חֲדָשׁוֹת

עקרון העבודה של השראות הוא מאוד מופשט. על מנת להסביר מהי השראות, אנו מתחילים מהתופעה הפיזיקלית הבסיסית.

1. שתי תופעות וחוק אחד: מגנטיות הנגרמת על ידי חשמל, חשמל הנגרמת על ידי מגנטיות וחוק לנץ

1.1 תופעה אלקטרומגנטית

יש ניסוי בפיזיקה של תיכון: כשמניחים מחט מגנטית קטנה ליד מוליך עם זרם, כיוון המחט המגנטית הקטנה מוסט, מה שמעיד שיש שדה מגנטי סביב הזרם. תופעה זו התגלתה על ידי הפיזיקאי הדני אורסטד בשנת 1820.

אם נפתל את המוליך למעגל, השדות המגנטיים שנוצרים על ידי כל מעגל של המוליך יכולים לחפוף, והשדה המגנטי הכולל יתחזק, מה שיכול למשוך עצמים קטנים. באיור, הסליל מופעל בזרם של 2~3A. שימו לב שלחוט האמייל יש מגבלת זרם מדורג, אחרת הוא יימס בגלל טמפרטורה גבוהה.

2. תופעת מגנטו-חשמל

בשנת 1831, המדען הבריטי פאראדיי גילה שכאשר חלק מהמוליך של מעגל סגור נע כדי לחתוך את השדה המגנטי, ייווצר חשמל על המוליך. התנאי המוקדם הוא שהמעגל והשדה המגנטי נמצאים בסביבה משתנה יחסית, ולכן זה נקרא מגנטו-חשמל "דינאמי", והזרם שנוצר נקרא זרם מושרה.

אנחנו יכולים לעשות ניסוי עם מנוע. במנוע DC מוברש נפוץ, חלק הסטטור הוא מגנט קבוע וחלק הרוטור הוא מוליך סליל. סיבוב ידני של הרוטור אומר שהמוליך נע כדי לחתוך את קווי הכוח המגנטיים. באמצעות אוסילוסקופ לחיבור שתי האלקטרודות של המנוע, ניתן למדוד את שינוי המתח. הגנרטור נעשה על בסיס עיקרון זה.

3. חוק לנץ

חוק לנץ: כיוון הזרם המושרה הנוצר משינוי השטף המגנטי הוא הכיוון שמתנגד לשינוי השטף המגנטי.

הבנה פשוטה של ​​משפט זה היא: כאשר השדה המגנטי (השדה המגנטי החיצוני) של סביבת המוליך מתחזק, השדה המגנטי הנוצר מהזרם המושרה שלו מנוגד לשדה המגנטי החיצוני, מה שהופך את השדה המגנטי הכולל חלש יותר מהשדה החיצוני. שדה מגנטי. כאשר השדה המגנטי (השדה המגנטי החיצוני) של סביבת המוליך נחלש, השדה המגנטי הנוצר מהזרם המושרה שלו מנוגד לשדה המגנטי החיצוני, מה שהופך את השדה המגנטי הכולל לחזק יותר מהשדה המגנטי החיצוני.

ניתן להשתמש בחוק לנץ כדי לקבוע את כיוון הזרם המושרה במעגל.

2. סליל צינור ספירלי – הסבר כיצד פועלים משרנים עם הכרת שתי התופעות לעיל וחוק אחד, בואו נראה כיצד פועלים משרנים.

המשרן הפשוט ביותר הוא סליל צינור ספירלה:

מצב בזמן הפעלה

אנחנו חותכים קטע קטן מהצינור הספירלי ויכולים לראות שני סלילים, סליל A וסליל B:

במהלך תהליך ההפעלה, המצב הוא כדלקמן:

①סליל A עובר בזרם, בהנחה שכיוונו הוא כפי שמוצג על ידי הקו המוצק הכחול, הנקרא זרם העירור החיצוני;
②לפי עיקרון האלקטרומגנטיות, זרם העירור החיצוני יוצר שדה מגנטי, שמתחיל להתפשט בחלל שמסביב ומכסה את סליל B, המקביל לסליל B החותך את קווי הכוח המגנטיים, כפי שמוצג על ידי הקו המקווקו הכחול;
③ על פי עקרון המגנטו-חשמליות, זרם מושרה נוצר בסליל B, וכיוונו הוא כפי שמוצג על ידי הקו המוצק הירוק, המנוגד לזרם העירור החיצוני;
④על פי חוק לנץ, השדה המגנטי שנוצר על ידי הזרם המושרה נועד לנטרל את השדה המגנטי של זרם העירור החיצוני, כפי שמוצג על ידי הקו המקווקו הירוק;

המצב לאחר ההפעלה יציב (DC)

לאחר ההפעלה יציבה, זרם העירור החיצוני של סליל A קבוע, וגם השדה המגנטי שהוא יוצר קבוע. לשדה המגנטי אין תנועה יחסית עם סליל B, כך שאין מגנטו-חשמליות, ואין זרם המיוצג על ידי הקו הירוק הירוק. בשלב זה, המשרן שווה ערך לקצר חשמלי עבור עירור חיצוני.

3. מאפייני השראות: זרם אינו יכול להשתנות באופן פתאומי

לאחר הבנת איך אמַשׁרָןעובד, בואו נסתכל על המאפיין החשוב ביותר שלו - הזרם במשרן לא יכול להשתנות פתאום.

באיור, הציר האופקי של העקומה הימנית הוא זמן, והציר האנכי הוא הזרם על המשרן. הרגע בו נסגר המתג נחשב למקור הזמן.

ניתן לראות כי: 1. ברגע שהמתג סגור, הזרם על המשרן הוא 0A, וזה שווה ערך למשרן במעגל פתוח. הסיבה לכך היא שהזרם המיידי משתנה בחדות, מה שייצור זרם מושרה עצום (ירוק) כדי להתנגד לזרם העירור החיצוני (כחול);

2. בתהליך הגעה למצב יציב, הזרם על המשרן משתנה באופן אקספוננציאלי;

3. לאחר הגעה למצב יציב, הזרם על המשרן הוא I=E/R, המקבילה למשרן המקוצר;

4. מתאים לזרם המושרה הוא הכוח האלקטרו-מוטיבי המושרה, הפועל לנטרול E, ולכן הוא נקרא Back EMF (כוח אלקטרו-מוטיבי הפוך);

4. מהי בעצם השראות?

השראות משמשת לתיאור יכולתו של מכשיר להתנגד לשינויי זרם. ככל שהיכולת להתנגד לשינויים בזרם חזקה יותר, השראות גדולה יותר ולהיפך.

עבור עירור DC, המשרן נמצא בסופו של דבר במצב קצר (המתח הוא 0). עם זאת, במהלך תהליך ההפעלה, המתח והזרם אינם 0, מה שאומר שיש כוח. תהליך צבירת האנרגיה הזו נקרא טעינה. הוא אוגר אנרגיה זו בצורה של שדה מגנטי ומשחרר אנרגיה בעת הצורך (כגון כאשר עירור חיצוני אינו יכול לשמור על גודל הנוכחי במצב יציב).

משרנים הם מכשירים אינרציאליים בשדה האלקטרומגנטי. מכשירים אינרציאליים לא אוהבים שינויים, בדיוק כמו גלגלי תנופה בדינמיקה. קשה להתחיל להסתובב בהתחלה, וברגע שהם מתחילים להסתובב, קשה להפסיק אותם. כל התהליך מלווה בהמרת אנרגיה.

אם אתה מעוניין, אנא בקר באתרwww.tclmdcoils.com.