+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Определение — взаимная индуктивность — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Определение — взаимная индуктивность

Cтраница 1

Определение взаимной индуктивности двух коаксиальных катушек с одинаковыми диаметрами ( рис. 7 — 11, а) может быть сведено к определению собственных индуктивностей четырех катушек.  [1]

Определение взаимной индуктивности двух концентрических коаксиальных катушек, имеющих прямоугольное сечение и одинаковую длину ( рис. 7 — 10, а), может быть сведено к определению собственных индуктивностей четырех катушек той же длины.  [2]

Для определения взаимной индуктивности двух катушек собрана цепь по схеме рис. 2.67. В первичную ветвь этой цепи для измерения тока / j включен амперметр.  [3]

Для определения взаимной индуктивности М двух катушек, надетых на сердечник из немагнитного материала, были проведены два опыта по схеме фиг.

 [4]

Для определения взаимной индуктивности М двух катушек, надетых на сердечник из немагнитного материала, проведены два опыта по схеме фиг.  [5]

Для определения взаимной индуктивности двух реактивных катушек, соединенных последовательно, были проведены измерения мощности и тока при U 220 в и / 50 гц.  [6]

Для определения взаимной индуктивности двух катушек была собрана цепь по схеме рис. 5.3. В первичную ветвь этой цепи для измерения тока / 1 включен амперметр.  [7]

Для определения взаимной индуктивности следует предположить ток в одном из контуров и определить создаваемое им потокосцепление с другим контуром. Принципиально безразлично, задаваться ли током в линии или в контуре.  [8]

Для определения взаимной индуктивности двух катушек была собрана цепь по схеме рис. 5.30. В первичную ветвь этой цепи для измерения тока 1г включен амперметр.  [9]

Для определения взаимной индуктивности системы

, состоящей из тороидальной катушки и прямолинейного провода, вычислим создаваемый проводом магнитный поток Ф0 через поперечное сечение тороида.  [10]

Для определения взаимной индуктивности контуров применяем метод однократного численного интегрирования.  [11]

Так, определение взаимных индуктивностей упомянутых выше массивных колец прямоугольного сечения можно свести к определению собственных индуктивностей нескольких колец такого рода, если в формулах ( 1 — 50) — ( 1 — 58) под F ( & XO принимать произведение skSiM ki, а под F ( k) — произведение s L k, где L k — собственная индуктивность k — ro кольца.  [12]

В некоторых случаях для определения взаимной индуктивности неодинаковых контуров с параллельными осями могут быть использованы приводимые ниже формулы, дающие М в виде бесконечных рядов.  [13]

Уравнение ( 13 — 95) действительно и для определения взаимной индуктивности многовитковых катушек.  [14]

Формула ( 1 — 10) остается справедливой и для определения взаимной индуктивности

между двумя замкнутыми витками, у которых размеры поперечного сечения проводов на порядок и более меньше других геометрических размеров.  [15]

Страницы:      1    2

Тест. Явление самоиндукции. Индуктивность

Будьте внимательны! У Вас есть 10 минут на прохождение теста. Система оценивания — 5 балльная. Разбалловка теста — 3,4,5 баллов, в зависимости от сложности вопроса. Порядок заданий и вариантов ответов в тесте случайный. С допущенными ошибками и верными ответами можно будет ознакомиться после прохождения теста.
Удачи!

Список вопросов теста

Вопрос 1

На рисунке изображена схема электрической цепи. В какой последовательности зажигаются электрические лампочки при замыкании цепи?

Варианты ответов
  • 2, 1
  • Лампочки зажигаются одновременно
  • 1,2
  • Лампочки не зажгутся
Вопрос 2

Размерность какой из перечисленных величин выражается через основные единицы в СИ как кг · м2/ А2 · с2?
 

Варианты ответов
  • Индуктивность контура
  • Магнитный поток
  • Электромагнитная индукция
  • Ток самоиндукции
Вопрос 3

По катушке индуктивностью L1 = 0,6 Гн течет ток I1 = 15 А, а по катушке с индуктивностью L2 = 15 Гн течет ток I2 = 0,6 А. Сравните энергии магнитного поля этих катушек.

Варианты ответов
  • E1 = E2
  • E1 = E2 = 0
  • E1 > E2
  • E1
Вопрос 4

По замкнутому проводнику протекает ток силой 2 А. Найдите индуктивность контура проводника, если энергия магнитного составляет 8 мДж. Ответ дайте в мГн и запишите его без единиц измерения.

Вопрос 5

По витку проволоки с индуктивностью 20 мГн протекает ток 3 А. Какова энергия магнитного поля (в мДж) в витке? Ответ запишите без единиц измерения.

Вопрос 6

По соленоиду с индуктивностью 50 мГн протекает ток 4 А. Найдите магнитную энергию соленоида.

Варианты ответов
  • 0,4 Дж
  • 400 мДж
  • 0,04 Дж
  • 50 мДж
Вопрос 7

При увеличении силы тока в катушке вдвое, магнитная энергия катушки увеличилась в 4 раза. Что можно сказать об индуктивности этой катушки?

Варианты ответов
  • Индуктивность равна 2 Гн
  • Индуктивность равна 4 Гн
  • Катушка не обладает индуктивностью
  • Об индуктивности ничего нельзя сказать, т.к. при увеличении силы тока вдвое, энергия магнитного поля катушки возрастает в 4 раза, независимо от индуктивности
Вопрос 8

Явление самоиндукции имеет место 

Варианты ответов
  • место в любых случаях изменения силы тока в цепи, содержащей индуктивность.
  • при изменении самой индуктивности.
  • когда индуктивность не изменяется
  • когда сила тока в цепи остаётся неизменной
Вопрос 9

Индуктивность катушки зависит от
 

Варианты ответов
  • формы
  • размеров
  • числа витков
  • наличия (отсутствия) сердечника
  • силы тока, протекающего по её виткам
Вопрос 10

Физическая величина, введённая  для оценивания способности катушки противодействовать изменению силы тока в ней.

Варианты ответов
  • Индуктивность
  • Коэффициент самоиндукции
  • Электромагнитная индукция
  • Магнитный поток

Изменится ли активное сопротивление проводника при увеличении

Реактивное сопротивление катушки зависит от частоты тока и индуктивности катушки Реактивное сопротивление конденсатора зависит от частоты тока и емкости конденсатора При уменьшении частоты переменного тока индуктивное сопротивление уменьшается При уменьшении частоты переменного тока активное сопротивление не изменяется

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности:

Укажите единицу СИ емкостного сопротивления: Ом Укажите единицу СИ индуктивного сопротивления: Ом Емкостное сопротивление определяется по формуле:

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных катушки индуктивности и резистора:

Вектор амплитуды напряжения на резисторе в векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока направлен параллельно к оси тока

Вектор амплитуды напряжения на конденсаторе в векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока направлен перпендикулярно вниз (под углом — π/2) оси тока

Полное сопротивление — импеданс цепи переменного тока включает активное и реактивное сопротивление

Если угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока имеет положительное значение, то цепь обязательно содержит катушку индуктивности

Активное сопротивление не зависит от частоты переменного тока

При увеличении частоты переменного тока активное сопротивление не изменяется

Сдвиг фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности, резистор и конденсатор определяется по формуле:

Укажите формулу для определения импеданса цепи переменного тока, состоящей из последовательно соединенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора:

При прохождении переменного тока в цепи с реактивным сопротивлением происходит

ПРАВИЛЬНЫЕ:

Активное сопротивление цепи не зависит от частоты переменного тока

На векторной диаграмме напряжений в цепи переменного тока вектор амплитуды напряжения на резисторе совпадает по направлению с осью тока

На векторной диаграмме напряжений цепи переменного тока вектор амплитуды напряжения на конденсаторе направлен перпендикулярно оси тока

При увеличении частоты переменного тока индуктивное сопротивление увеличивается (да, зависимость прямопропорциональная)

Угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащий конденсатор, имеет отрицательное значение

При прохождении переменного тока на активном сопротивлении происходит выделение теплоты

Переменный ток в цепи с конденсатором опережает напряжение по фазе на π/2

Реактивное сопротивление цепи переменного тока обусловлено наличием в ней конденсаторов и катушек индуктивности

Единицей СИ индуктивного сопротивления является Ом

Переменный ток — ток, изменяющийся во времени

Импеданс — полное сопротивление цепи переменного тока

Емкостное сопротивление уменьшается с увеличением частоты переменного тока

При увеличении частоты переменного тока индуктивное сопротивление увеличивается

Угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи переменного тока, содержащий конденсатор, имеет отрицательное значение

НЕПРАВИЛЬНЫЕ:

В цепи переменного тока всегда происходит сдвиг фаз между силой тока и напряжением (не всегда, например, когда индуктивное и емкостное сопротивление равны, не происходит)

Величина (модуль) реактивного сопротивления равна сумме сопротивлений конденсатора и резистора (равна разности)

Ток в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности, по фазе совпадает с напряжением

При прохождении переменного тока в реактивном сопротивлении происходит выделение теплоты (нет, не происходит, теплота выделяется в активном)

Единицей СИ индуктивного сопротивления является фарад (Ф) (Ом на самом деле, Ф – единица емкости)

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-20; Нарушение авторского права страницы

Активное сопротивление — проводник

Активное сопротивление проводника зависит от его размеров и формы. [1]

Активное сопротивление проводника для токов высокой частоты определяется удельным сопротивлением его поверхностного слоя. Для уменьшения этого сопротивления поверхность проводников, работающих в цепях высокой частоты, часто покрывают слоем серебра. [2]

Активное сопротивление проводника зависит от его размеров и формы. [3]

Активное сопротивление проводника различно при постоянном и переменном токе из-за поверхностного эффекта и эффекта близости. [4]

Активное сопротивление проводника увеличивается с увеличением частоты протекающего по нему переменного тока. Для частоты 50 гц, применяющейся в промышленной электротехнике, это увеличение незначительно, а для частот более высоких активное сопротивление проводника может весьма заметно превышать омическое. Кроме того, неравномерное распределение тока обусловливает уменьшение магнитного потока внутри самого провода, вследствие чего уменьшается его индуктивность тем резче, чем выше частота переменного тока, передаваемого по проводу. [6]

Активное сопротивление проводника увеличивается по мере возрастания частоты переменного тока. Например, стальной провод диаметром 5 мм и длиной 1 км имеет при постоянном токе сопротивление, равное 20 омам, а при переменном токе с частотой 20 000 герц — 75 омам. Для частоты переменного тока в 50 герц, применяемого обычно в электрических установках, увеличение сопротивления незначительно. [7]

Активное сопротивление проводников тока определяют измерительными мостами или методом амперметра-вольтметра. Когда нужно знать действительное значение сопротивления проводников, пользуются мостами постоянного тока или методом амперметра-вольтметра. Чтобы установить, находится ли измеряемое сопротивление в допустимых пределах, используют одинарные или двойные автоматические мосты. Для определения процента отклонения измеряемого сопротивления от номинального его значения применяют одинарные или двойные процентные измерительные мосты. [8]

Активное сопротивление проводников токопроводящих частей измеряют методом сопротивления. [9]

Зная активное сопротивление проводника , нетрудно определить и мощность, которая в нем выделяется. [10]

Поскольку активное сопротивление проводника зависит от величины поперечного сечения того поверхностного слоя проводника, в котором течет ток, то для токов СВЧ активное сопротивление тонкостенной трубки не отличается от активного сопротивления проводника в виде сплошного стержня, сделанного из того же металла и имеющего тот же диаметр, что и сплошная трубка. Для уменьшения сопротивления поверхность проводников, применяемых в цепях высокой частоты, часто покрывают слоем металла, обладающего малым удельным сопротивлением, например серебра. [11]

Поскольку активное сопротивление проводника зависит от величины поперечного сечения того поверхностного слоя проводника, в котором течет ток, то для токов сверхвысокой частоты активное сопротивление тонкостенной трубки не отличается от активного сопротивления проводника в виде сплошного стержня, сделанного из того же металла и имеющего тот же диаметр, что и сплошная трубка. [12]

Увеличение активного сопротивления проводников тока якоря и катушек полюсов происходит из-за надрыва и трещин в проводниках или повреждения контактных соединений — распайки концов обмотки в петушках коллектора якоря, ослабления крепления или распайки наконечников. [13]

Под активным сопротивлением проводника понимают такое сопротивление, в котором энергия выделяется в виде теплоты. Электрическая цепь обладает активным сопротивлением К, индуктивностью L и емкостью С, которые являются ее параметрами. [14]

Яэ — активное сопротивление проводника при температуре 9; с8 — удельная теплоемкость проводника при температуре 9; G — масса проводника; а — температурный коэффициент изменения удельного сопротивления; j — сечение проводника; / — длина проводника; с0 — удельная теплоем — кость материала проводника; Р — температурный коэффициент изменения удельной теплоемкости; X — плотность материала проводника; 9Н — начальная температура проводника до КЗ; 9КН — конечная температура проводника во время КЗ; Акн — значение интеграла при верхнем пределе; Аи — значение интеграла при нижнем пределе. [15]

Разделы: Физика

Проведению общественного смотра знаний предшествовало серьезная подготовка.
Учащиеся 11”Б” класса предложили провести открытое мероприятие в виде игры “Слабое звено”, выбрали ведущую, “счетчиков” баллов.
Каждое звено получило за 10 дней игры задание: составить 15–20 вопросов к одной из шести глав учебника “Физика 11”.
Я выбрала из огромного числа 86 вопросов, скорректировала ответы. С ведущей подобрали оптимальный режим озвучивания вопросов, чтобы игроки успели дать блиц-ответы на максимальное число вопросов.
Ребята показали хорошие знания, им не хотелось быть самым слабым звеном в классе, они не желали услышать в свой адрес “колючие” замечания ведущей.
Урок достиг своей цели.
Большинство ребят этого класса поступили в технические вузы на бюджетной основе. Победитель игры – самое “сильное звено” класса, Смирнов Андрей, ныне учится в МФТИ.

Литература:

1) Приложение ПС “Физика”, 1998–2006 год.
2) Учебник “Физика 11” под редакцией А.А. Пинского, М. Просвещение, 1995 г.
3) “Внеклассная работа по физике ” И. Я. Ланина М. Просвещение, 1977 г.

Цель: обобщить полученные знания, повысить творческую активность учащихся, расширить кругозор, развивать умение учащихся кратко выражать мысли, развивать внимание, память, умение сопереживать одноклассникам и адекватно реагировать на поражение и успех.

Оборудование: карточки с вопросами и ответами у «счетчиков» баллов и ведущей.

Учитель: Ребята, мы закончили изучение основного курса физики, и я предлагаю провести урок по проверке знаний в форме игры «Слабое звено». Напоминаю правила игры. Игра состоит из 6 раундов, длительностью 8–10 минут каждый. Конкретный и краткий ответ на вопрос должен быть озвучен в течение 10 секунд. Участники, давшие минимальное количество верных ответов, выбывают из игры. Представляю вам экспертную команду «счетчиков» баллов и ведущую. Приступаем к игре и желаем, чтобы никто из вас не оказался слабым звеном.

1-й раунд

Глава 1. Электромагнитные колебания и основы электротехники

Ведущая:

1. Из чего состоит колебательный контур? (Конденсатор и катушка.)
2. Какие колебания называются гармоническими? (Изменение физических величин с течением по синусоидальному закону.)
3. Что происходит с энергией в колебательном контуре? (Перераспределение энергии.)
4. Назовите формулу циклической частоты. ()
5. Назовите формулу Томсона. ()
6. Назовите Формулу циклической частоты для пружинного маятника. ()
7. Назовите формулу циклической частоты для математического маятника. ()
8. Назовите формулу магнитного потока. ()
9. Назовите условие резонанса. (Совпадение частоты переменного тока с частотой свободных колебаний.)
10. Скажите определение активного сопротивления. (Сопротивление элемента электрической цепи в котором происходит превращение электрической. энергии во внутреннюю.)
11. Изменится ли активное сопротивление проводника при увеличении частоты переменного тока с 20–40 Гц? (Нет.)
12. Кем изобретен трансформатор? (Яблочковым.)
13. Когда был изобретен трансформатор? (В XIX веке.)
14. В каких 2-х режимах работает трансформатор? (Холостой ход и режим нагрузки.)
15. Как обозначается и в чем измеряется индуктивность? (Генри)
16. Какой буквой обозначается добротность? (Q)
17. Назовите формулу закона электромагнитной индукции? ()
18. Назовите единицу измерения мощности? (Ватт.)
19. Назовите формулу мощности в цепи переменного тока. ()
20. Назовите электростанции Татарстана. (Нижнекамская ГЭС, Заинская ГРЭС, Челнинская.)
21. Чему равно полное сопротивление в цепи переменного тока? ()
22. Как найти ? (; )

Ведущая:

– Кто плохо соображает?
– Кто напрасно надеется, что остальные скажут за него все?

(Из игры выбывает учащиеся с меньшим числом верных ответов)

2-й раунд

Глава 2. Электромагнитные волны и основы радиопередачи

1. Назовите свойства радиоволн. (Интерференция, поляризация, дифракция.)
2. Кто изобрел радио? (Попов.)
3. Что явилось основной деталью радиоприемника Попова? (Когерер.)
4. Какое явление называют модуляцией? (Процесс, с помощью которого амплитуда, частота или фаза медленно изменяются.)
5. Что такое детектирование? (Преобразование модулированных колебаний в систему кратковременных импульсов.)
6. В каком устройстве возникают незатухающие электромагнитные волны? (Генератор незатухающих колебаний на транзисторе.)
7. Кто в 1864 году высказал гипотезу о существовании электромагнитных волн, способных распространятся в вакууме? (Максвелл.)
8. Кем в 1887 году экспериментально были обнаружены электромагнитные волны? (Герцем.)
9. Назовите формулу поверхностной плотности потока излучения? ()
10. При отражении каких волн мы слышим эхо? (Звуковых.)
11. Как называется явление изменения направления распространения волн на границе двух сред? (Преломление.)
12. Что называется интерференцией? (Явление увеличения или уменьшения амплитуды результирующей волны при сложении двух или нескольких волн с одинаковыми частотами колебаний.)
13. Выполняется ли закон сохранения энергии при интерференции? (Да.)
14. Как называется отклонение направления распространения света от прямолинейного у края преграды? (Дифракция.)

Ведущая:

– Кто не стоит ломаного гроша?
– Кто мчится к пропасти на всех парах?

