritové cívky mají nižší ztráty jádra při vysokých frekvencích.
- Cívka s jádrem, které tvoří uzavřenou smyčku, případně s několika úzkými vzduchovými mezerami, se nazývá a uzavřené jádro cívka. Poskytnutím uzavřené dráhy pro čáry magnetického pole tato geometrie minimalizuje magnetická neochota a produkuje nejsilnější magnetické pole. Často se používá v transformátorech.
- Běžnou formou pro uzavřené cívky je a toroidní jádro cívka, ve které má jádro tvar a torus nebo kobliha, s kruhovým nebo obdélníkovým průřezem. Tato geometrie má minimum únikový tok a vyzařuje minimum elektromagnetické rušení (EMI).
- Cívka s jádrem, kterým je přímá tyč nebo jiný tvar bez smyčky, se nazývá an otevřené jádro cívka. To má nižší magnetické pole a indukčnost než uzavřené jádro, ale často se používá k prevenci magnetická sytost jádra.
Cívka bez feromagnetického jádra se nazývá cívka vzduch-jádro.[14] To zahrnuje cívky navinuté na plastových nebo jiných nemagnetických formách, stejně jako cívky, které mají ve svých vinutích skutečně prázdný vzduchový prostor.
Druhy cívek
Cívky lze klasifikovat podle frekvence proudu, který je určen pro provoz s:
- Stejnosměrný proud nebo DC cívky nebo elektromagnety pracují stabilně stejnosměrný proud v jejich vinutích
- Zvuková frekvence nebo AF cívky, induktory nebo transformátory pracují s střídavé proudy v zvukový kmitočet rozsah, méně než 20 kHz
- Rádiová frekvence nebo RF cívky, induktory nebo transformátory pracují se střídavými proudy v rádiová frekvence rozsah, nad 20 kHz
Cívky lze klasifikovat podle jejich funkce:
Elektromagnety
Elektromagnety jsou cívky, které generují a magnetické pole pro nějaké vnější použití, často vyvinout mechanickou sílu na něco.[15] Několik konkrétních typů:
- Solenoid - elektromagnet ve formě přímé duté spirály drátu
- Vinutí motoru a generátoru - elektromagnety s železným jádrem na rotor nebo stator elektrických motorů a generátorů, které na sebe navzájem působí, aby buď otočily hřídel (motor), nebo generovaly elektrický proud (generátor)
- Vinutí pole - cívka se železným jádrem, která generuje stabilní magnetické pole, které působí na vinutí kotvy.
- Armatura vinutí - cívka se železným jádrem, na kterou působí magnetické pole vinutí pole buď k vytvoření točivého momentu (motoru), nebo k indukci napětí k výrobě energie (generátor)
- Helmholtzova cívka, Maxwellova cívka - cívky vzduch-jádro, které slouží k rušení vnějšího magnetického pole
- Degaussing cívka - cívka používaná k demagnetizaci částí
- Kmitací cívka - cívka používaná v pohyblivé cívce reproduktor, zavěšený mezi póly magnetu. Když zvukový signál prochází cívkou, vibruje a pohybuje připojeným kuželem reproduktoru a vytváří zvukové vlny. Zpět se používá v dynamice mikrofon, kde zvukové vibrace zachycuje něco jako a membrána fyzicky přenést na kmitací cívku ponořenou do magnetického pole a koncové konce cívky pak poskytují elektrický analog těchto vibrací.
Induktory
Induktory nebo reaktory jsou cívky, které generují magnetické pole, které interaguje se samotnou cívkou, aby vyvolalo zpětný EMF, který je proti změnám proudu v cívce. Induktory se používají jako prvky obvodu v elektrických obvodech dočasně akumulovat energii nebo odolávat změnám proudu. Několik typů:
- Cívka nádrže - induktor používaný v a vyladěný obvod
- Dávit se - induktor používaný k blokování vysokofrekvenčního střídavého proudu při současném povolení nízkofrekvenčního střídavého proudu.
- Nakládací cívka - induktor používaný k přidání indukčnosti k anténě, aby byla rezonanční, nebo ke kabelu, aby se zabránilo zkreslení signálů.
- Variometr - nastavitelný induktor skládající se ze dvou cívek v sérii, vnější stacionární cívky a druhé uvnitř, které lze otáčet tak, aby jejich magnetické osy byly ve stejném směru nebo proti sobě.
