Достаточно большое количество электрических устройств имеет в своем составе катушки в виде намотки медной изолированной проволоки. Главным свойством, которым обладает электрическая катушка является взаимодействие с электромагнитным полем. Для одних устройств катушка выступает в роли электромагнита, притягивающая либо отталкивающая металлические части или другие катушки. В иных же устройствах электрическая катушка может служить генератором электрической энергии, по средствам электромагнитной индукции (если на катушку воздействовать внешним электромагнитным полем).
Любая электрическая катушка имеет свое внутреннее сопротивление. Причем, это сопротивление можно разделить на два типа, это активное и реактивное. Активным сопротивлением обладают катушки, через которые протекает только постоянный ток. Активное сопротивление катушки зависит от материала провода катушки, его сечения, длины. При протекании через катушку переменного тока мы уже будет иметь дело с реактивным сопротивлением, величина которого уже будет зависеть ещё и от частоты протекающего переменного тока (чем частота выше, тем больше реактивное сопротивление).
На практике, в большинстве случаев, приходится сталкиваться именно с активным электрическим сопротивлением катушек. Это сопротивление обусловлено внутренней структурой атомов, из которых состоит вещество проводника. У различных проводников внутреннее сопротивление имеет разные значения (при одной и той же длине и сечении). Это ещё называется удельным сопротивлением проводника (его обычно берут из справочников). Для нахождения сопротивления определенного проводника можно воспользоваться простой формулой: сопротивление равно удельное сопротивление материала проводника умноженное на его длину и это всё деленное на площадь поперечного сечения.
Более простым способом нахождения сопротивления обмоток, широко используемом на практике, является метод обычного измерения. Берём мультиметр, омметр, выставляем нужный диапазон измерения (Омы, килоОмы, мегаОмы) и прикасаемся щупами измерителя прямо к катушке, обмотке. Наш тестер с достаточно большой точность покажет имеющееся сопротивление. Как правило, обмотка катушек, рассчитанных на низкое напряжение имеет достаточно малое сопротивление (в районе единицы-сотни Ом). Обмотки под напряжение 220, 380 и выше уже имеют сопротивление в пределах от сотен Ом до десятков килоОм.
Зная сопротивление обмотки, как минимум можно судить о её работоспособности (если в ней нет короткозамкнутых витков), а как максимум её величину можно использовать в различных формулах. Наиболее известной и широко используемой является формула закона Ома, которая позволяет найти любую одну неизвестную величину (из трех – напряжение, ток, сопротивление) из двух известных. Учтите, в формулах нужно использовать основные единицы измерения физических величин. В законе Ома таковыми являются: для силы тока это ампер, для напряжения это вольт и для сопротивления это Ом.
Если при измерении сопротивления обмотки прибор ничего не показывает (пробник не реагирует), значит в этой катушке имеется обрыв. В этом случае катушку следует разобрать, хорошо визуально осмотреть (возможно обрыв произошел возле самих выводов катушки, что происходит достаточно часто), при необходимости её перемотать. Но бывают случаи, когда обрыва нет, тестер показывает какое-то сопротивление, сама же катушка не работает как надо. В этом случае, если вы уверены надёжности проводов и цепей, по которым подводится к обмотке напряжение, возможен вариант короткозамкнутых витков.
Короткозамкнутые витки – это витки обмоточного провода катушки, которые были накоротко замкнуты внутри самой обмотке между собой. Естественно, участок обмотки с короткозамкнутыми витками является нерабочим, более того, он является причиной возникновения дополнительного нагрева самой катушки (по причине самоиндукции, в цепях переменного тока). Причиной возникновения такого явления может послужить полое качество изоляции обмоточного провода, температурный удар (возникший сильный перегрев катушки), который был прежде, чрезмерное динамическое воздействие на катушку (удары, тряски и т.д.). Сопротивление обмотки, что имеет короткозамкнутые витки, будет меньше номинального значения, а это ведёт к ненормальной работе самой этой катушки.
Короткозамкнутые витки выявляются не просто. Для проверки обмотки якоря электродвигателя существует специальное устройство (можно сделать и самому, это трансформатор со специальным распилом на своем магнитопроводе, куда и ложится якорь для проверки). Если катушка до этого работала нормально, при этом особо не нагревалась, а потом вдруг начала, то скорее всего у неё появились эти самые бракованные витки. Хорошо если вы изначально знаете номинальное сопротивление своей катушки, будет с чем сравнить при измерении и выявлении неисправности обмотки. Либо же нужно сравнивать сопротивление с заведомо рабочей обмоткой другого устройства. Или же прибегнуть в вычислением сопротивления по формуле, если известны: мощность, сила тока, напряжение.