(Из игры выбывает учащиеся с меньшим числом верных ответов)

3-й раунд

Глава 3. Световые волны

1. Когда и кем измерена скорость света? (Рёмер; в конце XVII века.)
2. Чему равна скорость света? ()
3. Назовите немецкого физика, лауреата Нобелевской премии, открывшего лучи, которые носят его имя? (Рентген.)
4. Назовите явление, присущее световым волнам? (Интерференция, преломление, дифракция, поляризация, отражение.)
5. Какие волны называют когерентными? (Световые волны одинаковой частоты, у которых разность фаз равна нулю.)
6. Какое явление называется дифракцией? (Явление огибания светом контуров непрозрачных предметов и проникновения света в область геометрической тени.)
7. Какое явление называется дисперсией, и кем оно было открыто? ( Это зависимость скорости света от частоты волны; Ньютон.)
8. Монохромотичен или нет белый свет? (Нет.)
9. Является ли интерференция света доказательством, что свет обладает волновыми свойствами? (Да.)
10. Как называются две волны, фазы которых меняются случайно и независимо друг от друга? (Некогерентные.)

Ведущая:

– Кто сломал зубы об гранит науки?
– Кто завышает уровень своего IQ?

(Из игры выбывает учащиеся с меньшим числом верных ответов)

4-й раунд

Глава 4. Оптические приборы

1. Назовите закон преломления света? ()
2. В каком разделе оптики изучается формирование изображений при распространении света по световодам? ( Волоконная оптика.)
3. Как называется изображение, которое получается за счет пересечения не самих лучей, а их продолжений? (Мнимое.)
4. Назовите прозрачное стеклянное тело ограниченное двумя сферическими поверхностями с радиусами кривизны и ? (Линза)
5. Как называется прямая, на которой лежат центры обеих сферических поверхностей линзы? (Главная оптическая ось.)
6. Единица измерения оптической силы линзы? (Диоптрия)
7. Назовите формулу тонкой линзы? ()
8. С помощью, каких рецепторных клеток глаза осуществляется цветное зрение: колбочек или палочек? (Колбочек.)
9. Как называется дефект глаза, при котором ближняя точка удалена: близорукость или дальнозоркость? (Дальнозоркость.)
10. Как называется линзовый телескоп: рефлектор или рефрактор? (Рефрактор.)
11. Каково расстояние наилучшего зрения? (25 см.)
12. Какое оптическое тело используется в фотоаппарате для получения четкого изображения? (Линза.)
13. Как называется спектр, который имеет вид четких узких линий на черном фоне? (Линейчатый.)
14. Из скольких цветов состоит сплошной спектр? (7 цветов.)
15. Назовите прибор, с помощью которого исследуется спектральный состав света? (Спектроскоп.)
16. Какие устройства дают спектральное разложение света? (Призма и дифракционная решетка.)
17. Когда мы смотрим телевизор, то видим непрерывное движение предметов, сколько раз происходит смена кадров за одну секунду? (25 раз.)

Ведущая:

– Кто пришел сюда ради веселья?
– Кого вы считаете не достойным играть с вами?

(Из игры выбывает учащиеся с меньшим числом верных ответов)

5-й раунд

Глава 5. Световые кванты

1. Кем созданы основы квантовой теории света? (Планком.)
2. Чему равна энергия кванта света? ()
3. Чему равна постоянная планка? ()
4. Назовите уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. ()
5. Проводимость, обусловленная дополнительными свободными зарядами под действием света? (Фотопроводимость.)
6. Назовите явление наблюдаемое при свечении некоторых твердых тел, например сульфида цинка? (Фосфоресценция.)
7. Назовите вещество способное светится под действием ультрафиолетовых лучей применяемое для создания света близкого по составу к дневному? (Люминофор.)
8. Какой русский, ученый в XIX веке сумел обнаружить и измерить давление света? (Лебедев.)
9. Какими свойствами обладает фотон? (Частица, движущаяся со скоростью света, у которой масса покоя равна нулю.)
10. Назовите формулу давления света? ()
11. В чем заключается эффект Комптона? (В рассеянии длины волны рентгеновского излучения в веществе.)

Ведущая:

– Кто тянет команду ко дну?
– Чей путь победы окончится прямо сейчас?

(Из игры выбывает учащиеся с меньшим числом верных ответов)

6-й раунд

Глава 6. Физика атома

1. Как назвали минимальный электрический заряд? (Элементарный электронный заряд.)
2. Кто открыл электроны? ( Томсон.)
3. Кто впервые измерил заряд электрона? (Милликен.)
4. Кто открыл периодический закон химических элементов? (Менделеев.)
5. Как называют явления испускания атомами невидимых проникающих излучений? (Радиоактивность.)
6. В чем заключается планетарная модель строения атома? Кем она создана? (Положительный заряд находится в центре, вокруг ядра обращаются электроны. Резерфорд.)
7. Для спектра какого элемента Бальмером была получена эмпирическая формула? (Водород.)
8. Кто сформулировал принцип соответствия? (Нильс Бор.)
9. Опыты, каких ученных явились экспериментальным подтверждением правильности основных положений теории Бора? (Франк и Герц.)
10. В каком веке была сделана открытие физических явлений послуживших основой для создания лазера? (XX век.)
11. Чему равна постоянная Ридберга? ()
12. В каком году были сформулированы постулаты Бора? (1913)
13. В каком году Томсон предложил свою модель атома? (1903)
14. Чему равен заряд электрона? ()
15. Чему равна масса электрона? ()

Ведущая: Игра завершена. Всем спасибо!

Учитель: Поздравляем лучшего знатока физики. Спасибо за участие в игре.

«Алгебраическая сумма напряжения в любом замкнутом контуре равняется алгебраической сумме ЭДС вдоль того же контура»?

Какой закон сформулирован: «Алгебраическая сумма токов, протекающих к любому узлу схемы, равна нулю»?

Какой закон сформулирован: «Алгебраическая сумма напряжения в любом замкнутом контуре равняется алгебраической сумме ЭДС вдоль того же контура»?

13. Укажите верное уравнение по I-закону Кирхгофа для данного узла?

 

14. Укажите верное уравнение по II-му закону Кирхгофа для данного контура?

15. Для какого рода тока рассматривается данный график?

 

 

16. Чему равно напряжение схемы, если R1=R2=4 Ом, а I2=10 А?

17. Чему равно напряжение схемы если R1=5 Ом, R1=15 Ом, а I1=2 А?

18. Закон Ома для участка цепи содержащей ЭДС:

19. Ток который с течением времени изменяется как по величине, так и по направлению:

20. Минимальный промежуток времени, через который повторяются значения периодической величины:

21. Величина численно равная работе совершаемой электрическими зарядами в единицу времени:

22. Сила токов подходящих к узловой точке равна:

23. Выберите режим работы электрический цепи, которого не существует:

24. Формула нахождения полной мощности:

25. Формула нахождения активной мощности:

26. Формула нахождения реактивной мощности:

27. Условие резонанса напряжения:

28. Условие резонанса токов:

29. Соединение, при котором концы трех обмоток генератора соединены в одну точку:

30. Соединение, при котором конец первой обмотки генератора соединяется с началом второй, конец второй – с началом третьей, конец третьей – с началом первой:

31. Какая формула соответствует закону Ома для полной цепи?

32. Неподвижной частью машин постоянного тока является:

33. Катушка с L подключена к источнику переменного тока. Как изменится ток в катушке, если частоту увеличить в два раза?

34. Какие элементы содержит цепь, характеризуемая этой векторной диаграммой?

 

 

35. Условное графическое обозначение, представленное на рисунке, соответствует следующему полупроводниковому прибору:

 

36. Какое сопротивление переменного тока подчиняется таким же законам, как и сопротивление постоянного тока?

37. Многофазной симметричной системой эдс называют систему в которой все эдс…

38. Обмотки трехфазного генератора соединены звездой. С чем соединен конец первой обмотки?

39. Режим холостого хода трансформатора — это режим при котором…

40. Сколько рассматривается режимов работы в силовых трансформаторах?

41. Единица измерения силы тока:

42. Единица измерения напряжения:

43. Единица измерения мощности:

44. Единица измерения сопротивления:

45. Единица измерения индуктивности:

46. Единица измерения емкости:

47. Единица измерения активной мощности:

48. Единица измерения реактивной мощности:

49. Единица измерения полной мощности:

50. Чему соответствует данное изображение на схеме?

51. В цепи с активным сопротивлением энергия источника преобразуется в энергию:

52. На рисунке приведена схема включения транзистора:

 

 

53. Линейное напряжение при соединении приемников треугольником больше фазного:

54. Может ли ротор асинхронного двигателя раскрутиться до частоты вращения магнитного поля?

55. Чем отличается двигатель с фазным ротором от двигателя с короткозамкнутым ротором?

56. Как вольтметр включается в цепь?

57. Чему равен ток в нулевом проводе четырехпроводной трехфазной системы при симметричной нагрузке?

58. КПД трансформатора представляет собой:

59. Индуктивная катушка является элементом цепи в котором энергия источника преобразуется преимущественно:

60. Как амперметр включается в цепь?

61. Чему соответствует данное изображение на схеме?

62. Чему соответствует данное изображение на схеме?

63. Укажите, как на схеме обозначается индуктивность:

64. Укажите, как на схеме обозначается емкость:

65. Укажите, как на схеме обозначается сопротивление:

66. Укажите, как на схеме обозначается сила тока:

67. Укажите, как на схеме обозначается ЭДС:

68. Укажите, как на схеме обозначается полное сопротивление:

69. Укажите, как на схеме обозначается реактивное сопротивление:

70. Совокупность трехфазной системы ЭДС, трехфазной нагрузки и соединительных проводов называют:

71. Какая из формул не соответствует закону Ома для полной цепи?

72. Как выбрать направление контурных токов?

73. Почему сердечник статора и ротора набирают из тонких листов электротехнической стали, электрически изолированных друг от друга лаковым покрытием?

74. Определить амплитудное значение синусоидального тока, если его действующее значение 100А:

75. Определить максимальное значение синусоидального тока, если в начальный момент времени (t = 0) ток был 4А, а начальная фаза 90°:

76. Определить амплитудное значение синусоидального тока, если уравнение значений мгновенного тока имеет вид i =120sin(300t — π):

77. На каком рисунке изображена схема включения с общим эмиттером?

78. На каком рисунке изображена схема включения с общей базой?

79. Что называется тиристором?

80. Какой рисунок соответствует условно-графическому изображению фотодиода?

81. Последовательность прохождения ЭДС через одинаковые значения называют:

82. Точку, в которой объединены три конца трехфазной нагрузки присоединении ее звездой, называют:

83. Провод, соединяющий нулевые точки генератора и нагрузки, называют:

84. Текущие по линейным проводам токи, называют:

85. Напряжение между линейными проводами, называют:

86. Сколько существует простейших способов соединения трехфазного генератора с трехфазной нагрузкой?

87. Чему равно линейное напряжение при соединении генератора в звезду?

88. Чему равно линейное напряжение при соединении генератора в треугольник?

89. Чему равно линейный ток при соединении генератора в звезду?

90. Чему равен ток в нулевом проводе в трехфазных цепях?

91. Что называется обратной связью?

92. На каком рисунке изображено обратное включение диода?

93. Что характеризует параметр биполярного транзистора?

94. Что называется p-n переходом?

95. Какому рисунку соответствует условно-графическое обозначение стабилитрона?

96. Какому рисунку соответствует условно-графическое обозначение варикапа?

97. Определить мощность, отдаваемую в нагрузку усилителя, если Uвых=5 В, а сопротивление нагрузки Rн=100 Ом:

98. Какому рисунку соответствует условно-графическое обозначение туннельного диода?

99. Что характеризует параметр биполярного транзистора?

100. Какое значение напряжения показывает вольтметр переменного тока?

 

101. Что такое «cosφ»?

102. На каком рисунке изображена векторная диаграмма для цепи, в которой нагрузка носит активно-емкостной характер?

 

1) 2) 3) 4)

5)

103. На каком рисунке изображена векторная диаграмма для цепи, в которой нагрузка носит активно-индуктивный характер?

 

1) 2) 3) 4)

5)

104. На каком рисунке изображена векторная диаграмма для цепи, в которой нагрузка носит активный характер?

1) 2) 3) 4)

 

 

1) 2) 3) 4)

5)

 

105. Чему равна активная мощность трехфазной системы при равномерной нагрузке фаз?

106. Чему равна реактивная мощность трехфазной системы при равномерной нагрузке фаз?

107. Чему равна полная мощность трехфазной системы при равномерной нагрузке фаз?

108. Как определить линейный ток через фазные токи при соединении нагрузки в треугольник?

109. Как определит линейный ток через фазные токи при соединении нагрузки в треугольник?

110. Как определит линейный ток через фазные токи при соединении нагрузки в треугольник?

111. В каких единицах измеряется магнитная индукция?

112. Свойство элемента накапливать энергию магнитного поля:

113. Свойство элемента накапливать энергию электрического поля:

114. Для какого элемента приведена векторная диаграмма тока и напряжения?

 

115. Для какого элемента приведена векторная диаграмма тока и напряжения?

 

 

116. Для какого элемента приведена векторная диаграмма тока и напряжения?

 

117. Формула для расчета периода синусоидального тока имеет вид:

118. Формула нахождения емкостного сопротивления:

119. Формула нахождения индуктивного сопротивления:

120. Формула нахождения полного сопротивление цепи:

121. Чему соответствует данное изображение на электрической схеме?

122. Закон Ома для участка цепи не содержащей ЭДС:

123. Неподвижной частью машин постоянного тока является:

124. Формула баланса мощности:

125. Как называют совокупность соединенных друг с другом источников энергии и нагрузок по которым протекает электрический ток?

126. Электрическое сопротивление измеряется:

127. Формула первого закона Кирхгофа:

128. Формула второго закона Кирхгофа:

129. Найти общее сопротивление цепи, если Ом:

130. Единица измерения напряжения электрической цепи:

131. Алгебраическая сумма токов сходящихся в узле равна:

132. Закон Ома справедлив:

133. Зная напряжение, приложенное к зажимам U=220B и сопротивление приемника 22 Ом. Определить ток в электрической цепи:

134. Сумма ЭДС данного контура называется:

135. Сопротивление проводника зависит от:

136. Определите угловую частоту переменного тока, если его линейная частота f=50Гц:

137. При каком соединении резисторов в электрической цепи напряжение остается постоянным:

138. Мощность на потребителе, сопротивлением 125 Ом, при токе в цепи 10А равна:

139. Определить мощность ламп накаливания, если их сопротивление равно R= 155 Ом, величина тока в цепи равна I=1А:

140. Полную мощность электрической цепи можно определить по формуле:

141. Мерой электрического тока служит:

142. Сопротивление определяется по формуле:

143. В данной схеме возможен:

 

 

©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.

Решение тестов Томский политехнический университет (ТПУ) онлайн

Вопросы тестирования по предмету  — Теоретические основы электротехники.  ТПУ

• Укажите на каком элементе фазовый сдвиг равен минус 90 градусов: 

• Укажите соответствие между обозначением и определением величины для переменного тока, заданного формулой: 

• Укажите правильную формулу для вычисления эквивалентного сопротивления представленной цепи: 

• Установите соответствие между схемами и векторными диаграммами: 

• Определите активную мощность для цепи с параметрами 

• Методом контурных токов 

• Степень магнитной связи индуктивно связанных катушек характеризует: 

• При последовательном соединении индуктивно связанных катушек величина эквивалентного полного сопротивления цепи при встречном включении меньше, чем при согласном включении.{f}, В 

• Что покажет вольтметр в представленной схеме (вводить цифру) 

• Верно ли утверждение, что при симметричной системе фазных ЭДС (независимо от нагрузки фаз) расчет токов и напряжений можно вести для одной фазы, а затем с помощью фазового множителя найти все остальные токи и напряжения цепи. 

• Верно ли утверждение, что если симметричная система трехфазный ЭДС питает симметричную нагрузку, то ток в нулевом проводе равен нулю. 

• Выберите правильное соотношение для действующих значений фазных (ф) или линейных (л) напряжений и токов трехфазной цепи в симметричном режиме: 

• Почему обрыв нейтрального провода в четырехпроводной системе является аварийным режимом? 

• Как изменятся токи и напряжения цепи, если произойдет обрыв фазы А? Выберете правильный ответ. 

• Как изменятся токи цепи при размыкании выключателя? Указать верный ответ. 

• Измерение мощности осуществляется: 

• В симметричном режиме трехфазной цепи  последовательность чередования фаз. 

• Как изменяться токи цепи после замыкания ключа? Укажите правильный ответ. 

• Выберите верное суждение о несимметричном режиме трехфазной цепи: 

• Укажите правильную формулу для вычисления мощности ваттметра, в представленной схеме: 

 • Указать номер правильной формулы, для определения мощности, регистрируемой ваттметром 

• Как изменится накал ламп групп а, б, в, если произойдет обрыв линии А? Укажите правильный ответ. 

• Возможно ли смещение нейтральной точки приемника n на диаграмме напряжений при включенном нейтральном проводе, если его сопротивление равно нулю? 

• Верно ли утверждение, что ток нейтрального провода с нулевым сопротивлением в несимметричной трехфазной цепи не выравнивает фазные напряжения. 

• Укажите верное количество ваттметров, необходимое для измерения суммарной активной мощности трехфазной цепи без нулевого провода: 

• Укажите формулу для расчета комплекса входного сопротивления четырехполюсника. 

• Укажите вариант ответа, при котором Z1 соответствуют коэффициентам А-формы: A11=1.5, A12=j20 Ом, A22=2. 

• Укажите величину (вводить цифру) сопротивления индуктивного элемента для первой гармоники, если для третьей гармоники — 

• Верно ли утверждение, что действующее значение несинусоидальной величины зависит от частоты гармонической составляющей и не зависит от фазы. 

• Не гармонические периодические сигналы — это токи, напряжения или ЭДС, повторяющиеся через равные промежутки времени, форма которых может быть описана: 

• Укажите величину (вводить цифру) сопротивления емкостного элемента для пятой гармоники, если для первой гармоники — XC(1)=50 

• Укажите правильную формулу расчета действующего значения представленной величины: 

• Как выбирать контуры, чтобы уравнения Кирхгофа для них оказались взаимно независимыми? 

• На рисунке дана структурная схема некоторой цепи (ветви изображены линиями, узлы – точками). Определить для нее число взаимно независимых уравнений, которые можно составить по первому закону Кирхгофа. 

• На рисунке дана структурная схема некоторой цепи (ветви изображены линиями, узлы – точками). Определить для нее число взаимно независимых уравнений, которые можно составить по второму закону Кирхгофа. 

• В чем сущность принципа наложения? Как его проверить на примере цепи показанной на рисунке? В ответе описать необходимые опыты (количество опытов, положения ключей [1] и[2], что нужно сделать с показаниями приборов). Привести расчетные формулы в общем (буквенном) виде, полученные по методу наложения для данной схемы. 

• Поясните принцип взаимности применительно к цепи, показанной на рисунке, и выведите формулы для аналитической его проверки (доказать тождество выражений для двух токов). 