- Flyback transformátor - Ačkoli se nazývá transformátor, ve skutečnosti jde o induktor, který slouží k ukládání energie dovnitř spínané napájecí zdroje a horizontální vychylovací obvody pro CRT televizory a monitory
- Nasycený reaktor - železný induktor používaný k řízení střídavého proudu změnou sytosti jádra pomocí stejnosměrného řídicího napětí v pomocném vinutí.
- Indukční předřadník - induktor používaný v výbojka obvody, jako např zářivky, k omezení proudu procházejícího lampou.
Transformátory
Transformátor je zařízení se dvěma nebo více magneticky vázanými vinutími (nebo částmi jednoho vinutí). Čas měnící se proud v jedné cívce (tzv primární vinutí ) generuje magnetické pole, které indukuje napětí v druhé cívce (tzv sekundární vinutí ). Několik typů:
- Distribuční transformátor - Transformátor v elektrická rozvodná síť který transformuje vysoké napětí z elektrického elektrické vedení na nižší napětí používané zákazníky veřejných služeb.
- Autotransformátor - transformátor pouze s jedním vinutím. Různé části vinutí, přístupné kohoutky, fungují jako primární a sekundární vinutí transformátoru.
- Toroidní transformátor - jádro má tvar a toroid. Toto je běžně používaný tvar, protože snižuje únikový tok, což vede k menšímu elektromagnetickému rušení.
- Indukční cívka nebo chvění cívky - časný transformátor, který používá vibrační přerušovací mechanismus k přerušení primárního proudu, aby mohl pracovat mimo stejnosměrný proud.
- Zapalovací cívka - indukční cívka používaná v vnitřní spalovací motory k vytvoření pulzu vysokého napětí ke střelbě zapalovací svíčka který iniciuje spalování paliva.
- Balun - transformátor, který odpovídá a vyvážené přenosové vedení na nevyvážený.
- Bifilární cívka - cívka navinutá dvěma paralelními, těsně rozmístěnými prameny. Pokud jím procházejí střídavé proudy ve stejném směru, symbol magnetické toky se přidá, ale pokud procházejí vinutími stejné proudy v opačných směrech, opačná toky se zruší, což povede k nulovému toku v jádře. Ve třetím vinutí jádra tedy nebude indukováno žádné napětí. Používají se v nástrojích a v zařízeních jako Přerušovače zemního spojení. Používají se také v drátových rezistorech s nízkou indukčností pro použití na vysokofrekvenčních frekvencích.
- Audio transformátor - Transformátor používaný s zvukové signály. Používají se pro impedanční přizpůsobení.
- Hybridní cívka - specializovaný audio transformátor se 3 vinutími použitými v systému Windows telefonie mezi kterými se převádějí obvody dvouvodičový a čtyřvodičové obvody
Elektrické stroje
Elektrické stroje jako motory a generátory mají jedno nebo více vinutí, která interagují s pohybujícími se magnetickými poli a přeměňují elektrickou energii na mechanickou. Stroj často bude mít jedno vinutí, kterým prochází většina síly stroje (dále jen "armatura" ) a druhé vinutí, které poskytuje magnetické pole rotujícího prvku („vinutí pole“), které může být připojeno kartáči nebo sběracími kroužky k vnějšímu zdroji elektrického proudu. V indukční motor „vinutí rotoru" pole "je napájeno pomalým relativním pohybem mezi rotujícím vinutím a rotujícím magnetickým polem vytvářeným vinutím statoru, který indukuje potřebný budicí proud v rotoru.
Cívky měniče
Jedná se o cívky používané k převodu časově proměnných magnetických polí na elektrické signály a naopak. Několik typů:
- Senzorové nebo snímací cívky - slouží k detekci externích časově proměnných magnetických polí
- Indukční senzor - cívka, která snímá, když poblíž prochází magnet nebo železný předmět
- Záznamová hlava - cívka, která se používá k vytvoření magnetického pole pro zápis dat do a magnetické úložiště střední, jako např magnetická páska nebo pevný disk. Naopak se také používá ke čtení dat ve formě měnících se magnetických polí v médiu.
- Indukční topná spirála - AC cívka používaná k ohřevu předmětu indukcí vířivé proudy v něm se nazývá proces indukční ohřev.
- Smyčková anténa - cívka, která slouží jako rádiová anténa, k převodu rádiových vln na elektrické proudy.