P.S. Далеко не во всех случаях при неисправности катушки виновата сама обмотка. Достаточно часто бывает так, что те провода, которые питают эту самую катушку находятся в плохом состоянии. Окисленные контакты соединяющие концы обмотки и питающие клеммы, провода, место спая значительно увеличивают сопротивление электрической цепи. Достаточно хорошо почистить подобные места, как тут же работоспособность катушки того или иного устройства полностью восстановится.
Как можно определить сопротивление катушки, на которой намотан провод, не измеряя длины и сечения намотанной части провода?
Как можно определить сопротивление катушки, на которой намотан провод, не измеряя длины и сечения намотанной части провода?
Померить напряжение и ток, затем подставить в формулу — закон ОМА.
1 На катушку электромагнита намотан медный провод сечением 0, 03 мм2 и длиной 200 м?
1 На катушку электромагнита намотан медный провод сечением 0, 03 мм2 и длиной 200 м.
Найдите сопротивление и массу обмотки.
Плотность меди равна 8900 кг / м3.
Какой длины медная проволока намотана на катушку электрического звонка, если сопротивление ее равно 0, 68 Ом, а площадь поперечного сечения 0, 35 мм2?
Какой длины медная проволока намотана на катушку электрического звонка, если сопротивление ее равно 0, 68 Ом, а площадь поперечного сечения 0, 35 мм2.
Реостат подключен к источнику тока напряжением U = 6 B Cила тока в реостате I = 0?
Реостат подключен к источнику тока напряжением U = 6 B Cила тока в реостате I = 0.
5 A, а длина намотанного никелинового провода L = 30м.
Определите площадь S поперечного сечения никелинового провода.
(Удельное сопротивление никелина p = 0, 40).
Катушка электромагнита намотана медным проводом диаметром 0, 3 мм и длинной 200 м , определите сопротивление катушки?
Катушка электромагнита намотана медным проводом диаметром 0, 3 мм и длинной 200 м , определите сопротивление катушки.
На катушку намотан медный провод сечением 0, 03 мм в квадрате и длиной 200 м?
На катушку намотан медный провод сечением 0, 03 мм в квадрате и длиной 200 м.
Найдите сопротивление и массу провода.
1. Сопративленик изолированого нейзильберовой проволки, намотанной на катушку, 100 Ом?
1. Сопративленик изолированого нейзильберовой проволки, намотанной на катушку, 100 Ом.
Сколько метров в проволки площадью поперечного сечения 0, 35мм2 намотанно на катушку?
2. Определите толщину медного провода длинной 1км, если при силе тока 2А напряжение на его концах 2В.
Если намотать на гвоздь провод и присоеденить проводники к аккумулятору то гвоздь намагничивается?
Если намотать на гвоздь провод и присоеденить проводники к аккумулятору то гвоздь намагничивается?
Как найти сопротивление катушки, не измеряя длину и площадь поперечного сечения намотанной части провода?
Как найти сопротивление катушки, не измеряя длину и площадь поперечного сечения намотанной части провода.
Определить длину медного провода, намотанного на катушку электромагнита, если электрическое сопротивление провода 300 Ом, а диаметр 0, 1 мм?
Определить длину медного провода, намотанного на катушку электромагнита, если электрическое сопротивление провода 300 Ом, а диаметр 0, 1 мм.
Алюминиевый провод имеет длину 100 м и сечение 3 мм2?
Алюминиевый провод имеет длину 100 м и сечение 3 мм2.
Определите его сопротивление.
Какой длины необходимо взять медный провод сечением 0.
3мм2, имеющий то же сопротивление.
Вы открыли страницу вопроса Как можно определить сопротивление катушки, на которой намотан провод, не измеряя длины и сечения намотанной части провода?. Он относится к категории Физика. Уровень сложности вопроса – для учащихся 5 — 9 классов. Удобный и простой интерфейс сайта поможет найти максимально исчерпывающие ответы по интересующей теме. Чтобы получить наиболее развернутый ответ, можно просмотреть другие, похожие вопросы в категории Физика, воспользовавшись поисковой системой, или ознакомиться с ответами других пользователей. Для расширения границ поиска создайте новый вопрос, используя ключевые слова. Введите его в строку, нажав кнопку вверху.