• Возможно ли смещение нейтральной точки приемника на диаграмме напряжений при включенном нейтральном проводе, если его сопротивление равно нулю? 

• Какая нагрузка называется симметричной? 

• Какая нагрузка будет несимметричной? 

• Каковы соотношения между фазными напряжениями симметричного приёмника, соединённого звездой и линейными напряжениями сети? 

• Каковы соотношения между фазными токами симметричного приёмника, соединённого звездой и линейными токами сети? 

• Укажите правильное уравнение, записанное по второму закону Кирхгофа, для предложенной схемы: 

• Почему обрыв нейтрального провода в четырехпроводной системе является аварийным режимом? 

• Верно ли утверждение, что если симметричная система трехфазных ЭДС питает симметричную нагрузку, то расчет токов и напряжений можно вести для одной фазы, а затем с помощью фазового множителя найти все остальные токи и напряжения цепи. 

• Верно ли утверждение, что при расчете цепей с негармоническими сигналами применяется метод наложения, согласно которому расчет схемы проводится для каждой гармоники отдельно, а затем результат записывают в виде суммы рассчитанных гармоник тока или напряжения. 

• Внутреннее сопротивление генератора (в методе эквивалентного генератора) равно эквивалентному сопротивлению цепи относительно зажимов ветви, в которой ищем ток. 

 • Возможно ли смещение нейтральной точки приемника на диаграмме напряжений в трехфазной четырехпроводной цепи при включенном нейтральном проводе, если его сопротивление равно нулю? 

• Укажите на каком элементе фазовый сдвиг равен минус 90 градусов: 

• Укажите условия, соответствующие резонансу: 

• Укажите правильное уравнение, записанное по первому закону Кирхгофа, для предложенной схемы: 

• Определить принужденную составляющую для тока i1(t) (в амперах), если E=100 В, L=1 Гн, R1=R3=100 Ом, R2=25 Ом: 

• Второй закон коммутации — ток через емкость до коммутации iC(0-) равен току через емкость после коммутации iC(0+) 

• Схема, в которой переходного процесса не будет 

• Первый обобщённый закон коммутации 

• Укажите не менее двух вариантов ответа: 

• Уравнение, для определения корней характеристического уравнения (входное сопротивление пассивного двухполюсника) для схемы

 • Укажите последовательность, в которой возрастает величина принуждённой составляющей тока индуктивности iLпр, если E=10 В, R=10 Ом, J=2 А: 

• Укажите номер верного дифференциального уравнения для тока iL(t) переходного процесса исходной схемы: 

• Укажите последовательность, в которой возрастает постоянная времени в схемах: 

• Укажите не менее двух вариантов ответа: 

• При критическом переходном процессе: • Укажите последовательность, в которой возрастает величина тока индуктивности iL(0-) до коммутации, если E=10 В, R=10 Ом, J=2 А: 

• Какие величины выбираются в качестве переменных состояния? 

• Переходная характеристика h(t) зависит от: 

• Как называется реакция цепи в виде тока или напряжения на единичный возмущающий импульс источника при нулевых начальных условиях? 

• Укажите последовательность действий для определения токов и напряжений методом интеграла Дюамеля: 

• Сущность комбинированного операторно-классического метода – применение принципа наложения. 

• Операторная ….. 

• Укажите последовательность действий для определения токов и напряжений операторным методом: • Определите оригинал по известному изображению функции 

• В комбинированном операторно-классическом методе расчета переходных процессов в схеме после коммутации для свободных составляющих индуктивность изображается 

• Выберете все верные формулы для расчета параметров однородной линии 

• Указать номер верного значения коэффициента отражения для напряжения KU  при заданном сопротивлении нагрузки ZH = j100 Ом  и известном волновом сопротивлении линии ZB = 100 Ом: 

 • Уравнение однородной линии в режиме согласованной нагрузки для комплекса напряжения или тока при отсчете координаты х от конца линии: 

• Постоянная уравнения однородной линии для комплекса напряжения • на расстоянии x от конца линии: 

• Короткозамкнутая воздушная линия без потерь длиной 3λ /8 питается от источника напряжением U1 = 100 B, а ее волновое сопротивление 100 Ом. 

• Для определения тока и напряжения в нагрузке линии при расчете переходных процессов 

• Коэффициенты преломления определяются по формулам: 

• Кабельная линия без потерь, нагруженная на емкостное сопротивление, численно равное удвоенному волновому, работает на частоте f = 

• Определите параметры линейной схемы замещения Rd=Rдиф и J0 нелинейного элемента для участка цепи ab его вольтамперной характеристики (ВАХ). 

 • Определить дифференциальное сопротивление Rдиф нелинейного элемента с вольт-амперной характеристикой ,A при U =1 В. 

• Для схемы с параметрами E=50 B, R=25 Ом и заданной вольт-амперной характеристикой нелинейного элемента определить значение тока IR: 

• Определите входное напряжение для схемы с нелинейными элементами (HЭ1) и (HЭ2), ВАХ которых заданы, если показание вольтметра U = 40 B. 

 • Определение закона полного тока: Линейный интеграл от 

 • Статическая индуктивность катушки с током неразветвленной магнитной цепи равна отношению 

• В магнитной цепи непрерывны: 

• Укажите последовательность действий для расчета переходных процессов в нелинейных цепях методом условной линеаризации 

• Определить ток в первый момент после размыкания ключа при E = 10 B и R = 10 

• Выберете верно записанное дифференциальное уравнение для приведенной схемы. 

• Уравнение для метода последовательных интервалов: 

• Цепь первого порядка содержит в после коммутационной цепи только: 

• Выберите верное определение: • независимые начальные условия определяются из расчета схемы после коммутации  -зависимые начальные условия определяются из расчета схемы до коммутации — зависимые начальные условия определяются из схемы после коммутации в установившемся 

• Определить независимые начальные условия (ННУ), если J=3 А, R=50 Ом, L=0.5 Гн: 

• Что такое постоянная времени в цепи первого порядка и как ее определить графически по экспериментальным кривым тока (напряжения)? 

• Переходные токи и напряжения можно представить в виде суммы двух составляющих: затухающей свободной составляющей и незатухающей принуждённой составляющей. 

• Свободные составляющие изменяются экспоненциально, согласно закону 

• Физический смысл постоянной времени следующий: за промежуток времени, равный постоянной времени свободная составляющая уменьшается в e раз. 

• В зависимости от вида корней характеристического уравнения соотнесите тип переходного процесса: 

• Соотнесите величины и формулы с их названиями, используя осциллограмму: 

• Установите соответствие между обозначением и определением параметров свободной составляющей колебательного режима 

• Статические характеристики — это характеристики,… 

• У безынерционных нелинейных резистивных элементов… 

• Какие значения показывают приборы магнитоэлектрической и электродинамической систем?

Решаем и отвечаем на тестовые вопросы за Вас.

Файл: Тест по электричеству и магнетизму.docx Файл: Тест по электричеству и магнетизму.docx — Страница №1

Тест по электричеству и магнетизму

Указать формулу, соответствующую закону Кулона. Ответ – F = q1q2/(40r2)

Какое определение, верно, характеризует работу по перемещению заряда в электрическом поле. Ответ – Величина работы определяется только начальным и конечным положением заряда.

Указать единицу измерения потенциала электрического поля в СИ. Ответ – Вольт.

Указать правильное название системы двух связанных зарядов. Ответ – Диполь.

Указать формулу, по которой рассчитывается электрический дипольный момент. Ответ — P = ql.

Указать единицу измерения электрического дипольного момента в СИ. Ответ – Кл*м.

Как называют изображённую ниже величину для тока I, протекающего в плоском контуре, площадь которого S. P = ISn. Ответ – магнитный момент.

Указать формулу, соответствующую закону Био-Савара-Лапласа.

Ответ — dH = Idlx r/(4r3).

Указать формулу, соответствующую закону Ампера. Ответ — dF = Idlx B.

Указать формулу, обозначающую силу Лоренца. Ответ — dF = q[V B].

Указать верное определение силы Лоренца. Ответ – сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся заряд.

Указать, как изменяется ток и напряжение в цепи переменного тока, содержащий только активный элемент R. Ответ – В одной фазе.

Указать единицу измерения ёмкости в системе СИ. Ответ – Фарада.

Указать верную формулу эквивалентной ёмкости параллельно соединённых конденсаторов. Ответ – С = iCi.

Указать верную формулу эквивалентной ёмкости последовательно соединённых конденсаторов. Ответ – 1/С = 1/С1 + 1/С2 + … + 1/Сn.

Указать верную формулу энергии электрического поля заряженного проводника. Ответ – W =q2/2C.

Указать, какая формула отражает закон Ома в интегральном виде. Ответ – I = U/R.

Указать, как соотносятся фазы тока и напряжения в цепи переменного тока, содержащей один конденсатор без потерь. Ответ – ток опережает напряжение на 90 градусов.

Указать, как соотносятся фазы тока и напряжения в цепи переменного тока, содержащей катушку индуктивности без потерь. Ответ – ток отстаёт от напряжения на 90 градусов.

Указать формулу закона Ома для цепи, состоящей из последовательно соединённых элементов R, C, L. Ответ – Im =Um/[(L – 1/C)2 + R2]1/2.

Указать формулу активной мощности для цепи переменного тока. Ответ – P = UЭФIЭФcos.

Указать единицу измерения реактивной мощности в цепи переменного тока. Ответ – Вар.

Указать единицу измерения активной мощности в цепи переменного тока. Ответ – Ватт.

Указать, какой набор элементов используется для моделирования биологических объектов (клеток и тканей). Ответ – Набор R— и С-элементов.

Указать, что используется для измерения электрических параметров живых тканей. Ответ – Мост переменного тока.

Указать, какой потенциал имеет в состоянии покоя внутренняя поверхность мембраны относительно её наружной поверхности. Ответ —  < 0.


UC(0+) = uC(0-), iL(0+) = iL(0-)


1. Законы коммутации:

uC(0+) = uC(0-), iL(0+) = iL(0-)

2. В каких электрических цепях возникают

переходные процессы?

В электрических цепях содержащих энергонакопительные элементы

3. От чего зависит характер и длительность переходного процесса?

От параметров электрической цепи (R, L, C)

4. Что называется постоянной времени цепи ?

Это время, за которое свободная составляющая уменьшается в е (основание

натурального логарифма) раз

5. Укажите верную запись свободной составляющей fсв(t), если

корни характеристического уравнения действительные и различные:

6. Укажите верную запись свободной составляющей fсв(t),

если корни характеристического уравнения действительные и равные:

7. Укажите верную запись свободной составляющей fсв(t),

если корни характеристического уравнения комплексно сопряженные:

8. На рисунке представлены кривые тока

и напряжения переходного процесса:

заряда конденсатора

9. На рисунке представлены кривые тока

и напряжения переходного процесса:

Короткого замыкания катушки индуктивности с током

10. Укажите верную запись характеристического

уравнения методом входного сопротивления для

электрической цепи, представленной на рисунке:

11. Укажите верную запись характеристического уравнения

методом входного сопротивления для электрической цепи,

представленной на рисунке:

12. Принужденная (установившаяся) составляющая напряжения

на конденсаторе в электрической цепи равна:

Дано:

Е0 = 120 В;

R1 = 60 Ом;

R2 = 40 Ом;

L = 0,1 Гн;

С = 5 мкФ.

uCпр = 48 В

13. Принужденная составляющая напряжения на резисторе R1

в электрической цепи равна:

Дано:Е0 = 120 В;

R1 = 60 Ом;

R2 = 40 Ом;

L = 0,1 Гн;

С = 5 мкФ.

uR1пр = 72 В

14. Ток в конденсаторе в первый момент времени

после коммутации iC(0+) равен:

Дано:

Е0 = 120 В;

R1 = 60 Ом;

R2 = 40 Ом;

L = 0,1 Гн;

С = 5 мкФ.

iC(0+)=1,2 А

15. Напряжение на индуктивности в первый момент времени

после коммутации uL(0+) равно:

Дано:

Е0 = 120 В;

R1 = 60 Ом;

R2 = 40 Ом;

L = 0,1 Гн;

С = 5 мкФ.

uL(0+) = 48 В

16. Постоянная времени электрической цепи

с параметрами равна:

Дано:

Е0 = 120 В;

R1 = 60 кОм;

R2 = 40 кОм;

L = 1,2 Гн.

= 0,05 мс

17. Постоянная времени электрической цепи

с параметрами равна:

Дано:

Е0 = 120 В;

R1 = 60 кОм;

R2 = 40 кОм;

С = 5 мкФ.

 = 120 мс

18. График изменения напряжения на конденсаторе

представлен на рисунке:

Укажите соответствующий график изменения тока:

c

19. График изменения тока в катушке индуктивности

представлен на рисунке:

Укажите соответствующий график

изменения напряжения на ней:

a

20. В электрической цепи с параметрами R = 4 кОм; С = 10 мкФ

в первый момент времени после замыкания ключа i(0+) = 50 мА.

Определите напряжение заряженного конденсатора

до коммутации и постоянную времени .

u0 = 200 B; = 40 мс

21. В электрической цепи с постоянной времени = 2 мс

конденсатор был заряжен до напряжения U0 = 1 кВ. В первый момент

времени после замыкания ключа ток в цепи i(0+) = 200 мА.

Определите R и С.

R = 5 кОм; С = 0,4 мкФ

22. В электрической цепи с параметрами R = 500 Ом; L = 2 Гн

напряжение на индуктивности в первый момент времени после

замыкания ключа uL(0+)=50 В. Определите величину ЭДС Е0

и постоянную времени электрической цепи .

E0 = 50 B; = 4,0 мс

23. В электрической цепи с постоянной времени = 2 мс и ЭДС

E0 = 200 В принужденная (установившаяся) составляющая тока

после замыкания ключа iпр = 0,5 А. Определите R и L:

R = 400 Ом; L = 0,8 Гн

24. Определить критическое сопротивление Rкр в

электрической цепи с параметрами: L = 0,72 Гн; С = 2 мкФ.

Rкр = 1,2 кОм

25. Определить характер переходного процесса

в электрической цепи с параметрами:

R = 1 кОм; L = 0,72 Гн; С = 2 мкФ.

периодический (колебательный)

26. Какая эквивалентная операторная схема соответствует индуктивности при нулевых начальных условиях?

a

27. Какая эквивалентная операторная схема соответствует индуктивности при ненулевых начальных условиях?

c

28. Какая эквивалентная операторная схема соответствует емкости при нулевых начальных условиях?

b

29. Какая эквивалентная операторная схема соответствует емкости при ненулевых начальных условиях?

c

30. Чему равно изображение напряжения на индуктивности

при ненулевых начальных условиях?

31. Чему равно изображение напряжения на емкости

при ненулевых начальных условиях?

32. Определить правильное выражение закона Ома

в операторной форме для схемы:

33. Определить правильное выражение закона Ома в операторной форме для схемы:

34. Составить эквивалентную операторную схему.

b

35. Какое из уравнений по законам Кирхгофа

в операторной форме составлено неверно?

36. Какое из изображений напряжений на индуктивно связанных катушках верно?

37. Какой вид имеет теорема разложения для случая простых корней?

38. Какой вид имеет теорема разложения при наличии простых корней

и корня, равного нулю?

39. Какой вид имеет теорема разложения при наличии двух комплексно-сопряженных корней р?

40. Какая из схем является дифференцирующей, т.е.

c

41. Какая из схем является интегрирующей, т.е.

a

42. Какой должна быть постоянная времени () дифференцирующей цепи по сравнению

с длительностью дифференцируемого сигнала (tС)?

 tc

43. Какой должна быть постоянная времени () интегрирующей цепи по сравнению

с длительностью интегрирования (tc)?

Что такое индуктор? — Определение с сайта WhatIs.com

К

Катушка индуктивности — это пассивный электронный компонент, который хранит энергию в виде магнитного поля. В простейшей форме индуктор состоит из проволочной петли или катушки. Индуктивность прямо пропорциональна количеству витков в катушке. Индуктивность также зависит от радиуса катушки и от типа материала, на который намотана катушка.

Для данного радиуса катушки и количества витков у воздушных сердечников наименьшая индуктивность.Такие материалы, как дерево, стекло и пластик, известные как диэлектрические материалы, по сути, такие же, как воздух для обмотки индуктора. Ферромагнитные вещества, такие как железо, слоистое железо и порошковое железо, увеличивают индуктивность, которую можно получить с помощью катушки с заданным числом витков. В некоторых случаях это увеличение составляет порядка тысячи раз. Форма сердечника также имеет значение. Тороидальные (кольцевые) сердечники обеспечивают большую индуктивность для данного материала сердечника и количества витков, чем соленоидные (стержневые) сердечники.

Стандартной единицей индуктивности является генри, сокращенно H. Это большая единица. Более распространенными единицами измерения являются микрогенри, сокращенно мкГн (1 мкГн = 10 -6 Гн), и миллигенри, сокращенно мГн (1 мГн = 10 -3 Гн). Иногда используется наногенри (нГн) (1 нГн = 10 -9 Гн).

Сложно изготовить индукторы на микросхемах (ИС). К счастью, резисторы можно заменить индукторами в большинстве микросхем. В некоторых случаях индуктивность можно смоделировать с помощью простых электронных схем с использованием транзисторов, резисторов и конденсаторов, изготовленных на микросхемах IC.

Катушки индуктивности

используются с конденсаторами в различных приложениях беспроводной связи. Катушка индуктивности, подключенная последовательно или параллельно конденсатору, может обеспечить распознавание нежелательных сигналов. Большие индукторы используются в источниках питания электронного оборудования всех типов, включая компьютеры и их периферийные устройства. В этих системах индукторы помогают сглаживать выпрямленный переменный ток в электросети, обеспечивая чистый постоянный ток, подобный батарее.

Последний раз обновлялся в сентябре 2005 г.

Определение индуктивности по Merriam-Webster

в · дуктанс | \ in-ˈdək-tən (t) s \ 1а : свойство электрической цепи, посредством которого в ней индуцируется электродвижущая сила за счет изменения тока либо в самой цепи, либо в соседней цепи. б : — мера этого свойства, равная отношению наведенной электродвижущей силы к скорости изменения индуцирующего тока.

2 : цепь или устройство, обладающее индуктивностью.

Общие сведения об индуктивности »Электроника

Понимание основ индуктивности позволяет более эффективно использовать катушки индуктивности и трансформаторы.


Учебное пособие по индуктивности и трансформатору Включает:
Индуктивность Символы Закон Ленца Собственная индуктивность Расчет индуктивного реактивного сопротивления Теория индуктивного реактивного сопротивления Индуктивность проволоки и катушек Трансформеры


Индуктивность — ключевой параметр в электрических и электронных схемах. Подобно сопротивлению и емкости, это базовое электрическое измерение, которое в той или иной степени влияет на все цепи.