- Rogowského cívka - toroidní cívka používaná jako měřicí zařízení střídavého proudu
- Vyzvednutí hudebního nástroje - cívka použitá k výrobě výstupu zvukový signál v elektrická kytara nebo elektrická basa.
- Flux brána - cívka snímače použitá v a magnetometr
- Kazeta s magnetickým fonografem - senzor v a přehrávač který používá cívku k převodu vibrací jehly na zvukový signál při hraní vinylu gramofonové desky.
Existují také typy cívek, které do těchto kategorií nezapadají.
Technologie navíjení
Viz také
Reference
- ^ Stauffer, H. Brooke (2002). Kapesní slovník elektrických pojmů NFPA. Jones a Hymel Tucker. p. 36. ISBN 978-0877655992.
- ^ A b C Laplante, Phillip A. (1999). Komplexní slovník elektrotechniky. Springer. str. 114–115. ISBN 978-3540648352.
- ^ A b C d Arun, P. (2006). Elektronika. Alpha Sciences International Ltd. str. 73–77. ISBN 978-1842652176.
- ^ Newnes 2002, s. 129
- ^ Stauffer, H.B. (2005). Kapesní slovník elektrických pojmů NFPA. Jones & Bartlett Learning, LLC. p. 273. ISBN 9780877655992. Citováno 2017-01-07.
- ^ Amos, SW; Roger Amos (2002). Newnes Dictionary of Electronics. Noví. p. 191. ISBN 978-0080524054.
- ^ Laplante, P.A. (1999). Komplexní slovník elektrotechniky. Springer Berlin Heidelberg. p. 633. ISBN 9783540648352. Citováno 2017-01-07.
- ^ Stauffer, H.B. (2005). Kapesní slovník elektrických pojmů NFPA. Jones & Bartlett Learning, LLC. p. 29. ISBN 9780877655992. Citováno 2017-01-07.
- ^ Amos, S.W .; Amos, R. (2002). Newnes Dictionary of Electronics. Elsevierova věda. p. 167. ISBN 9780080524054. Citováno 2017-01-07.
- ^ Amos, S.W .; Amos, R. (2002). Newnes Dictionary of Electronics. Elsevierova věda. p. 326. ISBN 9780080524054. Citováno 2017-01-07.
- ^ Laplante, Phillip A. (1998). Komplexní slovník elektrotechniky. Springer. p. 143. ISBN 978-3540648352.
- ^ Laplante, P.A. (1999). Komplexní slovník elektrotechniky. Springer Berlin Heidelberg. p. 346. ISBN 9783540648352. Citováno 2017-01-07.
- ^ Laplante, P.A. (1999). Komplexní slovník elektrotechniky. Springer Berlin Heidelberg. p. 243. ISBN 9783540648352. Citováno 2017-01-07.
- ^ Laplante, P.A. (1999). Komplexní slovník elektrotechniky. Springer Berlin Heidelberg. p. 19. ISBN 9783540648352. Citováno 2017-01-07.
- ^ Amos, S.W .; Amos, R. (2002). Newnes Dictionary of Electronics. Elsevierova věda. p. 113. ISBN 9780080524054. Citováno 2017-01-07.
Další čtení
- Querfurth, William, “Vinutí cívky; popis postupů navíjení cívek, navíjecích strojů a souvisejícího vybavení pro elektronický průmysl"(2. vydání). Chicago, G. Stevens Mfg. Co., 1958.
- Weymouth, F. Marten, “Bubnové armatury a komutátory (teorie a praxe): kompletní pojednání o teorii a konstrukci navíjení bubnu a komutátorů pro armatury s uzavřenou cívkou, spolu s úplným životopisem některých hlavních bodů zapojených do jejich konstrukce; a expozice reakcí armatury a jiskření". London," The Electrician "Printing and Publishing Co., 1893.
- "Postup navíjení cívky"Mezinárodní asociace pro navíjení cívek.
- Chandler, R. H., "Recenze povlaku cívky, 1970–76". Braintree, R. H. Chandler Ltd, 1977.
externí odkazy
- Kalkulačka indukčnosti cívky Online kalkulačka pro stanovení indukčnosti jednovrstvých a vícevrstvých cívek
- R. Clarke, “Výroba komponentů na rány ". Surrey.ac.uk, 2005 9. října