Как можно определить сопротивление катушки на которой намотан провод не измеряя
Вопрос по физике:
Как можно определить сопротивление катушки, на которой намотан провод, не измеряя длины и сечения намотанной части провода?
Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?
Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок — бесплатно!
- 15.02.2017 09:14
- Физика
- remove_red_eye 12929
- thumb_up 29
Ответы и объяснения 1
Померить напряжение и ток, затем подставить в формулу — закон ОМА
- 16.02.2017 23:17
- thumb_up 44
Знаете ответ? Поделитесь им!
Как написать хороший ответ?
Чтобы добавить хороший ответ необходимо:
- Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
- Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
- Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.
Этого делать не стоит:
- Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
- Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
- Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
- Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?
Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!
Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.
Как проверить или узнать сопротивление тестером мультиметром
Мультиметр — доступный прибор, который объединяет в себе функции вольтметра, амперметра и омметра. Обычно в устройство интегрировано множество других опций, и некоторые модели позволяют проверить прямым тестированием правильную работу таких компонентов, как диоды, транзисторы и конденсаторы. В зависимости от устройства прибора, проверить сопротивление мультиметром можно как прямым измерением, так и с помощью введения коэффициентов.
Сопротивление и основы его определения
Электрический ток представляет собой движение зарядов в цепи. Маршрут перемещения электронов в проводнике непохож на прямую, скорее это зигзаг, являющийся результатом многочисленных столкновений с атомами вещества. Разность потенциалов между двумя контактами стимулирует перемещение зарядов, а помехи в их движении называют сопротивлением.
Хорошей аналогией для понимания физической сути величины может служить сравнение с потоком воды через трубу. В этой модели сопротивление потоку зарядов аналогично фрикционным эффектам между жидкостью и поверхностью труб. Электрическое сопротивление является свойством вещества, желательным или нежелательным для того или иного материала с точки зрения его применения. Как свойство проводников, полупроводников и диэлектриков, оно используется в широком спектре устройств от бытовой электроники до силовых электрических сетей.
Стандартная метрическая единица сопротивления называется Ом и обозначается греческой буквой омега (Ω). Основное уравнение, описывающее соотношение между электрическими величинами, называется закон Ома. Названо оно в честь его первооткрывателя, немецкого физика, и является одним из наиболее важных основных законов электричества. Выражение выглядит как U=IR, где:
- R — сопротивление участка цепи;
- I — сила тока в нём;
- U — напряжение на его концах.
Устройство и использование
Простейший способ измерения R — косвенные вычисления. Согласно закону Ома, достаточно знать напряжение и силу тока в участке цепи, чтобы определить величину Ω с достаточной точностью. Несмотря на то что подобный метод обеспечивает хорошие результаты, сам по себе он не очень практичен для бытовых нужд. Сопротивление удобно мерить более приспособленными для этого устройствами — омметрами, по сути, представляющими собой объединённые в одном корпусе источник напряжения, вольтметр и амперметр. Наибольшее распространение получили универсальные приборы, включающие в себя и эту функцию.
Аналоговые мультиизмерители
Шкала этого прибора реагирует на ток, протекающий через компонент во время проверки. Высокое сопротивление соответствует низкому току, что отражается положением стрелки в левой части циферблата, высокое, соответственно, в правой. Одной из особенностей устройства является то, что оно нуждается в калибровке перед работой. Это делается путём замыкания щупов и выставлением в этот момент шкалы в нулевое значение.
Каждый раз, перед тем как замерить сопротивление мультиметром в другом диапазоне, необходимо проверять отклонение от нулевого значения, так как позиция стрелки может меняться при различных режимах. Кроме того, после каждого перерыва тестер должен быть откалиброван снова, так как сам замер зависит от состояния батареи питания. Сам процесс работы с аналоговым мультиметром состоит из следующих шагов:
- Выбор элемента, сопротивление которого необходимо узнать.
- Присоединение щупов к прибору. Как правило, в корпусе несколько гнёзд для подключения и один из штеккеров должен быть в общем разъёме, а второй — в гнезде с обозначением Ω.