Индуктивность используется во многих областях электрических и электронных систем и схем.Компоненты могут быть разных форм и называться разными именами: катушки, катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы и т. Д. . . Каждый из них также может иметь множество различных вариантов: с сердечником и без сердечника, а материалы сердечника могут быть разных типов.

Понимание индуктивности и различных форм и форматов катушек индуктивности и трансформаторов помогает понять, что происходит в электрических и электронных цепях.

Термин индуктивность был введен Оливером Хевисайдом в 1886 году.Принято использовать символ L для обозначений индуктивностей, показанных на принципиальных схемах, и индуктивности в уравнениях в честь физика Генриха Ленца.

Основы индуктивности

Индуктивность — это способность катушки индуктивности накапливать энергию в магнитном поле, создаваемом потоком электрического тока.

Энергия необходима для создания магнитного поля, и эта энергия должна высвобождаться при падении поля.

В результате магнитного поля, связанного с протеканием тока, индукторы генерируют противоположное напряжение, пропорциональное скорости изменения тока в цепи.

Индуктивность возникает из-за магнитного поля, создаваемого электрическими токами, протекающими в электрической цепи. Обычно катушки с проволокой используются, поскольку катушка увеличивает связь магнитного поля и усиливает эффект.

Есть два способа использования индуктивности:

  • Самоиндукция: Самоиндукция — это свойство цепи, часто катушки, при которой изменение тока вызывает изменение напряжения в этой цепи из-за магнитного эффекта, вызванного протеканием тока.Можно видеть, что самоиндукция применяется к одной цепи — другими словами, это индуктивность, обычно в пределах одной катушки. Этот эффект используется в одиночных катушках или дросселях.
  • Взаимная индуктивность: Взаимная индуктивность — это индуктивный эффект, когда изменение тока в одной цепи вызывает изменение напряжения во второй цепи в результате магнитного поля, которое связывает обе цепи. Этот эффект используется в трансформаторах.

Определение единиц индуктивности

При обозначении катушки индуктивности на принципиальной схеме или в уравнении обычно используется символ «L».На принципиальных схемах индукторы обычно пронумерованы, L1, L2 и т. Д.

Единицей индуктивности в системе СИ является генри, H, который можно определить как скорость изменения тока и напряжения.

Определение генри:

Индуктивность цепи равна одному генри, если скорость изменения тока в цепи составляет один ампер в секунду, и это приводит к электродвижущей силе в один вольт.

Один генри равен 1 Вб / А.

Индуктивность — что происходит

Когда ток течет внутри проводника, будь то прямой или в форме катушки, вокруг него создается магнитное поле, и это влияет на то, как нарастает ток после замыкания цепи.

С точки зрения того, как индуктивность влияет на электрическую цепь, это помогает посмотреть, как работает цепь, сначала для постоянного, а затем для переменного тока. Хотя они следуют одним и тем же законам и имеют одинаковые результаты, это помогает объяснению, пример постоянного тока проще, и тогда это объяснение можно использовать в качестве основы для случая переменного тока.

  • Постоянный ток: По мере создания цепи ток начинает течь.Когда ток увеличивается до постоянного значения, создаваемое магнитное поле приобретает окончательную форму. Когда это происходит, магнитное поле изменяется, поэтому это индуцирует напряжение обратно в саму катушку, как и следовало ожидать в соответствии с законом Ленца.
    Катушка индуктивности в цепи с батареей и резистором. Постоянная времени T в секундах цепи, которая будет включать значение индуктивности L Генри и соответствующее сопротивление цепи R Ом, может быть рассчитана как L / R. T — это время, за которое ток I amps повысится до 0.63 от его окончательного установившегося значения V / R. Энергия, запасенная в магнитном поле, составляет 1/2 L I 2 .
    Повышение тока при приложении постоянного напряжения к катушке индуктивности. Когда ток отключается, это означает, что фактически сопротивление цепи внезапно возрастает до бесконечности. Это означает, что отношение L / R становится очень малым, и магнитное поле очень быстро падает. Это представляет собой большое изменение магнитного поля, и, соответственно, индуктивность пытается поддерживать ток, и устанавливается противо-ЭДС, чтобы противодействовать этому, возникающему из-за энергии, хранящейся в магнитном поле.Напряжение означает, что на контакте переключателя могут появиться искры, особенно при разрыве контакта. Это приводит к появлению ямок на контактах и ​​износу любых механических переключателей. В электронных схемах эта обратная ЭДС может разрушить полупроводниковые устройства, поэтому часто используются способы уменьшения этой обратной ЭДС.
  • Переменный ток: Для случая, когда переменный ток проходит через катушку индуктивности, используются те же основные принципы, но, поскольку форма волны повторяется, мы склонны смотреть на то, как индуктор реагирует немного иначе, как так удобнее.

    По самой своей природе форма переменного сигнала постоянно меняется. Это означает, что результирующее магнитное поле всегда будет изменяться, и всегда будет создаваться наведенная обратная ЭДС. Результатом этого является то, что индуктор препятствует прохождению через него переменного тока из-за индуктивности. Это в дополнение к вызванному сопротивлением омическому сопротивлению провода.

    Это означает, что если омическое сопротивление катушки индуктивности низкое, она будет пропускать постоянный ток, постоянный ток с небольшими потерями, но может иметь высокое сопротивление для любого высокочастотного сигнала.Эта характеристика катушки индуктивности может использоваться для обеспечения того, чтобы любые высокочастотные сигналы не проходили через катушку индуктивности.

Еще одним аспектом индуктивности является то, что реактивное сопротивление катушки индуктивности и реактивное сопротивление конденсатора могут действовать вместе в цепи, подавляя друг друга. Это называется резонансом и широко используется в полосовых фильтрах.

Индуктивность проводов и катушек

Прямые провода и катушки имеют индуктивность. Обычно катушки используются для индукторов, потому что соединение магнитного поля между различными витками катушки увеличивает индуктивность и позволяет удерживать провод в меньшем объеме.

Для большинства низкочастотных приложений индуктивностью прямого провода можно пренебречь, но по мере увеличения частоты в диапазоне УКВ и за его пределы индуктивность самого провода может стать значительной, и соединения должны быть короткими, чтобы свести к минимуму эффекты. .

Доступно

расчетов, позволяющих достаточно точно рассчитать индуктивность проводов, но индуктивность катушек немного сложнее и зависит от множества факторов, включая форму катушки и постоянную материала внутри катушки и вокруг нее. .

Индуктивность — ключевой аспект проводов и катушек. Индуктивность — это незаменимая характеристика, которая может быть очень полезна во многих схемах.

Дополнительные концепции и руководства по основам электроники:
Напряжение Текущий Власть Сопротивление Емкость Индуктивность Трансформеры Децибел, дБ Законы Кирхгофа Q, добротность РЧ шум
Вернуться в меню «Основные понятия электроники».. .

Основные сведения об индукторах [Урок 1] Обзор индукторов — «Как работают индукторы?»

Направляющая индуктора

Катушка индуктивности — это пассивный электронный компонент, способный накапливать электрическую энергию в виде магнитной энергии. По сути, он использует проводник, намотанный на катушку, и когда электричество течет в катушку слева направо, это создает магнитное поле в направлении по часовой стрелке.

Ниже представлено уравнение индуктивности катушки индуктивности. Чем больше витков намотано на сердечник, тем сильнее создается магнитное поле. Сильное магнитное поле также создается за счет увеличения площади поперечного сечения индуктора или изменения сердечника индуктора.

Давайте теперь предположим, что через катушку индуктивности протекает переменный ток. «AC» (переменный ток) относится к току, уровень и направление которого циклически меняются с течением времени.Когда ток собирается течь к индуктору, магнитное поле, создаваемое этим током, пересекает другие обмотки, вызывая индуцированное напряжение и, таким образом, предотвращая любые изменения уровня тока. Если ток вот-вот возрастет внезапно, электродвижущая сила генерируется в направлении, противоположном току, то есть в направлении, в котором ток уменьшается, что предотвращает любое увеличение тока. И наоборот, если ток вот-вот упадет, электродвижущая сила генерируется в том направлении, в котором ток увеличивается.

Эти эффекты индуцированного напряжения возникают даже тогда, когда направление тока меняется на противоположное. Перед преодолением индуцированного напряжения, которое пытается заблокировать ток, направление тока меняется на противоположное, чтобы ток не протекал.

Уровень тока остается неизменным, когда постоянный ток течет к катушке индуктивности, поэтому индуцированное напряжение не создается, и можно считать, что возникает закороченное состояние.Другими словами, индуктор — это компонент, который позволяет постоянному току, но не переменному току, проходить через него.

  • Катушка индуктивности накапливает электрическую энергию в виде магнитной энергии.
  • Катушка индуктивности не пропускает через себя переменный ток, но пропускает через нее постоянный ток.

Свойства индукторов используются во множестве различных приложений. Существует множество различных типов индукторов, и в следующем уроке будут описаны приложения, для которых индукторы лучше всего подходят.

Ответственное лицо: Murata Manufacturing Co., Ltd. T.K

Сопутствующие товары

Катушки индуктивности

Статьи по теме

Будьте в курсе!

Получайте электронные письма от Мураты с последними обновлениями на этом сайте.
Информационный бюллетень Murata (электронный информационный бюллетень)

mail_outline

определение катушки по The Free Dictionary

катушка

1 (koil) n. 1.

а. Серия соединенных спиралей или концентрических колец, образованных сборкой или намоткой: моток веревки; длинные локоны волос.

б. Отдельная спираль или кольцо в такой серии.

2. Спиральная труба или серия спиральных труб, как в радиаторе.

3. Электроэнергия

a. Намотанная спираль из двух или более витков изолированного провода, используемая для введения индуктивности в цепь.

б. Любое из различных устройств, основным компонентом которых является такая спираль.

4. Рулон почтовых марок, подготовленный для использования в торговом автомате.

в. бухты , бухты , бухты

в. тр.

1. Для наматывания концентрических колец или спиралей.

2. Для наматывания формы, напоминающей катушку.

v. внутр.

1. Для формирования концентрических колец или спиралей.

2. Двигаться по спирали: черный дым клубится в небо.


[Вероятно, из устаревшего французского coillir, от до , от латинского colligere; см. соберите 1 .]


койлер н.


катушка

2 (койл) н.

Возмущение; суета.


[ Происхождение неизвестно .]

Словарь английского языка American Heritage®, пятое издание. Авторские права © 2016 Издательская компания Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

катушка

(kɔɪl) vb

1. для наматывания или сборки (веревки, волосы и т. Д.) В петли или (из веревки, волос и т. Д.) Для формирования таких петель

2. ( intr ) двигаться по извилистому ходу

n

3. что-то, намотанное в соединенную серию петель

4. одиночная петля такой серии

5. расположение труб по спирали или петле, как в конденсаторе

6. (Электроника) электрический проводник, намотанный в форме спирали, иногда с сердечником из мягкого железа, для обеспечения индуктивности или магнитного поля. См. Также индукционную катушку

7. (Гинекология и акушерство) внутриматочное противозачаточное средство в форме катушки

8. (Automotive Engineering) трансформатор в бензиновом двигателе, который подает высокое напряжение на свечи зажигания

[C16: от старофранцузского coillir для сбора вместе; см. cull]

ˈcoiler n


змеевик

(kɔɪl) n

проблемы и действия мира (в шекспировской фразе эта смертельная спираль )

[C16: неизвестного происхождения]

Словарь английского языка Коллинза — полный и несокращенный, 12-е издание, 2014 г. © HarperCollins Publishers 1991, 1994, 1998, 2000, 2003, 2006, 2007, 2009, 2011, 2014

катушка

1 (kɔɪl)

v.т.

1. для наматывания непрерывных колец одно над другим или одно вокруг другого.

2. Чтобы собрать (веревку, проволоку и т. Д.) В петли: Смотайте садовый шланг и повесьте его.

в.и.

3. для формирования колец, спиралей и т. Д.

4. для движения по намотке.

н.

5. серия спиралей или колец, в которые что-то намотано: моток веревки.

6. одно такое кольцо.

7. расположение труб, свернутое или последовательно, как в радиаторе.

8. непрерывная труба, имеющая впускной и выпускной или подающий и возвратный концы.

10.

а. Электрический проводник в виде медной проволоки, свернутой по спирали или другой форме.

б. устройство, состоящее по существу из такого проводника.

11. штамп, выпущенный в рулонной полосе, ус. перфорированные только вертикально или горизонтально.

[1605–15; возможно вариант отбраковки]

катушка

2 (кл)

н.

1. шумное нарушение; волнение.

2. беда; адо.

[1560–70; ориг. неопределенный]

Random House Словарь колледжа Кернермана Вебстера © 2010 K Dictionaries Ltd. Авторские права 2005, 1997, 1991, Random House, Inc.Все права защищены.

Катушка

серия колец; выбор; спираль; соединенные трубы рядами или слоями.

Примеры: моток волос, 1888 г .; сена, 1800; кружева 1858 г .; лавы, 1869 г .; мужчин, женщин и детей, 1856 г .; настоящих людей, 1574 г .; бурлящих источников, 1816 г .; чирка [в полете].

Словарь собирательных существительных и групповых терминов. Copyright 2008 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

катушка


Причастие прошедшего времени: спиральное
Герундий: спиральное

ИмперативноеПредставленноеПретеритеПрисутствующее НепрерывноеПрисутствующее ИдеальноеПрошлое Непрерывное Прошлое PerfectFutureFuture PerfectFuture ContinuousPresent Perfect ContinuousFuture Perfect Continuous 904 904 9045 он / она / оно наматывается мы наматываем вы наматываете они наматывают

Preterite
904 9045 9045 9045 он / она / оно намотано
мы намотали
вы намотали
они намотали
2 вы наматываете
Настоящее время Непрерывное
Я наматываю
он / она / она наматывает
мы наматываем
вы наматываете
они наматывают
свернутый 9044 904 904 904 904 904 904 904 904 Past Perfect
Настоящее идеальное
вы свернули
он / она / она свернули
мы свернули
вы свернули
они свернули
Я наматывал
вы наматывали
он / она / она наматывали
мы наматывали
вы наматывали
Я свернул
Вы свернули
h e / she / it свернули
мы свернули
вы свернули
они свернули
Future
I will
он / она / оно будет свертываться
мы будем свертывать
вы будете свертывать
они будут свертываться
Future Perfect
я буду иметь у вас будет намотка
он / она / она будет намотана
мы свернем
у вас будет намотка
они будут свернуты
Я буду наматывать
вы будете наматывать
он / она / она будет наматывать 9045 3
мы будем наматывать
вы будете наматывать
они будут наматывать
9044
Present Perfect Continuous
Я наматывал
он / она / она наматывали
мы наматывали
вы наматывали
они наматывали
были намотаны
Future Perfect Continuous
вы будете наматывать
он / она / она будет наматывать
мы будем наматывать
вы будете наматывать
они будут был намотан
5

3
Прошлое совершенное Непрерывное
Я был намотка
вы наматывали
он / она / она наматывали
мы наматывали
вы наматывали
они наматывали
Условный
Я бы свернул
вы бы свернули
он / она / он бы свернул
мы бы свернули
вы бы свернули
9044
Прошлый условный
Я бы свернул
вы бы свернули
он / она бы свернули
мы бы свернули
они бы свернули

Таблицы английских глаголов Коллинза © HarperCollins Publishers 2011

Глава 2, Справочник по детекторам трафика: Третье издание — Том I

Этот отчет является заархивированной публикацией и может содержать техническую, контактную и техническую информацию с датой

Номер публикации: FHWA-HRT-06-108
Дата: май 2006 г.

ГЛАВА 2.СЕНСОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

В этой главе описывается работа датчиков проезжей части и проезжей части. Представленные технологии включают в себя индуктивные петлевые детекторы, магнитометры, процессоры видеоизображений, микроволновые радарные датчики (обнаружение присутствия и доплеровские датчики), лазерные радарные датчики, пассивные инфракрасные датчики, ультразвуковые датчики, пассивные акустические датчики и устройства, в которых используется комбинация технологий. Информация предназначена для того, чтобы дать практикующему инженеру по дорожному движению и инженеру-электрику знания, необходимые для выбора подходящей сенсорной технологии для конкретных приложений.

ДЕТЕКТОРЫ ИНДУКТИВНОЙ ПЕТЛИ

С момента своего появления в начале 1960-х годов датчик с индукционной петлей стал наиболее часто используемым датчиком в системе управления дорожным движением. Основными компонентами системы индуктивного детектора являются:

  • Один или несколько витков изолированного контурного провода, намотанного в неглубокой прорези в мостовой.
  • Подводящий кабель от тягового ящика к бордюру к шкафу управления перекрестком.
  • Блок электроники расположен в соседнем шкафу контроллера.

На рис. 2-1 показана условная схема системы обнаружения с индукционной петлей, а также транспортных средств и стальных элементов арматуры на проезжей части, с которыми она реагирует.

Рисунок 2-1. Индуктивно-петлевой детектор (условный).

Электронный блок передает энергию в проволочные петли на частотах от 10 кГц до 200 кГц, в зависимости от модели. Система индуктивного контура ведет себя как настроенная электрическая цепь, в которой провод контура и подводящий кабель являются индуктивными элементами.Когда транспортное средство проезжает по петле или останавливается внутри петли, транспортное средство наводит вихревые токи в проводных петлях, которые уменьшают их индуктивность. Пониженная индуктивность приводит в действие выходное реле электронного блока или твердотельный оптически изолированный выход, который посылает на контроллер импульс, указывающий на проезд или присутствие транспортного средства.

Транспортные средства, проезжающие или останавливающиеся в зоне обнаружения индуктивного детектора, уменьшают индуктивность контура.Блок электроники воспринимает это событие как уменьшение частоты и отправляет на контроллер импульс, указывающий на проезжание или присутствие транспортного средства.

В следующих разделах описывается теория индуктивной системы, характеристики контура и электронный блок.

ТЕОРИЯ РАБОТЫ

Принципы работы детекторной системы с индуктивным контуром, обсуждаемые ниже, являются общими для всех конструкций систем с индуктивным контуром, описанных в главе 4.Контурный провод и подводящий кабель содержат комбинацию сопротивления, индуктивности и емкости (как межпроводную, так и межпроводную связь с землей).

СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЕТЛИ И КАБЕЛЯ

Для проводов с индуктивным контуром, подводящих проводов и вводных кабелей обычно используется провод № 12, № 14 или № 16 американского калибра проводов (AWG) с сопротивлением низкой частоте или постоянному току, измеряемым в единицах Ом (). Сопротивление проволоки обратно пропорционально квадрату диаметра проволоки и увеличивается с уменьшением диаметра проволоки.Вольт-омметр (ВОМ) измеряет сопротивление постоянному току. Сопротивление провода протеканию переменного тока увеличивается с увеличением частоты, потому что проводящая площадь провода уменьшается из-за неоднородного потока внутри провода. Сопротивление на высоких частотах нельзя измерить с помощью VOM, но его можно получить путем измерения добротности, как это определено далее в этой главе.

