Induktorit rinnakkain

marras 9, 2021

Jännitehäviö kaikkien rinnakkain olevien induktorien yli on sama. Silloin rinnakkain olevilla induktoreilla on niiden yli yhteinen jännite ja alla olevassa esimerkissämme induktoreiden yli oleva jännite on seuraava:

VL1 = VL2 = VL3 = VAB …jne

Seuraavassa piirissä induktorit L1, L2 ja L3 on kytketty kaikki rinnakkain kahden pisteen A ja B väliin.

Induktorit rinnakkaispiirissä

Edellisessä sarjainduktoreiden opetusohjelmassa näimme, että piirin kokonaisinduktanssi LT oli yhtä suuri kuin kaikkien yksittäisten induktoreiden yhteenlaskettu summa. Rinnakkain kytketyille induktoreille ekvivalenttipiirin induktanssi LT lasketaan eri tavalla.

Kunkin induktorin läpi kulkevien yksittäisten virtojen summa saadaan selville Kirchoffin virtalain (KCL) avulla, jossa, IT = I1 + I2 + I3 ja tiedämme aiemmista induktanssin tutoriaaleista, että induktorin poikki kulkeva itseindusoitunut emf saadaan kaavalla: V = L di/dt

Tällöin ottamalla kunkin induktorin läpi kulkevien yksittäisten virtojen arvot yllä olevassa piirissämme ja korvaamalla virta i:llä i1 + i2 + i3 saadaan rinnakkaisyhdistelmän yli kulkeva jännite seuraavasti:

Korvaamalla di/dt yllä olevaan yhtälöön arvolla v/L saadaan:

Voidaan pelkistää se, jotta saadaan lopullinen lauseke piirin kokonaisinduktanssin laskemiseksi, kun induktorit kytketään rinnakkain, ja tämä saadaan seuraavasti:

Rinnakkaisinduktanssiyhtälö

Tässä, kuten rinnakkaisvastusten laskelmissa, lasketaan yhteen kaikkien yksittäisten induktanssien käänteisarvo ( 1/Ln ) itse induktanssien sijasta. Mutta jälleen kerran, kuten sarjaan kytkettyjen induktanssien kohdalla, yllä oleva yhtälö pätee vain silloin, kun kahden tai useamman induktanssin välillä ei ole ”EI” keskinäistä induktanssia tai magneettista kytkentää, (ne ovat magneettisesti eristettyjä toisistaan). Jos käämien välillä on kytkentä, kytkennän määrä vaikuttaa myös kokonaisinduktanssiin.

Tätä laskentamenetelmää voidaan käyttää laskettaessa mitä tahansa määrää yksittäisiä induktansseja, jotka on kytketty yhteen yhden rinnakkaisverkon sisällä. Jos rinnakkain on kuitenkin vain kaksi yksittäistä induktanssia, voidaan käyttää paljon yksinkertaisempaa ja nopeampaa kaavaa kokonaisinduktanssin arvon löytämiseksi, ja tämä on:

Rinnakkaisvirtapiirien induktansseista on muistettava, että minkä tahansa kahden tai useamman rinnakkain kytketyn induktanssin yhteenlaskettu kokonaisinduktanssi ( LT ) on aina VÄHEMMÄN kuin rinnakkaisketjun pienimmän induktanssin arvo.

Induktorit rinnakkain Esimerkki nro1

Kolme induktoria, joiden suuruudet ovat 60mH, 120mH ja 75mH, on kytketty toisiinsa rinnankytkentään ilman keskinäistä induktanssia. Laske rinnakkaisyhdistelmän kokonaisinduktanssi millihenreinä.

Vastavuoroisesti kytketyt induktorit rinnakkain

Kun induktorit kytketään toisiinsa rinnakkain siten, että yhden induktorin magneettikenttä kytkeytyy toisiin induktoreihin, keskinäisen induktanssin vaikutus joko kasvattaa tai pienentää kokonaisinduktanssia sen mukaan, kuinka suuri magneettisen kytkennän määrä on käämien välillä.

Vastavuoroisesti kytketyt rinnakkaiset kelat voidaan osoittaa joko tukevaan tai vastakkaiseen kokoonpanoon kytkettyinä käyttämällä polariteettipisteitä tai polariteettimerkkejä, kuten alla on esitetty.