- Выбор необходимого диапазона. Он должен быть таким, чтобы на шкале определялось наиболее точное значение. Обычно переключатель функций предварительно устанавливается в режим максимального сопротивления, а после первого тестирования уточняется диапазон.
- Калибровка (обнуление) прибора.
- Выполнение замеров и корректировка диапазона.
- Выключение мультиметра. Целесообразно перевести переключатель на измерение максимального сопротивления. Таким образом можно застраховаться от повреждения тестера при следующем включении при случайном использовании без верных настроек.
Аналоговые мультиметры нашли широкое применение как часть испытательного оборудования. Они относительно дешёвые, предлагают достаточный уровень точности и производительности.
Цифровые многофункциональные приборы
Померить сопротивление мультиметром на основе цифровых технологий значительно проще и быстрее, чем аналоговым. Прежде всего потому, что при его использовании нет никакой надобности в обнулении счётчика. Несколько простых шагов, необходимых, чтобы проверить резистор мультиметром:
- Выбрать компонент для тестирования.
- Подключить щупы в правильные гнёзда. Большинство приборов имеют красный и чёрный провода и соответствующие маркировки в местах присоединения на корпусе. Для подключения красного обычно предназначено несколько гнёзд. Необходимое помечено значком Ω.
- Выбрать соответствующий диапазон. Общий спектр может варьироваться от 1 Ома до 1 мегаома. Некоторые современные устройства оснащены функцией автоматического выбора. При использовании более простых приборов следует начинать работу в диапазонах с высоким сопротивлением и при необходимости уменьшать предельные значения измерений для получения более точного результата.
- Выключить устройство.
Важно помнить, что мерить сопротивление компонентов допустимо только с выключенным питанием в исследуемых цепях. Любые показания прибора теряют смысл, если на тестируемом участке присутствует разность потенциалов.
Область применения мультиметров
Прибор незаменим для специалистов и любителей, имеющих дело с электроникой. С помощью него можно понять происходящее в схемах, найти неисправность и устранить неполадки. В качестве омметра он используется радиолюбителями для измерения сопротивления переменных (потенциометров) и постоянных резисторов. Сферы, в которых мультиметры получили широкое распространение:
- Линии тестирования радиокомпонентов. Резисторы, катушки индуктивности и дроссели требуют контроля со стороны изготовителя на соответствие заданным допускам по сопротивлению, поэтому мультиметрами оснащают работников, осуществляющих контроль качества.
- Заводы, изготавливающие выключатели, соединители, реле и предохранители. Нуждаются в проверке контактного сопротивления на соответствие установленному пределу.
- Предприятия, осуществляющие монтаж силовых кабелей и распределительных устройств. Их работа требует постоянного контроля качества соединений на достижение минимально возможного сопротивления. Если этого не делать, плохие контакты в соединениях или коммутаторах рано или поздно откажут из-за перегрева.
- Организации, связанные с обслуживанием электротехнических объектов. Основа контроля в такой деятельности — прозвонка изоляции кабелей. Сопротивление проводки измеряется мегаомметром, но обычно, чтобы зафиксировать дефекты, достаточно прозвонить подозреваемые в неисправности элементы мультиметром.
- Сервисные центры ремонта бытовой техники. Вся современное электрооборудование управляется электроникой. Замеры сопротивления компонентов схем — один из основных способов диагностики.
Возможные погрешности
Как и любой тестер, мультиметр не даёт абсолютно точных результатов. Наибольшее значение они принимают в приближении к пределам диапазона измерения прибора. Самые распространённые сложности связаны с определением низких сопротивлений. Возможные причины искажений:
- Грязные контакты. Чтобы правильно произвести замер, важно убедиться, что тестируемый компонент не покрыт окислами и другими загрязнениями. Высокое сопротивление контактов не позволит измерить значение без искажений.
- Наведённые помехи. Если тестирование производится под влиянием внешних магнитных полей, возможны отклонения результатов от действительности. Для минимизации эффекта в таких условиях применяют щупы с короткими идеально экранированными проводами. Кроме того, явление температурной ЭДС из-за образования термопар в месте контактов разнородных металлов также может искажать результаты.
Особенности выбора
Сейчас на рынке представлено большое многообразие устройств от бытовых недорогих моделей, предназначенных для эпизодических измерений, до узкопрофессиональных тестеров, оснащённых специфическими функциями и возможностями. Запутаться в столь широком многообразии устройств несложно. Сориентироваться в выборе помогут следующие критерии:
- Диапазон. Максимальные и минимальное возможные показания сопротивления. Особняком стоят мультиметры с расширенными функциями мегаомметров, которые больше востребованы профессиональными электриками.