Петля в проезжей части также содержит наведенное сопротивление (называемое сопротивлением заземления), вызванное трансформаторной связью между петлей и индуцированными токами, протекающими в дорожном полотне и материалах земляного полотна.В Приложении А приводится подробный вывод сопротивления заземления. Таблица 2-1 содержит значения сопротивления постоянному току или низкочастотного сопротивления для имеющихся в продаже контурных проводов и вводных кабелей.

Таблица 2-1. Сопротивление кабелей, которые обычно встречаются в детекторных системах с индуктивным контуром.
Тип провода или кабеля производителя Функция Калибр провода (AWG) Сопротивление постоянному току (/ фут)
9438 Контурный провод 14 0.0025
8718 Вводной кабель 12 0,0019
8720 Вводной кабель 14 0,0029
8719 Вводной кабель 16 0,0045
ИНДУКТИВНОСТЬ КОНТУРА

Все проводники, по которым проходит электрический ток, образуют линии магнитного потока, которые окружают формирующий их ток.Магнитный поток вызывает электрическое свойство, называемое индуктивностью, которое измеряется в генри (Гн). Индуктивность провода называется самоиндукцией. Если поток от тока, протекающего по одному проводу, переходит в другие провода, результирующая индуктивность называется взаимной индуктивностью.

На рис. 2-2 показан поток вокруг однооборотной проволочной петли. Плоскость, содержащая поток, перпендикулярна току в проводе, где направление потока определяется правилом правой руки. Это правило применяется следующим образом: поместите правую руку под провод с пальцами, загнутыми в направлении силовых линий.Большой палец указывает в направлении тока. Внутри контура все силовые линии имеют одинаковое направление.

На рис. 2-3 показаны линии магнитного потока для соленоида или катушки, длина которых больше диаметра. Магнитный поток внутри катушки однороден, за исключением концов. Магнитное поле для этой геометрии катушки равно

.

(2-1)

, где

H = Магнитное поле, ампер-витков на метр, не путать с единицами индуктивности в генри
N = Число витков
I = Ток катушки, амперы
л = Длина катушки, метры.


Рисунок 2-2. Магнитный поток вокруг петли. Черные стрелки представляют ток, протекающий в проводе, а белые стрелки — индуцированный поток, определяемый правилом правой руки.


Рисунок 2-3. Магнитный поток для соленоида (катушки). Черные стрелки представляют поток тока, в то время как круги с черным центром и центром «X» представляют индуцированный поток потока из и в плоскость рисунка, соответственно.

Поскольку магнитный поток внутри катушки однороден, он равен

.

(2-1)
, где

= Магнитный поток, сетка
B = Плотность магнитного потока, сетка на м 2
A = Площадь поперечного сечения катушки, м 2 .

Плотность магнитного потока выражается как

(2-3)
, где

r = относительная проницаемость материала (1 для воздуха)

0 = 4 x 10 -7 генри за метр.

Индуктивность катушки определяется как

(2-4)
, где

L = индуктивность, генри
Н = количество витков
I = ток катушки, амперы.

Индуктивность катушки, длина которой намного превышает площадь катушки для обеспечения равномерного магнитного потока внутри катушки, равна

(2-5)

Индуктивный контур проезжей части имеет неоднородное магнитное поле, которое дает значение индуктивности, заданное уравнением 2-6.

Это уравнение показывает, что индуктивность катушки прямо пропорциональна квадрату витков и площади катушки и обратно пропорциональна длине катушки.Хотя формула индуктивности в том виде, в каком она написана, не применима напрямую к индуктивной петле дороги, формула может быть изменена с коэффициентом F ‘для учета неоднородного потока в индуктивной петле дороги. Таким образом,

(2-6)

Уравнение 2-6 применяется к расчету индуктивности контура в Приложении B. В этом случае l упоминается как «длина токового листа». Уравнение 2-6 показывает, что железо с относительной проницаемостью больше единицы увеличивает индуктивность контура.Хотя наибольшее увеличение индуктивности происходит, когда железный сердечник проходит непосредственно через контур, железная масса двигателя транспортного средства, трансмиссии или дифференциала немного увеличивает индуктивность контура. Это состояние называется «ферромагнитным эффектом».

ФЕРРОМАГНИТНЫЙ ЭФФЕКТ И ОБНАРУЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ

Однако ферромагнитный эффект, создаваемый железной массой двигателя, трансмиссии или дифференциала, не создает индикацию присутствия или прохождения контроллером.Когда тяжелый двигатель из черных металлов входит в зону обнаружения индуктивного контура, он увеличивает индуктивность проволочного контура. Этот эффект возникает из-за того, что введение любого железного сердечника в поле любого индуктора снижает сопротивление (то есть член, который соответствует сопротивлению магнитной цепи) пути потока и, следовательно, увеличивает полезную индуктивность. Однако периферийный металл транспортного средства оказывает противоположное влияние на индуктивность из-за возникающих вихревых токов. Уменьшение индуктивности из-за вихревых токов более чем компенсирует увеличение массы железа в двигателе, и в итоге получается общее снижение индуктивности проволочного контура.

Ферромагнитный эффект увеличивает индуктивность контура. Однако вихревые токи, вызванные транспортным средством, еще больше уменьшают индуктивность контура. Следовательно, результирующий эффект заключается в уменьшении индуктивности контура, когда транспортное средство проходит через зону обнаружения индуктивного контура.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕТЛИ

Детектор с индуктивной петлей предоставляет инженерам по дорожному движению широкий диапазон геометрии для удовлетворения разнообразных приложений управления сигналами дорожного движения, как описано в главе 4.Размер и количество витков петли или комбинации петель вместе с длиной подводящего кабеля должны давать значение индуктивности, совместимое с диапазоном настройки электронного блока и другими требованиями, установленными транспортным потоком. инженер. Стандарты NEMA для индуктивных детекторов (см. Приложение J) определяют, что блок электроники должен обеспечивать удовлетворительную работу в диапазоне индуктивности от 50 до 700 микрогенри (мкГн). Некоторые блоки допускают гораздо большие значения индуктивности, например, от нескольких последовательно соединенных контуров.Хотя более высокие значения индуктивности технически возможны, NEMA установило консервативный верхний предел, чтобы продвигать методы, совместимые со всеми существующими блоки электроники.

ЕМКОСТЬ КОНТУРА

На рис. 2-4 показаны основные явления емкостной связи, которые существуют между (1) самими проводами контура и (2) проводами контура и боковыми стенками паза для распиловки. Емкость, относящаяся к пазу пилы, прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости материала уплотнения паза.На рис. 2-5 представлена ​​эквивалентная электрическая схема, представляющая сопротивление провода индуктивной петли R s , индуктивность L s и емкость C p , которые образуются при установке петли на дорожном покрытии.


Рисунок 2-4. Емкостная связь между самими проводами контура и боковыми стенками паза.


Рисунок 2-5. Эквивалентная электрическая схема для индуктивного контура с емкостной связью с боковыми стенками паза пропила.

Данные измерений на Рисунке 2-6 показывают влияние емкости C p на увеличение индуктивности на клеммах контура по мере увеличения рабочей частоты. (1) Если материал уплотнения паза гигроскопичен (т.е. легко впитывает и удерживает воду) или неполный (т. е. не заполняет прорезь или не герметизирует провода, позволяя воде проникать в прорезь и проникать между витками контурного провода), изменение емкости и, следовательно, индуктивности будет большим из-за большой диэлектрической проницаемости воды .


Рисунок 2-6. Средние значения индуктивности контура в зависимости от частоты измерения для последовательного, параллельного и последовательно-параллельного соединения индуктивных контуров 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м). Графики представляют кривые, соответствующие измеренным данным.

Емкость системы контура должна быть минимизирована для правильной работы на частотах 10 килогерц (кГц) и выше.

Таким образом, изменение емкости из-за воды может привести к нестабильной работе детектора индуктивного контура.На частотах 1 килогерц (кГц) влияние емкости незначительно. На частотах 10 кГц и выше важен эффект емкости. Когда индуктивность контура измеряется на частоте 20 кГц или выше, необходимо указать частоту измерения, поскольку измеренная индуктивность зависит от частоты. Большое количество витков на контурах большой площади дополнительно увеличивает емкость контура и снижает частоту собственного резонанса контура (т. Е. Индуктивность контура не измеряется на выводах контура, когда контур саморезонансный).

На рис. 2-6 также показано, как различные последовательные, параллельные и последовательно-параллельные конфигурации проводных контуров влияют на результирующую индуктивность контура и скорость ее изменения с частотой. Влияние метода подключения на индуктивность системы обсуждается далее в разделе «Расчет индуктивности контура» далее в этой главе.

КОЭФФИЦИЕНТ КАЧЕСТВА ПЕТЛИ Q

Резонансный КПД контура выражается безразмерной добротностью Q .Если потери в катушке индуктивности велики, Q будет низким. Идеальный индуктор не имеет потерь; следовательно, в катушке индуктивности нет рассеивания энергии, и Q бесконечен.

Коэффициент качества контура Q — это мера потерь в системе детектора с индуктивным контуром.

Суммарные потери энергии в катушке индуктивности с потерями рассчитываются путем моделирования катушки индуктивности как эквивалентной катушки индуктивности без потерь, соединенной последовательно с резистором.Добротность равна отношению индуктивного реактивного сопротивления к резистивным потерям катушки индуктивности. Поскольку индуктивное реактивное сопротивление является величиной, зависящей от частоты, частота должна быть указана при измерении добротности. Формула для Q записывается как
(2-7)

где

Q = добротность
= 3,14159 (постоянная)
f = частота возбуждения системы индуктивного контура, Гц
L S = индуктивность серии контуров, henrys
R S S = Сопротивление последовательного контура, Ом
= Радианная частота = 2 f .

Резонансная частота 0 эквивалентной индуктивной петле электрической цепи, представленной на Рисунке 2-5, равна
(2-8)

Из уравнения 2-7,

(2-9)

Следовательно, уравнение для коэффициента качества контура Q 0 резонансного контура становится

(2-10)

Электронный блок добавляет сопротивление нагрузки R L параллельно конденсатору C P , показанному в эквивалентной индуктивной петле электрической цепи на Рисунке 2-5.Эффект R L заключается в снижении добротности. Результирующий коэффициент качества равен
(2-11)

или

(2-12)

, где R ‘ P — преобразованное последовательное сопротивление параллельно с R L .

Нагруженная добротность Q L схемы на Рисунке 2-5 с сопротивлением нагрузки R L параллельно конденсатору C P составляет

(2-13)

Коэффициенты качества 5 и выше рекомендуются при установке индуктивных детекторов, поскольку генераторы в большинстве электронных блоков не будут работать с низким значением Q .Влага в мостовой и земляном полотне может увеличивать сопротивление заземления контура, так что Q системы индуктивного контура становится ниже 5, тем самым снижая чувствительность большинства электронных блоков индуктивного контура. Емкость контура также уменьшит Q .

Нагруженный коэффициент качества Q L , заданный уравнением 2-13, применяется к приложениям с низкими потерями, где коэффициент качества велик и f , L S и R S может быть легко измерить.С другой стороны, детекторы с индуктивным контуром, используемые на дорогах, не так хорошо приспособлены к приведенному выше анализу, поскольку индуктивность распределена по контуру и подводящему кабелю и ее трудно измерить. Расчет добротности для дорожных петель еще больше усложняется из-за большего фактического сопротивления петлевого провода и подводящего кабеля по сравнению с последовательным значением, измеренным с помощью омметра. Дополнительные потери возникают из-за высокочастотного возбуждения и токов заземления в дорожном покрытии, связанных с конфигурацией петли и дорожной обстановкой вблизи провода.В результате Q с идентичной конфигурацией проводов будет варьироваться от места к месту.

Потери, вызванные возбуждением высокочастотной петли и токами заземления в мостовой около провода, дополнительно снижают добротность. В результате, Q с идентичной конфигурацией проводов будет варьироваться от места к месту.

На рисунке 2-7 показано вычисление коэффициента качества индуктивной системы с использованием Q 0 и Q P .В таблицах с 2-2 по 2-4 перечислены рассчитанные коэффициенты качества для прямоугольных, квадрупольных и круглых индуктивных контуров соответственно на 1, 2, 3, 4 и 5 витков. В этих таблицах петли возбуждаются на частоте 20 кГц с поперечным расстоянием между проводниками и / или квадруполями 200 мил. Все индуктивность и добротность являются кажущимися значениями (т. Е. Включаются емкость и сопротивление контура).

Рисунок 2-7. Расчет выборки добротности замкнутой системы.

Таблица 2-2. Индуктивность прямоугольного контура и параметры добротности при f = 20 кГц.*

* Петля 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м). ** С вводным кабелем.

Петля диаметром 7 футов (2,1 м).

ВХОДНОЙ ПРОВОД ПЕТЛИ

Таблица 2-5 содержит значения индуктивности, емкости и сопротивления подводящего провода коробки «петля-тяга» для двух распространенных типов проводов. Два подводящих провода от начала и конца витков петли должны быть скручены вместе, чтобы образовать симметрично скрученную пару от петли к вытяжной коробке. Скручивание снижает перекрестные помехи и шум в подводящем проводе.Большинство производителей рекомендуют не менее пяти витков на фут (16,5 витков на метр). Скрутки проволоки образуют небольшие петли вдоль проволоки, чередующиеся по направлению намотки. Внешнее магнитное поле из-за шума или перекрестных помех индуцирует напряжения в небольших контурах, которые почти устраняются, тем самым уменьшая помехи. Важность скручивания подводящего провода обсуждается далее в главе 5.

Таблица 2-5. Характеристики подводящего провода витой петли.
Производитель и тип провода Тип изоляции провода Номер AWG Диаметр оболочки (мил) Число витков на фут Индуктивность (H / ft) Емкость (пФ / фут) Сопротивление (/ футов)
XHHW Сшитый полимер 14-ти ниточный 130 от 3 до 4 0.24 10 0,006
Belden 9438 Полиэтилен высокой плотности 14-витой 139 5,5 0,22 10 0,00252
ВВОДНЫЙ КАБЕЛЬ

Экранированные скрученные пары проводов используются для подводящего кабеля (кабеля домашней прокладки), который проходит от вытяжной коробки к клеммам электронного блока в шкафу контроллера. Проводящий экран снижает помехи от внешних электрических полей.Значения индуктивности, емкости и сопротивления подводящего кабеля для нескольких типов кабеля приведены в таблице 2-6.

Таблица 2-6. Технические характеристики вводного кабеля для коммерческого использования.
Производитель и тип кабеля Тип изоляции провода Номер AWG Диаметр изоляции (мил) Тип изоляции кабеля Индуктивность (H / фут) Емкость (пФ / фут) Сопротивление (/ фут)
Belden 8718 Полиэтилен 12 37 Винил 0.2 25 0,0019
8720 Полиэтилен 14 32 Винил 0,2 24 0,0029
8719 Полиэтилен 16 32 Винил 0,2 23 0,0045
Клиффорд IMSA Полиэтилен 12 30 Полиэтилен 0.2 25 0,0016
Спецификация Полиэтилен 14 30 Полиэтилен 0,2 24 0,0025
50-2-1984 Полиэтилен 16 30 Полиэтилен 0,2 23 0.0040

Измерения коэффициента качества петлевой системы (при 100 футах (30 м) экранированного подводящего кабеля, подключенного к петле) в Приложении D показывают, что от использования проводов большего диаметра в экранированных выводах мало пользы. в кабеле. Например, коэффициент качества, связанный с экранированным вводным кабелем № 14 AWG, существенно не снижается при замене кабеля № 12. Основные потери связаны с типом экранирования, а не с диаметром проводника. В таблице 2-7 показано, как тип и длина подводящего кабеля влияют на коэффициент качества.

РАСЧЕТ ИНДУКТИВНОСТИ

Существует несколько упрощенных формул для расчета приблизительной индуктивности детектора с индукционной петлей. Более точные значения индуктивности получаются с помощью метода взаимной связи, описанного в Приложении A.

Упрощенные формулы обеспечивают приемлемую точность для самоиндукции многооборотных, прямоугольных, квадрупольных и круглых контуров, которые имеют большую площадь относительно расстояния между проводниками. Приближения выгодно отличаются от диапазона измеренных значений индуктивности индуктивного контура.

Приложение C содержит расчетные значения индуктивности контура для контуров различных размеров и форм (прямоугольных, квадрупольных и круглых). Индуктивность и добротность для нескольких витков провода были рассчитаны с использованием формулы взаимной связи, обсуждаемой далее в этой главе.

Размер контура 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м). Частота возбуждения 20 кГц.
* Измеренное последовательное сопротивление петли на высоте 3 фута (0,9 м) над полом лаборатории.
** Расчетное значение сопротивления 8719.
† Длина подводящего кабеля составляет 100 футов.

РАСЧЕТ ИНДУКТИВНОСТИ КОНТУРНОЙ СИСТЕМЫ

Индуктивность вводного кабеля добавляется к индуктивности контура провода из расчета 21 Гн на 100 футов (30 м) вводного кабеля # 14 AWG. Например, прямоугольная петля размером 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м) должна иметь три витка в соответствии с Приложением C и индуктивность 74 Н. Если длина подводящего кабеля составляет 200 футов (61 м). по длине общая индуктивность

(2-14)

Индуктивность L двух или более контуров, соединенных последовательно, является аддитивной, так что L = L 1 + L 2 ± 2M , где L 1 и L 2 представляют собой индуктивность каждого из отдельных последовательно соединенных контуров, M — взаимную индуктивность между двумя контурами, а знак M является положительным, если поток увеличивается током, текущим в том же направлении в ближайший к нему шлейф.

Взаимная индуктивность пренебрежимо мала, когда контуры разнесены на большое расстояние. В этом случае L = L 1 + L 2 , т. Е. Контуры соединены последовательно, обеспечивая максимальную индуктивность контура.

Если контуры соединены параллельно, то общая индуктивность рассчитывается как 1/ L = 1/ L 1 + 1/ L 2 . Например, объединенная индуктивность двух 6х6 футов (1.8 x 1,8 м) петель из трех витков, каждая из которых соединена параллельно, определяется как

(2-15)

Таким образом, 2L = 74 H и L = 37 H.

Таким образом, параллельное соединение шлейфов снижает индуктивность. Хорошая практика проектирования требует, чтобы индуктивность комбинированного контура была больше нижнего предела в 50 Н. Следовательно, описанное выше параллельное соединение не подходит в качестве датчика транспортного средства.