Rinnakkaiset apuinduktorit

Kahden edellä mainitun rinnakkaisen apuinduktorin yli tulevan jännitteen on oltava yhtä suuri, koska ne ovat rinnakkain, joten molempien virtojen i1 ja i2 on vaihdeltava niin, että niiden yli tuleva jännite pysyy samana. Tällöin kokonaisinduktanssi, LT kahdelle rinnakkaiselle apuinduktorille saadaan:

Missä: 2M edustaa kelan L 1 vaikutusta L 2:een ja vastaavasti kelan L 2 vaikutusta L 1:een.

Jos kaksi induktanssia ovat yhtä suuret ja magneettinen kytkentä on täydellinen, kuten toroidipiirissä, kahden rinnakkaisen induktorin ekvivalentti induktanssi L on LT = L1 = L2 = M. Jos niiden välinen keskinäinen induktanssi on kuitenkin nolla, ekvivalentti induktanssi olisi L ÷ 2 sama kuin kahdella itseindusoidulla induktanssilla rinnakkain.

Jos toinen kahdesta kelasta käännettäisiin toiseen nähden, meillä olisi silloin kaksi rinnakkaista vastakkaista induktanssia ja molempien kelojen välisellä vastavuoroisella induktanssilla M olisi kumpaakin käämiä kumoava vaikutus sen sijaan, että sillä olisi auttava vaikutus, kuten alla on esitetty.

Rinnakkaiset vastakkaiset induktorit

Tällöin kahden rinnakkaisen vastakkaisen induktorin kokonaisinduktanssi, LT saadaan seuraavasti:

Tällä kertaa, jos nämä kaksi induktanssia ovat samanarvoisia ja niiden välinen magneettinen kytkentä on täydellinen, ekvivalentti induktanssi ja myös itseindusoitunut emf induktoreiden yli on nolla, koska nämä kaksi induktanssia kumoavat toisensa.

Tämä johtuu siitä, että kun kaksi virtaa, i1 ja i2, kulkevat vuorotellen kummankin induktorin läpi, niiden välille syntyvä keskinäinen kokonaisvuorovirta on nolla, koska kummankin induktorin tuottamat kaksi vuorovirtaa ovat molemmat yhtä suuria mutta vastakkaisiin suuntiin.

Tällöin kahdesta kelasta tulee käytännössä oikosulku virtapiirissä kulkevalle virralle, joten ekvivalentti induktanssi, LT tulee yhtä suureksi kuin ( L ± M ) ÷ 2.

Induktorit rinnakkain Esimerkki nro2

Kaksi induktoria, joiden itseisinduktanssit ovat 75mH ja 55mH, kytketään toisiinsa rinnakkain auttaen. Niiden keskinäiseksi induktanssiksi ilmoitetaan 22,5mH. Laske rinnakkaisyhdistelmän kokonaisinduktanssi.

Induktorit rinnakkain Esimerkki nro3

Lasketaan seuraavan induktiopiirin ekvivalentti induktanssi.

Lasketaan ensimmäinen induktorihaara LA, (induktori L5 rinnakkain induktoreiden L6 ja L7 kanssa)

Lasketaan toinen induktorihaara LB, (Induktori L3 rinnakkain induktoreiden L4 ja LA kanssa)

Lasketaan ekvivalenttipiirin induktanssi LEQ, (Induktori L1 rinnakkain induktoreiden L2 ja LB kanssa)

Tällöin edellä mainitun piirin ekvivalenttiinduktanssiksi saatiin: 15mH.

Rinnakkain kytketyt induktorit Yhteenveto

Vastuksen tapaan myös rinnakkain kytketyillä induktoreilla on niiden yli sama jännite V. Myös induktoreiden kytkeminen rinnakkain pienentää piirin tehollista induktanssia, kun rinnakkain kytkettyjen ”N” induktorin ekvivalentti induktanssi on yksittäisten induktanssien vastavuoroisten induktanssien summan käänteisluku.

Kuten sarjaan kytkettyjen induktoreiden kohdalla, rinnakkain kytketyt toisiinsa kytketyt induktorit luokitellaan joko tätä kokonaisinduktanssia ”tukeviksi” tai ”vastakkaisiksi” riippuen siitä, ovatko käämit kumulatiivisesti kytkettyinä (samansuuntaisesti) vai differentiaalisesti kytkettyinä (vastakkaissuuntaisesti).

Tähän asti olemme tarkastelleet induktoria puhtaana tai ideaalisena passiivisena komponenttina. Seuraavassa induktoreita käsittelevässä opetusohjelmassa tarkastelemme ei-ideaalisia induktoreita, joissa on reaalimaailman resistiivisiä keloja, jotka tuottavat ekvivalenttipiirin, jossa induktori on sarjassa resistanssin kanssa, ja tutkimme tällaisen piirin aikavakion.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.