- Точность. Большое влияние на показатель имеет заявленная производителем погрешность измерения в определённом интервале температур.
- Длина шкалы. Традиционно мультиметры отображают 4 знака. Боле сложные приборы оснащены расширенной индикацией.
- Выбор диапазона. Автоматическое определение как опция может быть очень полезна при массовом тестировании разнородных компонентов, но эта функция удорожает прибор.
- Температурный коэффициент. Параметр, существенно влияющий на точность измерений. Как правило, большинство приборов калибруется при температуре окружающей среды 20 °C. Устойчивость показаний к изменению температуры существенно влияет на цену мультиметра.
- Скорость измерения. Для бытовых нужд несущественна. Большинство омметров делает приблизительно один замер в секунду, но в некоторых случаях этот параметр может определять выбор.
- Возможность удалённого подключения. Оснащение портами для передачи данных заметно ускоряет некоторые процессы многократных замеров и обработки измерений.
- Прочность, защищённость от влажности и портативность. Определяет условия, при которых тестер будет эксплуатироваться.
Общие меры предосторожности
Как и с любыми другими электрическими приборами, при определении сопротивления мультиметром, существуют некоторые меры предосторожности. Соблюдение их позволяет защитить устройство от повреждений и повысить точность результатов. Несколько простых правил, которые следует помнить во время работ с мультиметром:
- Тестировать только отсоединённые от цепи компоненты. На результаты тестирования включённых в схему элементы всегда будут оказывать влияние все остальные объекты цепи.
- Убедиться, что тестируемая цепь выключена. Иногда бывают обстоятельства, когда замеры отсоединённых компонентов невозможны. В этом случае очень важно обесточить схему. Кроме того, что любой ток может сделать недействительными любые показания, довольно высокое напряжение способно привести к повреждениям мультиметров.
- Обеспечить разрядку конденсаторам в цепи. Без этого условия измерения будут гарантированно искажены.
- Помнить, что диоды в цепи вызывают разбег в показаниях при изменении направления замеров.
- Учитывать, что утечки тока через пальцы в некоторых случаях способны исказить показания. При измерении больших сопротивлений этот эффект становится более заметным.
Большинство приборов способно удовлетворить самые разнообразные нужды домашнего мастера. Покупка даже недорогого мультиметра вряд ли разочарует непрофессионала при интенсивном использовании.
Современные приборы — это надёжные и проверенные годами и десятилетиями конструкции и алгоритмы обработки данных.
Помогите с физикой)
Натуся
Знаток
(352),
на голосовании
12 лет назад
Как можно определить сопротивление катушки на которой намотан провод не измеряя длины и сечения намотанной части провода?
Голосование за лучший ответ
Ryt
Профи
(953)
12 лет назад
по закону ома, для проводника с током.. . сила тока пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению…. I=U/R, отсюда находим что сопротивление R=U/I
Похожие вопросы
Что такое активное сопротивление катушки
Содержание
- 1 Катушка
- 2 Конструкция и разновидности
- 3 Принцип работы
- 4 Индуктивность
- 5 Активное сопротивление
- 6 Постоянный ток
- 7 Переменный ток
- 8 Замер сопротивления и формула расчета
- 9 Заключение
- 10 Видео по теме
Одной из наиболее важных радиотехнических деталей является катушка индуктивности. Статья раскроет тему, что такое активное сопротивление катушки. Также будет дана информация о назначении и принципе действия этого элемента, приведена формула расчета сопротивления.
Катушка
Катушка индуктивности представляет собой металлический или ферритный сердечник, на который намотано несколько витков медного провода. Элемент обладает следующими свойствами:
- За счет индуктивности ограничивается скорость изменения токов.
- С увеличением частоты тока катушка способна увеличить свое сопротивление (скин-эффект).
- Создает магнитное поле.
- Увеличивает и накапливает напряжение.
- Создает сдвиг фаз переменного тока.
- Пропорционально скорости движения тока создает ЭДС самоиндукции.
Все эти свойства находят применение при разработке радиоприемных устройств, генераторов частоты, тестеров, магнитометров и других видов сложного оборудования.
Конструкция и разновидности
Все типы катушек индуктивности имеют одинаковую конструкцию, независимо от области их использования. Особенности, внесенные для получения индивидуальных параметров, влияют на тип детали.
- Соленоид. Компонент с увеличенной общей длиной обмоточного провода. Обмотка больше диаметра детали.
- Тороидальная. В такой катушке соленоид выполнен в форме «тора».
- Многослойный тип, имеет несколько рядов обмотки.
- Секционированная. Обмотка имеет несколько разделенных секций, иногда из провода разного сечения. Наиболее известной катушкой этого типа является трансформатор или дроссель.
- Универсальная, может совмещать сразу несколько вариантов обмотки.
Независимо от конструкции, все катушки работают по одному и тому же принципу.
Принцип работы
Катушка индуктивности работает только при прохождении электрического тока через набор витков обмотки. При подключении элемента к электрической цепи, по витку начинает двигаться ток. За счет взаимодействия провода с металлическим сердечником создается магнитный поток. Поток полностью пропорционален индуктивности катушки и величине тока. Величину магнитного потока можно рассчитать по следующей формуле: Ф=L×I.
Элементами формулы являются:
- «Ф» — величина магнитного потока.
- «L» — индукция.
- «I» — величина тока.
Количество витков влияет на величину ЭДС самоиндукции. Витки взаимодействуют не только с сердечником, но и между собой, что приводит к увеличению ЭДС.
В цепи переменного напряжения, величина ЭДС способна спровоцировать разность фаз напряжения и тока вплоть до 90 градусов.
Индуктивность
Индуктивностью катушки является способность к накапливанию электричества. Этот параметр зависит от:
- Числа витков.
- Сечения и длины провода.
- Конструктивных особенностей детали.
- От материала, длины, диаметра и формы сердечника.
- От расстояния между витками.
- Наличия экрана.
В радиоэлектронике не принято указывать значение индуктивности. Производители маркируют детали числом витков и указывают тип сердечника.
Активное сопротивление
Катушка индуктивности, не подключенная к электрической цепи, имеет только активное сопротивление.
Оно создается медным проводом и зависит от его длины, сечения. Активное сопротивление способно нарастать только после подключения в цепь. В этом случае процессы, протекающие внутри элемента, зависят от типа тока.
Постоянный ток
В подключенной к постоянному току катушке индуктивности создается магнитное поле. Его величина зависит от числа витков на сердечнике. При этом, ЭДС самоиндукции возникает при движении магнитного потока, который в зависимости от своей силы и скорости, выталкивает часть напряжения на поверхность обмотки.
За счет образования ЭДС, возникает эффект занижения нарастания тока в этой цепи. Ток, имея определенную силу, не способен нарасти мгновенно, так как на него действует сопротивление катушки. Постепенно преодолевая ограничение, ток плавно нарастает и достигает нормальных значений. Скорость такого переходного процесса рассчитывается с использованием следующих значений:
- «L» — индуктивность, генри;
- «R» — сопротивление электрической цепи, ом. Берется значение всей схемы с катушкой;
- «t» — время переходного процесса, сек.
Формула расчета выглядит следующим образом: t=L/R. В этой формуле также используется число витков элемента. Например, t=5×0.7/70=0.05 секунд, где 5 — число витков.
Для катушек индуктивности с первичной и вторичной обмоткой, ЭДС индуктивности протекает немного иным способом. Это различие создается за счет разницы сечений витков. В такой детали ЭДС не препятствует увеличению напряжения, а направляется вместе с прерванным током в одном направлении.
В трансформаторах первичная обмотка создает эффект сильного увеличения напряжения на контактах выхода. Этого удается достичь за счет изменения силы тока на первичной обмотке. Учитывая мгновенно изменение силы тока (одномоментное размыкание), во вторичной обмотке наводится импульс э.д.с амплитудой в десятки киловольт. Примером такого явления является катушка зажигания автомобиля. Ее магнитное поле позволяет достичь напряжения в тысячи вольт, несмотря на то, что сама она работает от аккумулятора с напряжением 12 вольт.
Переменный ток
Переменный ток сильно отличается от постоянного. Поэтому и его влияние на катушку индуктивности так же будет сильно отличаться. Помимо активного сопротивления, катушка подключенная к источнику переменному току, обладает еще и индуктивным.