В некоторых случаях желательно как последовательное, так и параллельное соединение индуктивных контуров.Рассмотрим, например, четыре трехвитковых контура 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м), установленных на расстоянии 9 футов (2,7 м) друг от друга, чтобы обеспечить обнаружение на полосе левого поворота. На Рисунке 2-8 показаны три возможных типа подключений. Последовательное соединение дает индуктивность 4 x 74 = 296 Гн. Параллельное соединение дает только 18,5 Гн ( 4L = 74 Гн, L = 18,5 мкГн). Последовательно-параллельная конфигурация, в которой две верхние петли соединены последовательно, а две нижние петли соединены последовательно, образует две пары петель, которые затем соединяются параллельно, чтобы получить общую индуктивность 74 Гн.


Рисунок 2-8. Четыре трехвитковых контура размером 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м), соединенные последовательно, параллельно и последовательно-параллельно.

КОЛИЧЕСТВО НЕОБХОДИМЫХ ХОДОВ

Проволочные петли должны иметь достаточное количество витков, чтобы обеспечить номинальную минимальную индуктивность 100 Гн на петлю, чтобы гарантировать стабильную работу системы индуктивной петли. Эмпирическое правило для количества витков, необходимых для получения значения индуктивности в требуемом диапазоне:

  • Если периметр петли меньше 9 м (30 футов), используйте три витка провода.
  • Если периметр петли превышает 9 м (30 футов), используйте два витка провода.
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ КОНТУРА К ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕМУ ОБЪЕКТУ

Ток, протекающий через контурный провод, создает магнитное поле вокруг провода, как это задается уравнениями 2-1, 2.1 и 2-3. Если транспортное средство (или любой другой электропроводящий объект) входит в это магнитное поле, и магнитное поле или составляющая магнитного поля перпендикулярны области объекта, в проводящем объекте индуцируются вихревые токи.Вихревые токи создают другое магнитное поле, которое противодействует магнитному полю петли, вызывая уменьшение общего магнитного поля вокруг петли. Поскольку индуктивность контура пропорциональна магнитному потоку, индуктивность контура уменьшается.

Вихревые токи индуцируются в электропроводящем объекте, таком как металлическое транспортное средство, магнитным полем, создаваемым током, протекающим через проволочную петлю. Затем вихревые токи создают магнитное поле, которое противодействует исходному магнитному полю, создаваемому индуктивной петлей.В результате уменьшается индуктивность контура.

Чувствительность контура к проводящему объекту может быть проверена с помощью провода длиной 12 дюймов (30 см), сформированного в круг диаметром примерно 4 дюйма (10 см). Круговая петля образует разомкнутую электрическую цепь, когда концы проводов удерживаются так, чтобы они не касались друг друга. Не должно происходить срабатывания, когда разомкнутый круговой контур быстро перемещается горизонтально по индуктивному контуру проезжей части. Когда концы круговой петли соприкасаются, образуя замкнутую цепь, прежде чем они будут проталкиваться через дорожную петлю, произойдет срабатывание из-за протекания вихревых токов.Это демонстрирует, что для срабатывания важен именно закороченный виток, а не масса провода или транспортного средства.

МОДЕЛИ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЕЛОСИПЕДОВ И МОТОРИЗОВАННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

На рис. 2-9 показано обнаружение велосипеда или мотоцикла с помощью индуктивной петли. Эти средства передвижения можно смоделировать как вертикальный проводящий объект относительно плоскости петли. Когда цикл проходит по контурному проводу, в проводящих ободах колес и раме индуцируются вихревые токи. Когда цикл проходит непосредственно над проводом контура, связь между индуктивным контуром и циклом максимальна.


Рисунок 2-9. Обнаружение велосипеда, показывающее индуцированные вихревые токи. Черные стрелки представляют ток в проводе контура, а белые стрелки — индуцированный поток.

Ходовая часть, напротив, является горизонтальной мишенью. Как показано на рис. 2-10, ходовая часть моделируется как проводящая прямоугольная пластина, ширина которой равна ширине транспортного средства, а длина равна длине транспортного средства при некоторой средней высоте шасси.

Проводящая сетка может использоваться для аппроксимации электрических характеристик сплошной пластины. Когда сетка симметрично расположена над индуктивной петлей для обеспечения максимальной чувствительности, все индуцированные внутренние токи сетки нейтрализуются. Это приводит к протеканию одиночного индуцированного тока по периметру сетки, что эквивалентно однооборотной прямоугольной проволочной петле или закороченному витку. Трансформатор с воздушным сердечником справа на Рисунке 2-10 моделирует соединение между ходовой частью транспортного средства, представленное закороченным витком провода, и проводом индукционной петли.

Максимальная чувствительность обнаружения автомобиля достигается за счет короткого замыкания на минимальном расстоянии от проводов контура. Следовательно, идеальный детектор с индукционной петлей имеет форму, которая приближается к периферии транспортного средства. То есть квадратная петля размером 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м) будет предпочтительнее петли размером с двигатель транспортного средства.

Из-за высоты ходовой части грузовики с высокой платформой трудно обнаружить. Обнаружение этих транспортных средств максимально, когда ширина петли равна ширине грузовика, если позволяет ширина полосы движения.Длина петли не должна быть меньше ее ширины, чтобы избежать потери чувствительности.


Рисунок 2-10. Модель ходовой части автомобиля. В верхней части рисунка изображены электрические модели ходовой части автомобиля, а в нижней — провод индукционной петли.

ВЗАИМНАЯ ИНДУКТИВНОСТЬ

Самоиндукция индуктивного контура определяется с помощью магнитного потока контура. Когда магнитный поток петли соединяется с транспортным средством, связанный поток используется для определения взаимной индуктивности.

На рис. 2-10 показана магнитная связь между контуром и закороченным витком, которая ведет себя как трансформатор с воздушным сердечником. Взаимная индуктивность между первичной цепью (т. Е. Индуктивной петлей) и вторичной цепью (т. Е. Закороченным витком) равна

.

(2-16)

, где

M 21 = Взаимная индуктивность между контуром 1 (контур) и контуром 2 (закороченный виток), henrys
N 2 = Число витков (равно 1 для закороченного витка)
21 = Магнитный поток перпендикулярно области закороченного витка, перемычки
I 1 = Ток, протекающий в контуре, амперы.

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ПЕТЛИ

Чувствительность контура SL индуктивного детектора определяется как

(2-17)

Чувствительность контура равна изменению индуктивности системы контура, вызванному проводящим металлическим предметом, деленному на исходную индуктивность системы контура.

, где

L NV = индуктивность в отсутствие транспортного средства, генри
L В = индуктивность при наличии транспортного средства, генри.
Чувствительность S L для трансформатора с воздушным сердечником, показанного на рисунке 2-10, при условии, что коэффициент качества Q больше 10, определяется как

процентов (2-18)

, где

K = коэффициент связи
M 21 = взаимная связь между петлей и закороченным витком, henrys
L 11 = собственная индуктивность петли, henrys
L Самоиндукция закороченного витка, Генрис.
Упрощенные выражения для самоиндукции и взаимной связи могут быть получены, если предположить, что влияние железа транспортного средства незначительно. Тогда r = 1 и собственная индуктивность дорожной петли длиной l 1 находится из уравнения 2-6 как

(2-19)

Индуктивность замкнутого витка длиной l 2 определяется как

(2-20)

Взаимная индуктивность между закороченной витой петлей и дорожной петлей определяется по формуле

(2-21)

, где

A V = Площадь ходовой части автомобиля, (метры) 2
d 21 = Расстояние между петлей и коротким поворотом, метров.
Тогда чувствительность выражается как

(2-22)
, где A V A .

Уравнение 2-22 показывает, что чувствительность уменьшается для участков петли, превышающих площадь ходовой части транспортного средства. Чувствительность уменьшается по мере удаления шасси от петли в квадрате. Чувствительность не зависит от количества витков контура; однако разведение поворотов немного увеличивает чувствительность за счет увеличения l 1 за счет более глубокой прорези в проезжей части.

Приложение E содержит более сложные формулы для расчета S L для двухвитковых и других многооборотных индуктивных контуров. В этом приложении также доступны сравнения измеренной и рассчитанной чувствительности.

Рисунок 2-11 иллюстрирует изменение чувствительности контура в зависимости от высоты ходовой части автомобиля для 6 x 2 футов (1,8 x 0,6 м), 6 x 4 футов (1,8 x 1,2 м) и 6 x Трехвитковые индукционные петли длиной 6 футов (1,8 x 1,8 м). Чувствительность 6 х 2 фута (1,8 х 0.6-м) петля небольшая из-за малой длины л 1 .


Рисунок 2-11. Расчетная чувствительность трехвитковых индуктивных контуров в зависимости от высоты шасси автомобиля.

На рисунке 2-12 показано уменьшение чувствительности контура, которое происходит при добавлении вводного кабеля длиной 200 футов (60 м) к контурам, указанным на рисунке 2-11. Петля 6 x 2 фута (1,8 x 0,6 м), вероятно, будет вдвое больше для грузовика с высокой платформой в этих условиях.

На рис. 2-13 показано уменьшение чувствительности контура для транспортного средства, центрированного в длинных индуктивных контурах с двумя витками, по сравнению с чувствительностью трехвитковых контуров.Чувствительность контура еще больше уменьшается при добавлении вводного кабеля.

ВЛИЯНИЕ АРМАТИВНОЙ СТАЛИ

На рис. 2-14 показано снижение чувствительности контура, которое происходит при установке индуктивного детектора на стальную арматурную сетку. Эффект от армирующей стали моделируется как закороченный виток на удвоенном расстоянии между ячейками от петли. Армирующая сталь уменьшает магнитное поле вокруг проводников проводов контура, что вызывает уменьшение индуктивности контура и чувствительности контура.В таблице 2-8 показано влияние на индуктивность контура при добавлении арматурной стали в основание дорожного покрытия. Значения консервативны, поскольку предполагается, что сетка является идеальным проводником. Современные электронные блоки индуктивного детектора способны обнаруживать транспортные средства, даже если контурный провод проложен на арматуре перед заливкой бетона.

Рисунок 2-12. Расчетная чувствительность трехвитковых индуктивных контуров с подводящим кабелем 200 футов (60 м) в зависимости от высоты ходовой части транспортного средства.


1 фут = 0,3 м

Рисунок 2-13. Расчетная чувствительность двухвитковых длинных индуктивных контуров в зависимости от высоты шасси автомобиля.


1 фут = 0,3 м

Рисунок 2-14. Расчетная чувствительность индукционной петли размером 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м) к арматурной стали.

Индуктивные контуры не функционируют как автомобильные датчики при установке над стальной арматурой, части которой соединены таким образом, что ток течет через арматуру.Этот индуцированный ток полностью или частично нейтрализует индуцированный транспортным средством ток в индуктивном контуре. Если расстояние между арматурными стержнями достаточно велико, токи могут не подавляться. И наоборот, если арматурный стержень не закорочен при установке, он не будет поддерживать поток противотоков, которые ухудшают работу индуктивного контура.

Таблица 2-8. Влияние арматурной стали на индуктивность контура (H).
Число витков Без армирующей стали Сталь диаметром 1 дюйм Сталь диаметром 2 дюйма Сталь диаметром 4 дюйма
1 11 9 10 10
2 35 28 31 33
3 73 56 63 68
9045 112
5 179 127 151 166
6 248 167 248 167 206 228 228 9045 298

1 дюйм = 2.5 см

Эпоксидные покрытия, обычно наносимые на арматуру, по своей природе являются изоляционными. Однако характер процесса нанесения покрытия обычно оставляет в покрытии пустоты, через которые проходят токи. Количество допустимых пустот может быть указано в строительной документации. Противоток может увеличиваться в зимние месяцы в холодном климате, когда соли попадают на проезжую часть или настил моста.

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ КОНТУРНОЙ СИСТЕМЫ

Чувствительность системы контура определяется как наименьшее изменение индуктивности на клеммах электронного блока, которое вызывает срабатывание контроллера.Эта чувствительность должна быть равна или превышать порог для электронного блока. Во многих штатах указывается, что блок электроники должен реагировать на изменение индуктивности на 0,02 процента. Стандарты NEMA (см. Раздел 15.3.2 Приложения J), признавая различия в конструкции блока электроники ( L / L или L ), определяют порог чувствительности для трех классификаций тестовых автомобилей, когда они сосредоточены в одном 6 — x 6 футов (1,8 x 1,8 м) трехвитковая петля с длиной 100 футов (30.5 м) подводящего кабеля. Классы автомобилей:

Индуктивность, включенная последовательно или параллельно с индуктивно-петлевым детектором, снизит чувствительность петлевой системы на входных клеммах электронного блока.

Исследование, проведенное для проекта SCANDI в Детройте, показало, что на продолжительность вызова влияет высота магнитного поля, которое, в свою очередь, зависит от наличия и глубины арматурной стали и других факторов, специфичных для местоположения. (2) Исследование показало, что регулируемые ромбовидные петли компенсируют такие факторы в каждом месте, обеспечивая одинаковую продолжительность от петли к петле для данного транспортного средства на заданной скорости.

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ДВУХ СЕРИЙ ИНДУКТОРОВ

На рис. 2-15 показан расчет полной индуктивности для комбинации двух отдельных индуктивных контуров, соединенных последовательно, как один эквивалентный контур. (Рисунок 2-19 иллюстрирует соединение двух контуров таким образом.) Эквивалентная общая последовательная индуктивность L TS составляет

(2-23)
, где L A и L B — индивидуальные значения индуктивности контуров.

Рисунок 2-15. Эквивалентная общая индуктивность от двух последовательно включенных индуктивных контуров.

Эквивалентная общая последовательная чувствительность STS составляет

(2-24)

где Чувствительность контура при вхождении транспортного средства в контур A.

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ИНДУКТОРОВ

Рисунок 2-16 иллюстрирует расчет чувствительности для двух отдельных индуктивных контуров, соединенных параллельно как эквивалентный одиночный контур. (Рисунок 2-21 иллюстрирует соединение двух контуров таким образом.) Эквивалентная общая параллельная индуктивность L TP составляет

(2-25)

Эквивалентная общая параллельная чувствительность S TP составляет

(2-26)


Рисунок 2-16. Эквивалентная общая индуктивность от двух параллельных индуктивных контуров.

ПРИМЕР ОДНОГО КОНТУРА

1. Какова чувствительность контура у тягово-сцепного устройства для транспортного средства с высокой платформой (4 фута (1.2-м) ходовая) переходит петлю? Рисунок 2-17 иллюстрирует этот случай и показывает длину подводящих проводов. Эквивалентная электрическая схема показана на Рисунке 2-18.

Рисунок 2-17. Одиночный индуктивный контур, подключенный к вытяжной коробке и электронному блоку.

Рисунок 2-18. Эквивалентная одноконтурная электрическая схема.

Чувствительность S L для ходовой части 4 фута (1,2 м) и трехвитковой, 6 x 6 футов (1.Петля 8 x 1,8 м) провода # 14 AWG составляет 0,1 процента от рисунка 2-11. Скрученные петлевые провода образуют подводящий провод длиной примерно 24 фута (7,3 м) к вытяжной коробке. Индуктивность на фут для контурного провода № 14 AWG с 5 витками на фут составляет 0,22 Гн / фут (0,7 Гн / м). Подводящая индуктивность L S составляет

(2-27)

Собственная индуктивность L L трехвитковой петли длиной 1,8–1,8 м (6 x 6 футов) из провода # 14 AWG на частоте 20 кГц из Приложения C составляет 74 Гн.Следовательно, чувствительность S P (в процентах) на вытяжной коробке составляет

(2-28)

2. Какова чувствительность системы индуктивного контура на входных клеммах электронного блока с экранированным подводящим кабелем типа 8720 длиной 200 футов (61 м) между вытяжной коробкой и электронным блоком?

Из таблицы 2-6 индуктивность кабеля типа 8720 составляет 0,22 Гн / фут. Общая последовательная индуктивность между контуром и входными клеммами электронного блока составляет

(2-29a)

(2-29b)

Тогда чувствительность S D на входных клеммах блока электроники будет

(2-30)

3.Какова чувствительность системы индуктивной петли на входных клеммах блока электроники с экранированным вводным кабелем типа 8720 длиной 200 футов (61 м) между вытяжной коробкой и блоком электроники, если четырехвитковый, 6 — x Используется петля длиной 6 футов (1,8 x 1,8 м) # 14 AWG?

Чувствительность S L для ходовой части 4 фута (1,2 м) и четырехвитковой петли 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м) составляет 0,1 процента. Согласно Приложению C, собственная индуктивность контура составляет 125 Гн при 20 кГц. Последовательная индуктивность такая же, как в предыдущем примере.

Следовательно

(2-31)

ДВЕ ПЕТЛИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ПРИМЕР

1. Какова чувствительность системы индуктивного контура на входных клеммах электронного блока, когда второй идентичный контур включен последовательно с контуром, определяющим транспортное средство? На Рис. 2-19 показана конфигурация контура и показаны длины подводящих проводов. Последовательное соединение осуществляется в вытяжной коробке.

Рисунок 2-19. Две индуктивные петли, подключенные последовательно к вытяжной коробке и электронному блоку.

На рисунке 2-20 показана эквивалентная электрическая схема. Чувствительная петля представляет собой трехвитковую петлю размером 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м) из провода № 14 AWG. Собственная индуктивность второго контура (т.е. серии Loop B) составляет 74 H. Индуктивность подводящего провода для контура B составляет

(2-32)

Общая последовательная индуктивность контура B и подводящего провода к вытяжной коробке составляет

(2-33)

, а общая последовательная индуктивность между двумя контурами и входными клеммами электронного блока составляет

(2-34a)

(2-34b)

Рисунок 2-20.Эквивалентная электрическая схема для двух контуров, последовательно подключенных к вытяжной коробке и электронному блоку.

Затем

(2-35)

ДВА ПЕТЛИ В ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ПРИМЕРЕ

1. Какова чувствительность системы шлейфов на клеммах блока электроники при двух идентичных шлейфах, соединенных параллельно? На Рис. 2-21 показана конфигурация контура и показаны длины подводящих проводов. Эквивалентная электрическая схема показана на Рисунке 2-22. Все параметры такие же, как в предыдущем примере цикла серии.Общая индуктивность и чувствительность на входе в блок электроники рассчитываются как

(2-36)
и

(2-37)

Рисунок 2-21. Две индуктивные петли, подключенные параллельно к вытяжной коробке и электронному блоку.

Рисунок 2-22. Эквивалентная электрическая схема для двух контуров, подключенных параллельно к вытяжной коробке и блоку электроники.

Пусть

(2-38)

и (2-39)

Затем

(2-40)

(2-41)

и

(2-42)
(2-43)

Следовательно

(2-44 )

РЕЗОНАНСНАЯ ЦЕПЬ

Многие самонастраивающиеся электронные блоки с индуктивным контуром используют сдвиг частоты или изменение периода генератора, чтобы указать прохождение или присутствие транспортного средства.Частота генератора регулируется параллельным резонансным контуром, иногда называемым резервуарным контуром, состоящим из эквивалентной индуктивности системы контура и настроечной емкости электронного блока. Эквивалентная емкость системы контура также включает емкостные эффекты из-за размещения проводов контура в пропиле. Соответствующий эквивалентный коэффициент качества учитывает влияние потерь сопротивления системы. Если эквивалентная индуктивность системы контура слишком мала, генератор не будет колебаться.Изготовитель блока электроники указывает допустимый диапазон индуктивности системы контура и минимальный коэффициент качества системы контура.

Частота генератора рассчитывается как

(2-45)

, где L D , C D , Q D — индуктивность, емкость и добротность соответственно. , контура резервуара.

Уравнение 2-45 показывает, что уменьшение индуктивности увеличивает резонансную частоту.Кроме того, коэффициент качества выше пяти будет иметь незначительное влияние на характеристики резонансного контура.

ВРЕМЕННЫЕ ПЕТЛИ

Несколько производителей и государственных агентств стремились разработать долговечную и экономичную временную петлю, которая удовлетворяет потребности в программах контроля скорости, подсчета транспортных средств, классификации транспортных средств и портативных программ взвешивания в движении (WIM). Ниже описаны два типа временных и переносных петлевых систем.

МАТОВЫЕ ПЕТЛИ

Временная петля типа мата состоит из прочного резинового мата, в который заделано несколько витков проволоки.Коврики обычно меньше по ширине, чем типичная индукционная петля длиной 1,8 м. Стандартные размеры варьируются от 4 x 6 футов (1,2 x 1,8 м) до 3 x 6 футов (0,9 x 1,8 м). Коврики располагаются в центре полосы движения, причем более длинный размер параллелен потоку движения, так что большинство транспортных средств преодолевают коврик, тем самым продлевая срок службы коврика. Типичная установка показана на Рисунке 2-23. Гвозди и шайбы обычно используются для крепления мата к поверхности дороги. Широкий 3-дюймовый (7.6 см) наклеивается прочная клейкая лента, чтобы края мата не поднимались. Подводящие провода от коврика к оборудованию для сбора данных на обочине дороги заключены между двумя слоями ленты.

Рисунок 2-23. Типовая установка временного индуктивного петлевого детектора матового типа.

Некоторые агентства изготовили этот тип датчика в собственном магазине. Однако изготовление этих матов вручную было слишком трудоемким, чтобы быть рентабельным. Коврики были надежными, но в условиях интенсивного движения грузовиков некоторые из них прослужили не более нескольких часов.

КОНФИГУРАЦИЯ ОТКРЫТОГО КОНТУРА

Один производитель производит предварительно отформованную временную переносную петлю размером 4 x 6 футов (1,2 x 1,8 м). Петля состоит из пяти слоев, как показано на рис. 2-24. Нижний слой представляет собой антиадгезионный бумажный лист шириной 4 дюйма (101,6 мм), который защищает полосу клейкой битумно-резиновой смеси шириной 2 дюйма (50,8 мм). Его верхняя поверхность отделана полиэтиленовой пленкой высокой плотности. Эта прокладочная полоса является основой для трех витков контурного провода №22 AWG.Идентичная 2-дюймовая (50,8 мм) прокладка закрывает провода контура. Верхний слой представляет собой полосу клеевого битумного компаунда шириной 4 дюйма (101,6 мм), армированную тканой полипропиленовой сеткой.

Предварительно сформированная конфигурация с разомкнутым контуром может быть доставлена ​​в выбранное место и установлена ​​одним человеком за несколько минут. Установка состоит из снятия нижней подкладки, размещения петли на проезжей части и приложения давления, достаточного для обеспечения сцепления. Стандартно — пять футов защищенного подводящего провода.Доступны другие размеры петли и длины защищенных подводящих проводов.

Другой подход к конфигурации разомкнутого контура был разработан Отделом специальных исследований Министерства транспорта штата Невада (DOT). (3) DOT Невады ранее использовала переносную петлю размером 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м), состоящую из трех витков многожильного медного провода № 14 AWG, обмотанного черной изолентой. По мере увеличения использования переносных петель возрастали трудоемкие проблемы, связанные с долговечностью и обслуживанием.Это привело к испытаниям различных лент, резиновых трубок и материала резинового мата в качестве замены клейкой ленты, покрывающей оригинальные петли.

Рисунок 2-24. Пятиуровневая временная конфигурация детектора разомкнутого контура.

Битумная лента производства Polyguard Products была в конечном итоге выбрана для ограждения проволочных петель. Это армированный тканью резиноподобный материал с одной клейкой стороной. Окончательная конфигурация состоит из четырех витков медного провода № 14 AWG, намотанных в цехе и скрепленных вместе для удобства использования.Петли заключены в две обертки из материала Polyguard и установлены, как показано на Рисунке 2-25.


1 фут = 0,3 м
1 дюйм = 2,5 см

Рисунок 2-25. Портативная установка с открытым контуром в Неваде.

Был проведен ряд испытаний для измерения прочности и точности петель по сравнению с обычными петлями, установленными в пазах для пиления. В других тестах сравнивали конфигурацию 4 x 6 футов (1,2 x 1,8 м) с конфигурацией 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м).Испытательные контуры были установлены на сельской двухполосной проезжей части ФАП с высоким процентом грузовиков, состоящих из нескольких единиц. В обеих сериях испытаний использовался один и тот же самописец счетчика / классификатора.

После почти 5000 срабатываний разница между количеством транспортных средств, подсчитываемых с помощью переносной петли этого типа и петли, установленной пропилом, составила менее 1 процента. Также было обнаружено, что размер петли 4 x 6 футов (1,2 x 1,8 м) практически такой же, как размер петли 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м), независимо от того, была ли петля в пиле. в разрезе или в переносном виде.

Переносные петли все еще работали после более чем годичного испытания продукта на долговечность, состоящего из более миллиона активаций. Эта оценка, проведенная на шоссе US 395 между Рино и Карсон-Сити, штат Невада, показала, что петли являются чрезвычайно прочными и способны выдерживать широкий диапазон погодных условий. Дорога была покрыта асфальтом, и через несколько месяцев петли вросли в тротуар, что, возможно, способствовало их долговечности. Ожидается, что на бетонной поверхности эти петли прослужат более полумиллиона срабатываний.Петли также использовались с накладками и были способны выдерживать высокую температуру, связанную с этим процессом.

Испытания в полупостоянном месте увеличили срок службы петли, поскольку петли не подвергались повторному удалению и повторной установке. Однако другие петли того же типа неоднократно устанавливались без признаков чрезмерного износа. В результате этих испытаний и опыта работы с этими петлями, Nevada DOT теперь использует петлю Polyguard во всех своих переносных установках петли.

ЭЛЕКТРОННЫЕ БЛОКИ

Блок электроники, который генерирует частоту возбуждения индуктивного контура и контролирует работу системы индуктивного контура, значительно изменился с 1970-х годов. Ранние версии электронных блоков с индуктивным контуром работали на фиксированной резонансной частоте, используя кристалл для стабилизации частоты. Было много проблем с блоками кристаллической электроники, особенно при использовании с длинными подводящими кабелями.

Одним из них был дрейф резонансной частоты из-за изменений температуры и влажности окружающей среды.Эти устройства были сняты с эксплуатации в 1970-х годах и первоначально были заменены конструкциями, в которых использовались аналоговые фазовращатели, которые были способны компенсировать (или отслеживать) дрейф, вызванный изменениями окружающей среды. Современные электронные блоки стабилизируют частоту колебаний и обнаруживают транспортные средства с конфигурациями, которые включают цифровой сдвиг частоты, цифровой пропорциональный сдвиг частоты, цифровой сдвиг периода и цифровой пропорциональный сдвиг периода. Теория работы этих устройств описана ниже.Блоки аналоговой электроники с фазовым сдвигом все еще используются ограниченно для классификации транспортных средств.

АНАЛОГОВЫЙ БЛОК ЭЛЕКТРОНИКИ С ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ФАЗЫ

Это устройство было разработано для удовлетворения требований европейского рынка, где необходимо обнаруживать велосипеды. Как и модель с кварцевым резонатором, он работает как датчик фазового сдвига, но использует два генератора переменной частоты, а не один генератор, управляемый кристаллом. Генератор контура работает на частоте от 25 до 170 кГц, что определяется контуром и подводящим проводом.Генератор контура соединен со вторым внутренним генератором, так что процедура начальной ручной настройки приводит два генератора в синхронизацию по частоте и фазе.

Ручка настройки перемещает ферритовый сердечник взад и вперед внутри индуктора, заставляя подключенный к нему генератор изменять свою частоту (и фазу) в соответствии с частотой генератора контура. Прибытие транспортного средства в контур уменьшает индуктивность контура, и генератор контура пытается выйти из синхронизации со своим сопутствующим генератором.Он не может изменять частоту из-за резистора перекрестной связи, но развивается фазовый сдвиг, который является основой для обнаружения транспортного средства.

Благодаря этой концепции конструкции электронный блок способен компенсировать (или отслеживать) дрейф окружающей среды. Когда температура внутри шкафа контроллера изменяется, два осциллятора смещаются одинаково. Выход двух генераторов подается на схему сравнения фаз, которая вырабатывает постоянное напряжение, пропорциональное величине сдвига; Таким образом, термин аналоговый, потому что он использует переменные напряжения, а не цифровые подсчеты для обозначения проезда или присутствия транспортного средства.

Когда в зоне обнаружения нет транспортных средств, постоянное напряжение сохраняется и запоминается конденсатором памяти. Когда транспортное средство вызывает изменение выходного сигнала фазового компаратора, разница между ним и конденсатором памяти заставляет реле изменять состояние. За очень медленными изменениями постоянного напряжения следует конденсатор памяти, который позволяет схеме компенсировать дрейф из-за изменений окружающей среды. Схема памяти в конечном итоге забудет о транспортном средстве, припаркованном над петлей, и сбросит этот вызов.Подробная информация о компенсации дрейфа окружающей среды будет включена позже в разделе «Электронный блок цифрового сдвига частоты».

ОБЗОР ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Стабильность и дополнительные функции, обеспечиваемые электронной цифровой обработкой, побудили большинство производителей электронных устройств с индуктивными детекторами производить цифровые устройства. Цифровые методы позволяют производить более надежные, точные и точные измерения, чем аналоговые методы.

При использовании блоков цифровой электроники необходимо учитывать взаимосвязь между повышенной чувствительностью и, как следствие, увеличением времени отклика.Большое время отклика может привести к значительной ошибке в измерениях скорости транспортного средства, когда в конфигурации устройства ограничения скорости используются два контура (т. Е. Разделенные известным и измеренным расстоянием). Время отклика зависит от производителя электронного блока.

Цифровые электронные блоки обнаруживают изменение частоты или периода формы сигнала. Сдвиг частоты или периода генератора вызван уменьшением индуктивности контура, возникающим, когда транспортное средство находится в зоне обнаружения контура.Частота генератора для коэффициента качества Q , равного 5 или выше, равна

(2-46)

.

, где

f D = частота генератора, Гц
L D = общая индуктивность (т. Е. Петля плюс вводный кабель) на входных клеммах электронного блока, henrys
C D = Общая емкость на входных клеммах электронного блока, Генри.

Нормализованное изменение частоты генератора из-за нормализованного изменения индуктивности на входных клеммах электронного блока, когда добротность 5 или больше, определяется как

(2-47)

, где

f D = Изменение частоты генератора электронного блока, Гц
L D = Изменение индуктивности на входных клеммах электронного блока, henrys
S D = Чувствительность блока электроники к изменению индуктивности.

Обнаружение транспортного средства системой детектора индуктивной петли в первую очередь индуцируется приближением транспортного средства к скрытой индуктивной проволочной петле, что вызывает изменение индуктивности петли в цепи генератора индуктивности-емкости ( LC ), образованной петлей, вывод в кабеле, а входной конденсатор находится в блоке электроники. Некоторые производители обнаруживают автомобили по процентному изменению индуктивности контура L L / L L , в то время как другие просто используют изменение индуктивности контура L L .Ни одна из этих величин не может быть измерена непосредственно на входных клеммах электронного блока. Однако для определения чувствительности некоторые производители предоставляют частотомеры для измерения резонансной частоты и величины изменения частоты.

Опыт показывает, что процентное изменение индуктивности ( L L / L L ) от незанятого контура до занятого контура чрезвычайно воспроизводимо для данного размера и геометрии контура, данного размера и геометрии транспортного средства, а также заданное расположение автомобиля относительно петли.Поскольку такие параметры, как фактическая индуктивность контура и рабочая частота контура, не влияют на L L / L L , но влияют на L L , следующие обсуждения и вычисления относятся к L L / L L концепт. Термин «чувствительность электронного блока» в контексте этого обсуждения определяется как значение L L / L L , которое приводит в действие электронный блок с меньшими значениями, которые интерпретируются как обозначающие большую чувствительность.

Для коротких вводных кабелей с незначительной индуктивностью последовательного кабеля

(2-48)

, где

L L = Изменение индуктивности контура при обнаружении транспортного средства, Генри
L L = Индуктивность контура, Генри
S L = Чувствительность контура к транспортному средству в зоне обнаружения.

Период генератора T D определяется как инверсия частоты f D .Для Q из 5 или более T D определяется как

(2-49)

Нормализованное изменение периода генератора, вызванное нормализованным изменением индуктивности на входной клемме электронного блока, когда Q равно 5 или больше, примерно равно

(2-50)

Отрицательный знак указывает на то, что изменение периода противоположно изменению индуктивности.

С появлением сложных цифровых микропроцессоров и доступностью информации о резонансной частоте контурной сети на входных клеммах электронного блока, можно относительно легко получить точные измерения следующих параметров:

  • Сдвиг частоты ( f D ).
  • Относительный сдвиг частоты ( f D / f D ).
  • Сдвиг периода ( T D ).
  • Относительный сдвиг периода ( T D / T D ).

Четыре типа блоков цифровой электроники, в каждом из которых используется один из этих методов измерения, представлены ниже. Подробный анализ и блок-схемы каждого устройства представлены в Приложениях с F по I.

БЛОК ЦИФРОВОГО ПЕРЕМЕНА ЧАСТОТЫ

Агрегаты данного типа не производятся. Тем не менее, теория и рабочие характеристики, связанные с этой концепцией, включены, чтобы можно было лучше понять работу электронного блока цифрового пропорционального сдвига частоты.

Цифровой процессор в электронном блоке цифрового переключения передач будет сравнивать отсчеты, пропорциональные частоте генератора, когда транспортное средство присутствует, с контрольным отсчетом, производимым периодически, когда транспортных средств нет.Счетчик ссылок хранится в памяти. Во время обнаружения транспортного средства, когда счетчик превышает контрольный счетчик на предварительно установленный счетчик порога чувствительности, инициируется вызов автомобиля.

Чувствительность электронного блока сдвига частоты рассчитывается по уравнению 2-47 как

(2-51)

Приложение F показывает, что

(2-52)

, где

N ft = Количество пороговых значений фиксированной частоты, выбираемое переключателем чувствительности
N fc = Количество циклов генератора, подсчитываемых переменной частотомер
K f = постоянная частотной чувствительности.

В методе цифрового частотного сдвига S D пропорционально квадратному корню из произведения L D C D . Поскольку большие значения S D представляют собой пониженную чувствительность, отсюда следует, что чувствительность уменьшается пропорционально квадратному корню из продукта L D C D с измерением f D . Следовательно, каждый раз, когда переключатель частоты изменяется в новое положение (например,g., чтобы избежать перекрестных помех), чувствительность изменится и, в случае критичности, потребует новой настройки переключателя чувствительности.

Увеличенная длина подводящего кабеля увеличивает индуктивность подводящего кабеля и, следовательно, вызывает некоторую потерю чувствительности. Увеличенный продукт L D C D приведет к еще большей потере чувствительности. Следовательно, этот тип измерения нецелесообразен.

БЛОК ЦИФРОВОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЧАСТОТЫ

Цифровой процессор в электронном блоке цифрового пропорционального сдвига частоты сравнивает отсчеты, пропорциональные частоте генератора, когда транспортное средство присутствует, с контрольным отсчетом, производимым периодически, когда транспортное средство отсутствует.Счетчик ссылок хранится в памяти. Когда счет во время обнаружения транспортного средства превышает контрольный счет на предварительно установленный счетчик порога чувствительности, инициируется вызов транспортного средства.

Электронный блок пропорционального сдвига частоты отличается от блока сдвига частоты тем, что счетчик частоты поддерживается приблизительно постоянным (как поясняется далее в Приложении G).

Чувствительность не зависит от индуктивности L D и емкости C D на клеммах электронного блока.Чувствительность рассчитывается как

(2-53)

, где

N футов = счетчик порога фиксированной частоты
N fc = счетчик фиксированной частоты.
Из Приложения G время отклика измерения t f составляет
(2-54)
где m — умножитель частоты.

Преимущество независимости чувствительности от индуктивности и емкости на входных клеммах электронного блока показано на следующем примере.Этот пример также применим к электронному блоку цифрового пропорционального сдвига периода, обсуждаемому позже.

Предположим, что четыре петли одинакового размера, скажем, 6 x 6 футов (1,8 x 1,8 м), с равным числом витков, скажем, тремя. Соедините петли, как показано на рисунке 2-8, а именно

.
  • Все серии (296 H).
  • Последовательно-параллельный (74 H).
  • Все параллельные (18,5 Н).

Для простоты длина подводящего кабеля не учитывается. Чувствительность электронного блока пропорциональной частоты или пропорционального сдвига периода идентична для трех вышеупомянутых конфигураций подключения контура.Соответственно, порог чувствительности, достаточный для обнаружения небольшого мотоцикла по одному из четырех контуров при последовательном подключении, не должен изменяться при повторном подключении последовательно-параллельно или полностью параллельно.

Хотя длина подводящего кабеля выше не рассматривалась, слишком длинный подводящий кабель будет вызывать различную величину изменения индуктивности из-за разделения индуктивности. Величина изменения зависит от длины подводящего кабеля и схемы подключения, используемой для нескольких петель. На рис. 2-26 представлена ​​оценка изменения индуктивности на входных клеммах электронного блока, возникающего при движении небольшого мотоцикла по одному из четырех контуров. (1)


1 фут = 0,3 м

Рисунок 2-26. Изменение индуктивности небольшого мотоцикла в зависимости от длины подводящего кабеля для последовательного, параллельного и последовательно-параллельного соединения четырех петель размером 6 x 6 футов.