Активное сопротивление не подключенной в цепь катушки зависит только от марки провода, его длины и сечения. При замере сопротивления отключенной от цепи катушки, тестер покажет только способность самого провода сопротивляться прохождению тока. По своей сути, активное сопротивление этого элемента будет равно 0 + подключенный резистор. При таком соотношении, катушка с ее 0 сопротивлением является идеальной. Для более точного измерения сопротивления в состоянии покоя, важно чтобы деталь была полностью отключена от цепи. При замере на схеме, сопротивление будет увеличено за счет параметров других радиодеталей.
Индуктивное сопротивление возникает только после подключения катушки в цепь переменного тока. Оно зависит от частоты тока и числа витков. Индуктивное сопротивление можно определить, используя простую формулу: XL=2×π×f×L. В данном выражении:
- «XL» — индуктивное сопротивление.
- «π» — число «пи», равное 3.14.
- «f» — частотная характеристика тока.
- «L» — индуктивность.
При прохождении переменного тока по виткам катушки, создается эффект вытеснения магнитными потоками доли токов. Это свойство схоже с влиянием постоянного тока. Главное отличие заложено в боковом вытеснении. Магнитное поле каждого витка оказывает давление на поле последующего витка. Таким образом происходит увеличение активного сопротивления.
Данный эффект увеличивается в зависимости от сечения провода, его проводимости и температуры. Эффект близости, сильно влияющий на увеличение активного сопротивления, снижают за счет подбора сечения обмоточного провода. Снижение эффекта близости недопустимо за счет увеличения расстояния между витками. Такой подход влияет на реактивное сопротивление и мощность магнитного поля.
В итоге активное сопротивление при подключении катушки к источнику переменного тока обладает следующими свойствами:
- Взаимодействует с параметрами индуктивного сопротивления.
- Способно занижать скорость магнитного потока.
- Создает сдвиг фаз напряжения и тока.
- При работе в условиях больших токов, активное сопротивление катушки увеличивает температуру самого компонента и всей цепи в целом. Нагрев часто происходит по причине непрочных контактов, неправильно подобранного сечения проводов на выходе и сильной нагрузки в общей сети.
В электротехнике существует ряд разновидностей экранированных катушек индуктивности. Такие экран часто делают из стали или алюминия. Они необходимы для снижения воздействия магнитного поля на ближайшие элементы схемы. У экранов есть и обратная функция. С помощью них катушка защищает себя от воздействия смежных компонентов схемы. Таким образом производители могут уменьшить определенную часть помех. Воздействие магнитного поля неэкранированной катушки можно услышать, например, если поднести элемент к включенному радиоприемнику. У экрана есть и один существенный недостаток. Он сильно увеличивает активное сопротивление самой детали.
Замер сопротивления и формула расчета
Замерить активное сопротивление катушки индуктивности можно только в обесточенном виде. Делается это при помощи мультиметра.
- Мультиметр надо перевести в режим омметра.
- Красный измерительный щуп соединить с первым выходом катушки.
- Черный измерительный щуп соединить со вторым выходом.
- Прибор покажет только активное сопротивление обмотки.
При помощи тестера можно определить только целостность витков. Если элемент включен в цепь под напряжением, то величину сопротивления находят за счет простого вычисления по формуле: Z=U/I.
Для расчета по этой формуле, при помощи тестера определяют сначала величину тока (I) и напряжения (U). Активное сопротивление измеряется в Омах.
Зная формулу расчета активного и индуктивного сопротивления, полное сопротивление элемента может быть найдено с помощью формулы:
Z= 2×(R×R+XL×XL)
В этом выражении R является активным сопротивлением, а XL — индуктивным.
Заключение
Расчет активного сопротивления катушки несет в себе большую практическую пользу. Радиолюбители и инженеры могут определить наименьший коэффициент сопротивляемости элемента, что помогает настроить частотные характеристики электронной аппаратуры.
Видео по теме
Активное сопротивление любого проводника определяется:
где ρ = 1,7∙10-8 Ом∙м – удельная проводимость материала (в данном случае – меди),
l – длина проводника, м,
S – площадь поперечного сечения проводника, м2.
Определим длину проводника. Для этого рассчитаем длину витка и умножим её на число витков. При этом длина витка будет равна длине окружности:
Определим площадь поперечного сечения проводника. В реальности проводник имеет круглое сечение, Maxwell же рассчитывает потери для всей области занятой катушкой, т.е. предполагается, что проводники полностью заполняют область. В случае, если необходим точный расчёт для катушек, намотанных проводом круглого сечения, каждый проводник катушки должен быть прорисован отдельным объектом.
Исходя из вышесказанного, будем условно считать, что катушка намотана проводником прямоугольного сечения. В этом случае площадь поперечного сечения проводника будет определяться:
Определим сопротивление обмотки:
Построим геометрию модели из Примера 1 в 3D. Для этого нажимаем ПКМ на проекте модели 2D примера 1 и выбираем Create 3D Design. После чего модель будет автоматически преобразована в 3D.
1. Создадим сечение для задания возбуждения катушки.
Для этого выделим объект катушки и применим к нему операцию “сечение” (меню Modeler > Surface > Section, выбираем плоскость сечения YZ). Получим объект, состоящий из двух сечений. Для задания возбуждения необходимо одно сечение, поэтому разделим получившийся объект (меню Modeler > Boolean > Separate Bodyes). Второе сечение не нужно, и его можно удалить.
Последнему сечению назначим величину тока, равную 10 ампер-виткам (ПКМ по сечению > Assign Excitation > Current > Value), тип обмотки – распределённая (Stranded).
2. Задание граничных условий.
В 3D постановке задачи в Maxwell по умолчанию действует условие обнуления поля на границах модели. В отличии от 2D постановки задачи открытых границ (условие Balloon) в 3D нет. Поэтому расчётную область иногда приходится увеличивать до тех пор, пока результат расчёта модели не перестанет ощутимо изменяться.
Создадим область для расчёта: Create Region 
(Создание региона), в открывшемся окне выберем Pad Individual Direction и по каждой оси отступим 40% от объектов модели:
Граничные условия для модели не задаём, т.к. действует граничное условие по умолчанию (присваивается нулевая величина поля на границе расчётной модели).
3. Создание сетки элементов и задания на расчёт.
Далее – создаём сетку конечных элементов, предварительно выделив все объекты модели (Assign Mesh Operation > Inside Selection > Length Based… )
Создаём новое задание на расчёт с параметрами по умолчанию (ПКМ на Analysis > Add Solution Setup)
Запускаем задачу на расчёт.
Рисунок П.2.1 – 3D модель рассчитываемой катушки
4. Расчёт омических потерь катушки.
Запустим калькулятор поля (ПКМ на Field Overlays > Calculator…)
В калькуляторе поля (Рисунок П.2.2), необходимо задать следующее выражение:
Рисунок П.2.2 – Калькулятор поля Maxwell
где V – объём, в котором рассчитываются потери (обмотка);
– вектор плотности тока в обмотке;
σ = 1/ρ = 58∙106 См/м – удельная проводимость материала (в данном случае – меди).
Запишем искомое выражение в калькуляторе поля, набрав следующую последовательность команд:
| Quantity > J | Выбираем вектор плотности тока |
| Push | Дублируем |
| Number > Scalar > Value 58000000 | Вводим величину удельной проводимости меди |
| / | Делим плотность тока на проводимость |
| Dot | Перемножаем |
| Geometry > Volume > Coil | Выбираем объём катушки (вместо Coil выбрать название катушки) |
 |
Интегрируем выражение по объёму. |
В строке выражений получится:
Scl : Integrate(Volume(Coil), Dot(<Jx,Jy,Jz>, /(<Jx,Jy,Jz>, 58000000)))
Получившееся выражение сохраняем в качестве переменной (Named Expression): PowerLoss (кнопка Add..)
Разделим получившиеся потери на квадрат тока ( I = 1 А ) в проводнике (выбираем PowerLoss в списке переменных > Copy to Stack > Eval > Number > Scalar > 1 > / (операция деления).
Получим результат: R = 0,022687 Ом.
Сравним с теоретическим результатом: R = 0,02244 Ом, погрешность составила: 0,1%.
Примечание: Нельзя забывать, что сечение электропроводящего материала в катушках, намотанных проводником круглого сечения, не будет соответствовать реальному сечению катушки. Поэтому нельзя в модели строить сечение катушек по реальным данным, т.к. это приведёт к уменьшению активного сопротивление катушки. В модели сечение катушки должно совпадать с сечением электропроводящего материала (медь, алюминий). Это сечение можно рассчитать, перемножив сечение провода на число витков в катушке.
Автор материалов: Drakon (С) 2014. Редактор: Админ