БЛОК ЦИФРОВОГО ПЕРИОДА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

Концепция цифрового сдвига периода использует период частоты генератора контура, где период определяется как время, необходимое для одного полного цикла частоты генератора.Период рассчитывается путем деления единицы на частоту в Гц или эквивалентного деления единицы на частоту в циклах в секунду.

Цифровые электронные блоки

со сдвигом периода используют опорные тактовые импульсы, работающие на частотах в мегагерцах (МГц), то есть от 20 до 100 раз быстрее, чем частота колебаний индуктивного контура, для измерения периода колебаний контура, как показано на рисунке 2-27. Точность измерения повышается без потери большого количества времени между измерениями за счет определения времени для 32 циклов колебаний для чувствительности 1, 64 циклов для чувствительности 2 и так далее.Период колебаний контура вычисляется в терминах числа n опорных тактовых циклов, содержащихся в периоде. Поскольку частота колебаний увеличивается, когда транспортное средство проезжает по петле, период колебаний уменьшается, поскольку он равен обратной частоте. Уменьшение периода колебаний приводит к меньшему количеству циклов опорных часов в пределах периода колебаний. Когда количество эталонных циклов уменьшается больше, чем предварительно выбранный порог, инициируется вызов, чтобы указать присутствие транспортного средства.

Рисунок 2-27. Измерение периода колебаний индуктивного контура эталонными часами
(Источник: L.A. Klein, Sensor Technologies and Data Requirements for ITS (Artech House, Norwood, MA, 2001)).

Разумный выбор опорной тактовой частоты и порогового значения (4 счета ± 2 счета) делает конструкцию цифрового сдвига периода практичной на любой частоте, встречающейся на практике. Время обнаружения достаточно короткое, чтобы электроника могла последовательно сканировать или управлять четырьмя небольшими контурами, по одному, несколько раз в секунду.(Многоканальность обсуждается позже.)

Блок электроники смещения периода полностью самонастраивается при установке и, как и большинство других конструкций, может отслеживать дрейф окружающей среды. Как и блок цифрового сдвига частоты, большинство моделей прекращают отслеживание на некоторое время после того, как транспортное средство входит в петлю, чтобы гарантировать, что вызов, сделанный небольшим транспортным средством, удерживается достаточно долго, чтобы вызвать зеленый свет на подходе.

Чувствительность электронного блока со сдвигом периода определяется из уравнения 2-50 как

(2-55)

Приложение H показывает, что

(2-56)

где

N pt = счетчик порога фиксированной частоты, выбранный переключателем чувствительности
N pc = счетчик, произведенный счетчиком переменной частоты
K p = константа частотной чувствительности.

Чувствительность обратно пропорциональна квадратному корню из произведения L C с измерением T. Когда принимает малые значения, чувствительность увеличивается. Следовательно, с увеличением длины подводящего кабеля часть потери чувствительности из-за добавленной индуктивности подводящего кабеля автоматически компенсируется увеличением продукта L C . К сожалению, компенсация не идеальна из-за отношения квадратного корня.

Время отклика t p электронного блока, как показано в Приложении H, составляет

(2-57)

В большинстве электронных блоков используется трансформатор для подключения клемм внешнего индуктивного контура к внутреннему генератору. Слабосвязанный трансформатор создает последовательную индуктивность рассеяния или затухания. Эта индуктивность снижает влияние вводного кабеля на чувствительность за счет общей чувствительности.

Если в блоке электроники используется индуктивность затухания L T , то

(2-58)

Например, пусть

N pt = 4
L T = 150 H
L D = 75 H
f D = 2.22 МГц
= 0,005%.

Затем

(2-59)

Процентная погрешность в скорости транспортного средства, полученная из датчика скорости с использованием двух индуктивных контуров на известном расстоянии друг от друга, определяется как

(2-60)

где

S / S = Ошибка скорости автомобиля, проценты
T = Ошибка измеренного времени, секунды
X = Расстояние между передними кромками контура, единицы расстояния
S = Скорость автомобиля, единицы расстояния в секунду.

Максимальная измеренная временная ошибка в измерениях скорости автомобиля или присутствия людей связана с временем отклика электронного блока. Ошибка измерения скорости, вызванная конечным временем отклика, проиллюстрирована следующим примером.

Пусть

S / S = Неизвестная ошибка скорости автомобиля, в процентах
T = 2 x 216 миллисекунд (мс) = 432 мс (ошибка 0,432 секунды в измеренном времени)
X = 100 футов ( 30,5 м) расстояние между передними кромками контура
S = 60 миль в час (миль / ч) = 88 фут / с (96.6 километров в час (км / час) = 2,68 м / с) скорость автомобиля.

Затем

(2-61)

Этот пример показывает, что контурная система должна быть спроектирована так, чтобы ее чувствительность была как можно большей. Устанавливая электронный блок в менее чувствительный диапазон, время отклика уменьшается, обеспечивая более точное измерение скорости автомобиля.

Увеличение тактовой частоты электронного блока с 2,22 МГц до 22,2 МГц снижает процентную ошибку скорости с 38 процентов до 3.8 процентов. Многие из новых электронных блоков используют тактовые частоты от 20 до 25 МГц и, таким образом, способны снизить процентную ошибку скорости.

БЛОК ЦИФРОВОГО ПЕРИОДА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРИОДА

Цифровой процессор в этой конструкции сравнивает отсчеты, пропорциональные периоду генератора, когда транспортное средство присутствует, с контрольным отсчетом, производимым периодически, когда транспортное средство отсутствует. Счетчик ссылок хранится в памяти. Когда счет во время обнаружения меньше, чем счетчик ссылок на предварительно установленный счетчик порога чувствительности, инициируется вызов транспортного средства.Электронный блок пропорционального сдвига периода отличается от электронного блока сдвига периода тем, что пороговое значение N pt не является фиксированным.

Пороговое значение (см. Приложение I) определяется по номеру

(2-62)

Поскольку чувствительность электронного блока не зависит от счетчика периода, чувствительность также не зависит от частоты. Время отклика такое же, как у электронного блока цифрового сдвига периода.

СРАВНЕНИЕ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

В таблице 2-9 сравниваются различные концепции блоков цифровой электроники с индуктивным контуром с точки зрения чувствительности и времени отклика.

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ЦИФРОВЫЕ МОДЕЛИ

Пространство в шкафу контроллера можно сэкономить, если электронный блок может работать более чем с одним шлейфом. Большинство производителей блоков цифровой электроники предлагают изделия, которые могут работать с четырьмя и более контурами. Некоторые модели решают проблему перекрестных помех, предоставляя переключатель разделения частот, в то время как другие разделяют контуры с помощью процесса сканирования с временным разделением.

Блок сканирующей электроники одного производителя активирует и анализирует каждый из четырех или более каналов последовательно до 100 раз в секунду. Электронный блок цифрового сдвига периода по своей природе достаточно быстр, чтобы разрешить сканирование. Время для анализа канала зависит от желаемой чувствительности, поскольку высокая точность определения пороговых значений требует больше времени для подсчета опорных импульсов.

Например, если три контура по 150 Н были подключены и использовались с чувствительностью 1, 4 и 6, а четвертый канал был выключен, тогда для четырех каналов потребуется 2.3, 9, 63 и 0,9 мс соответственно, всего 75 мс. Каждый канал будет включен и проанализирован 1000 ÷ 75 = 13 раз в секунду. Использование контуров с более высокими значениями индуктивности снижает скорость сканирования, как и выбор самых высоких настроек чувствительности на устройстве. Если задействовано более четырех одинаковых и близлежащих контуров, переключатель частоты или размер и / или количество витков в контурах могут быть изменены для обеспечения защиты от перекрестных помех. Уравнение 2-40 и таблицы 2-2, 2-3 и 2-4 могут использоваться для расчета частотного разноса 7 процентов или более.

Производители используют более высокие тактовые частоты, чтобы обеспечить более высокую скорость сканирования. Например, при более низких настройках чувствительности время выборки составляет 0,5 мс на канал. Таким образом, общее время сканирования всех четырех каналов составляет 2 мс. Когда канал выключен, время сканирования для этого канала равно нулю.

ДОБАВЛЕННЫЕ ФУНКЦИИ ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

В 1980-х годах в блоки цифровой электроники индуктивного детектора было внесено несколько усовершенствований. Признавая высокую потребность в деньгах на техническое обслуживание, некоторые производители добавили схемы, снижающие частоту вызовов неисправностей, для сброса блоков, подключенных к неисправным шлейфам.Эти функции, предназначенные для снижения затрат на обслуживание и максимизации производительности трафика, включают в себя тестирование разомкнутого контура, автоматический сброс и удаленный сброс, как описано ниже.

Испытание с разомкнутым контуром

Эта функция позволяет электронному блоку продолжать работу в системе с периодически разомкнутым контуром. Кратковременное размыкание, вызванное обрывом провода, плохим соединением или ненадежным соединением, будет сохранено в памяти. Если соединение восстановится, устройство сразу же перенастроится и продолжит работать должным образом.Если открытие продолжается, это приведет к постоянному вызову.

При обращении в сервисный центр на перекрестке техник может заметить световой индикатор, который будет мигать определенным образом, если произошло обрыв. В случае блоков электроники других марок технический специалист нажимает кнопку «Тест открытого контура», чтобы определить, произошло ли размыкание с момента последнего обращения в сервисный центр. Память разомкнутого контура может запрашиваться повторно, поскольку ее можно сбросить только при отключении питания (например, при извлечении модуля из каркаса для карт и повторной установке) или путем нажатия общей кнопки сброса на электронном блоке.Это представляет собой сброс системы, который очищает память разомкнутого контура.

Автоматический сброс

Некоторые электронные блоки могут быть запрограммированы на генерацию внутреннего сброса, если вызов (т. Е. Выход электронного блока) превышает запрограммированное время. Сброс управляется завершением соответствующей фазы зеленого цвета. Одно агентство утверждает, что эта функция снизила затраты на техническое обслуживание электронного блока на 42 процента.

Удаленный сброс

Удаленный сброс позволяет автоматически расследовать подозрительные вызовы, генерируемые компьютерными или программно-программными системами управления.Удаленный мастер, контролирующий срабатывание каждого датчика системы, может заподозрить неисправность электронного блока. Подтверждая команду сброса, устройство часто можно вернуть в нормальный режим работы. Сброс вызывает очистку вызовов присутствия, но не очищает память разомкнутого цикла и не предотвращает вызовы разомкнутого цикла.

Если после сброса не удается восстановить нормальную работу, неисправность можно распознать и распечатать для обслуживания. Разомкнутый контур, который постоянно вызывается, может быть отключен от сети, чтобы он не влиял ложным образом на рабочие параметры системы.

НЕЗАВИСИМЫЙ ВЫХОД ОТКАЗА КОНТУРА

В дополнение к обычному выходу блока электроники на некоторых моделях предусмотрен второй выход для состояния контура. Каждый раз, когда индуктивность контура подвергается ступенчатому изменению на ± 25 процентов или более, включается выход неисправности контура. Если индуктивность возвращается к значению менее ± 25 процентов от задания, выход неисправности контура отключается. Это позволяет удаленно запрашивать статус петли.

Другие алгоритмы обнаружения неисправностей встроены в микропроцессоры современных контроллеров.Эти алгоритмы выводят цифровые коды, которые идентифицируют тип неисправности, в контроллер, который передает информацию в центральное место.

КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЯ

Более новые электронные блоки индуктивного детектора и конфигурации контуров позволяют классифицировать транспортные средства. Электронный модуль, показанный на рисунке 2-28, использует программное обеспечение искусственной нейронной сети для классификации потока трафика по 23 категориям, показанным на рисунке 2-29. Первые 13 — это стандартные классы FHWA, а остальные — автомобили с уникальными характеристиками. (4)


Рисунок 2-28. Индуктивный классификатор транспортных средств и датчик скорости модели S-1500 (фотография любезно предоставлена ​​Reno A&E, Рино, Невада).

Рисунок 2-29. Классы, доступные с помощью классифицирующего датчика с индуктивным контуром
(Источник: Руководство по установке и эксплуатации Model IVS-2000 , ред. 1.53 (Intersection Development Corp, Дауни, Калифорния, сентябрь 1997 г.)).

Были разработаны специальные конфигурации индуктивных контуров для определения осей и их относительного положения в транспортном средстве.Такие системы используются на пунктах взимания платы за проезд для получения правильной оплаты в зависимости от класса транспортного средства. В приложении, показанном на рис. 2-30, массив контуров оси расположен между двумя основными контурами. Наличие оси определяется массивом петель оси. Взаимное положение осей в транспортном средстве определяется по сигнатурам основных контуров. Полученные данные включают длину транспортного средства, скорость, ускорение, тип транспортного средства, количество осей и расстояние между осями. Информация о профиле также может быть получена для уточнения и подтверждения классификации в неоднозначных случаях.Этот блок электроники, а также блок, показанный на рис. 2-28, можно использовать для идентификации транзитных автобусов и обеспечения приоритетной обработки сигналов светофора.

Рисунок 2-30. Расположение осей и классификация транспортных средств с использованием набора индуктивных контуров
(Рисунок любезно предоставлен компанией Peek Traffic, Inc. — Сарасота, Сарасота, Флорида).

Предыдущая | Содержание | След.

FHWA-HRT-06-108

Основы индуктивности

— Типы индуктора, формула, символ, единица измерения, использование, функция

Изучите основы индуктивности — типы индукторов, формулы, символы, единицы измерения, использование и функции, подробно объясненные.

Здесь мы изучаем основы работы с индуктором Типы индуктора , формула, символ, единица измерения, использование и функции.

Различные типы индукторов

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности — это пассивное электрическое устройство ( обычно проводящая катушка ), которое вводит индуктивность в электрическую цепь. По сути, это катушка с множеством обмоток, часто намотанная вокруг сердечника из магнитного материала, например железа. Самая простая форма индуктора состоит из катушки с проволокой.

Катушки индуктивности — это третий и последний тип основных электронных компонентов.

Индуктивность, измеренная в Генри , пропорциональна количеству витков проволоки, диаметру проволочной петли и материалу или сердечнику, на который наматывается провод.

Блок индуктивности и символ

Единицей измерения индуктивности в системе СИ является генри ( H ), названный в честь американского ученого Джозефа Генри.

Обозначение индуктора:

Символ индуктивности

Свойства индуктора

Свойства индукторов основаны на магнитной силе, а не на электрической силе.

Когда ток течет через катушку ( или любой провод ), он создает магнитное поле в пространстве за пределами провода, и катушка действует так же, как любой естественный постоянный магнит, притягивая железо и другие магниты.

Комбинация индукторов

Мы уже знаем, как работают индукторы в сочетании, потому что они действуют так же, как резисторы. Индуктивность добавляется последовательно. Это имеет физический смысл, потому что две катушки, соединенные последовательно, выглядят как более длинная катушка.

Параллельное соединение снижает индуктивность, поскольку ток разделяется между несколькими катушками, и поля в каждой из них, таким образом, слабее.

Различные типы индукторов

Катушки индуктивности

подразделяются на различные типы в зависимости от материала сердечника и механической конструкции. Ниже приведены основные типы:

  1. Индуктор с воздушным сердечником
  2. Индуктор с железным сердечником
  3. Индуктор с ферритовым сердечником
  4. Индуктор силы утюга
  5. Катушечные индукторы
  6. Тороидальные индукторы
  7. Многослойные керамические индукторы
  8. Пленочные индукторы
  9. Переменные индукторы
  10. Сопряженные индукторы
  11. Литые индукторы

Как работает индуктор?

Если вы проведете провод через магнитное поле, в проводе будет генерироваться ток, который будет течь через связанную цепь.Чтобы переместить провод через поле, требуется энергия, и эта механическая энергия преобразуется в электрическую. Так работает электрогенератор.

Если ток через катушку прекратится, магнитное поле также должно исчезнуть, но не сразу. Поле представляет собой накопленную энергию, и эта энергия должна куда-то уходить. Поле сжимается по направлению к катушке, и действие поля, движущегося через провод катушки, такое же, как при перемещении провода через стационарное поле: в катушке генерируется ток.

Этот индуцированный ток поддерживает протекание тока в катушке; индуцированный ток препятствует любому изменению, увеличению или уменьшению тока через катушку индуктивности. Индукторы используются в цепях для сглаживания тока и предотвращения его быстрых изменений.

Ток в катушке индуктивности аналогичен напряжению на конденсаторе. Чтобы изменить напряжение на конденсаторе, нужно время, и если вы попытаетесь, сначала будет протекать большой ток.

Точно так же требуется время, чтобы изменить ток через катушку индуктивности, и если вы настаиваете, скажем, размыкая переключатель, на катушке индуктивности будет создаваться большое напряжение, поскольку она пытается заставить ток течь.

Такие наведенные напряжения могут быть очень большими и могут повредить другие компоненты схемы, поэтому обычно подключают какой-либо элемент, например резистор или даже конденсатор, к катушке индуктивности, чтобы обеспечить прохождение тока и поглотить наведенное напряжение. Часто используется диод.

Если ток течет по проводу, находящемуся в магнитном поле ( создается либо постоянным магнитом, либо током, протекающим через катушку ), на провод создается механическая сила. Эта сила может работать.

В двигателе провод, который движется через поле и испытывает силу, также имеет форму катушки с проволокой, механически соединенной с валом двигателя. Эта катушка выглядит и действует как индуктор; если вы отключите ток (, чтобы остановить двигатель, ), катушка все еще будет перемещаться через магнитное поле, а двигатель теперь выглядит как генератор и может производить большое напряжение. Возникающий в результате индукционный скачок напряжения может повредить компоненты, например схему, контролирующую ток двигателя.

Использование индуктора

Катушки индуктивности используются в нескольких приложениях:

  1. Фильтр : Дроссели слишком часто используются с резисторами и конденсаторами для создания фильтров для аналоговых схем и при обработке сигналов.
  2. Датчик : индукторы используются для магнитных полей на расстоянии. Индуктивные датчики широко используются на светофорных перекрестках.
  3. Трансформатор : комбинация катушек индуктивности используется для создания более компактного и легкого трансформатора.
  4. Двигатель : Индукторные двигатели используют магнитную силу для преобразования электрической энергии в механическую. Эти моторы очень надежны.
  5. Хранение энергии : Подобно конденсаторам, катушки индуктивности также могут использоваться для хранения энергии с некоторыми ограничениями. Пример : SMPS ( Импульсный источник питания ).

Основные сведения об индукторе — что такое индуктор и как работает индуктор / катушка

Заключение:

Я надеюсь, что учебник по основам индуктивности был вам полезен.Не забывайте делиться с другими. Спасибо!

Похожие сообщения:

.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *