бобина Ruhmkorff

Веригата на Ruhmkorff индукционната бобина

Coil Ruhmkorff. индукционна бобина - устройство за производство на високи импулси на напрежението. Това е електромеханичен преобразувател ниско постоянно напрежение в високо напрежение. Бобината е кръстен на германския изобретател Хайнрих Ruhmkorff. който патентова първия си структура намотка през 1851 г. и организира успешно продукцията си в студиото му в Париж. По-ранното развитие на такова устройство други изобретатели отнасят до 1836.

израза "индукционна бобина" се използва също за бобина, който преобразува в променлив ток с висока честота вихрови токове на топлина обекти, поставени в (или близо до) тази намотка, в индукционно нагряване или топене зона за оборудването.

Проектиране и електрическа схема Редактиране

Индукционната бобина се състои от две намотки на изолиран меден проводник около сърцевина общо желязо (В). Първичната намотка се състои от няколко сравнително малки (десетки, стотици) на завъртанията на дебел проводник. Вторичната намотка се състои от голям брой (хиляди) на завъртанията на тънка тел. Съставът включва прекъсвач намотка съединение (V) на първичната намотка верига (вибратор), кондензатор. и насочването на разликата разреждане (Е) в вторичната намотка верига. Прекъсвачът е предназначен за бързо алтернативен отваряне и електрическа верига. Разликата между котвата и разрушавана сърцевина бобина може да се регулира с винт.

В практически верига намотка е свързан към източник на постоянен ток (P), например, чрез ключ телеграфен (М). Показано на Схема балистична галванометър (G) може да се използва [1] за измерване на електрически заряд. предава втори контур на рулони, когато изпълнението на искра чрез разликата на разреждане (Е).

Принципът на работа Edit

Електрически процеси в бобината без кондензатор:
i1 - първичен ток (синьо);
v2 - средно напрежение (червено).
Свържете се с прекъсвач:
«Отворено» - отворен;
«Затворен» - затворен.

Въпреки това, в бобината с кондензатор. Скала за v2 интервал «отворено» различава от горната фигура, е значително по-вторично напрежение

Когато М ключова схема верига източник на захранване с първичната намотка него повишаването на настоящите потоци (вж. Фигура) се дължи на индуктивен характер на веригата. В магнитно поле на бобината се натрупва енергия W. J:

Когато магнитния поток в сърцевината достигне определена стойност, котвата е привлечен прекъсвачът на ядрото и електрическата верига се отвори. Отваряне на електрическа верига води до рязко намаляване на първичния ток и за намаляване на магнитния поток. Anchor прекъсвач от пролетта се връща в първоначалното си положение и затваря електрическата верига. Магнитния поток в сърцевината отново достигне определена стойност, и електрическата верига се отвори. Процесът на отваряне затваряне разширява непрекъснато, докато ключът е затворен М.

Напрежението на вторичната намотка (вторичното напрежение, v2) приблизително пропорционално на степента на промяна на тока в първичната намотка (първичен ток, i1). Когато прекъсвачът се отваря и напрежението на вторичната намотка е с различна полярност. Когато съединение ток се издига (увеличава) относително бавно, с размер на текущата покачване постепенно намалява поради резистентност на първичната намотка верига и устойчивостта на вътрешния захранващ източник. Когато се отвори, промяната в ток в първичната намотка на по-драматично. Ето защо, ударно напрежение от вторичната страна от откриването на повече от разрешение за закриване.

По този начин, във всеки интервал прекъсвач празнина верига чрез електромагнитна индукция на вторичната намотка индуцирани високоволтови импулси (десетки, стотици хиляди волта). Всеки импулс с амплитуда достатъчно да предизвика освобождаване искра в разликата на освобождаване.

Назначаване кондензатор Редактиране

При липса на отваряне кондензатор прекъсвач е придружено от значително контакт между си самостоятелно индукция електромагнитни полета. Това води до йонизация на въздушната междина между контактите и искрене [1]. който консумира енергията, съхранявана в бобината. Когато този темп на промяна (намаляване) на първичен ток се забавя, а изходното напрежение намалява.

Когато наличието на кондензатор (капацитет от около 0.5 до 15 микрона е) напрежение между контактите на прекъсвача в момента на отваряне е равна на напрежението в кондензатор, т.е. близка до нула. Ето защо, електрическа дъга не се формира, както и скоростта на промяна на първичен ток след отварянето на прекъсвача се увеличава значително. Съответно се увеличава и предизвиканото напрежение на вторичната намотка. В кондензатор и първичната намотка е в интервала от време разкъсване образуват колебание верига. Следователно потоци в първичната намотка осцилаторна на разлагаща синусоидален ток, при което индуцира синусоидално напрежение на вторичната намотка.

Наличност кондензатор елиминира загубата на енергия по време на откриването на контактите на прекъсвача, но при сравнително висока честота на работа на загуба на хеликоптер може да се появи по време на затваряне на контакт - ако се осъществява в момента, когато напрежението в кондензатор е значително по-различно от нула.

Теоретична диаграма без загуби Редактиране

В идеалния случай, в отсъствие на загуби в намотката и цялата схема на връзката (не искрене в прекъсвача), прекъсвача след изключване енергия на магнитното поле намотка е напълно превръща в енергия на електрическо поле кондензатор. Ако кондензатора, преди да бъде напълно изтощена, равенство:

Максималната резонансната верига променлив напрежение на кондензатор и индуктор са равни, следователно, максималното напрежение през първата намотка на бобината

В тази формула, няма изрично зависимост от захранващото напрежение. Напрежението през първата намотка на бобината се определя само от параметрите на люлеене в кръг и на тока в първичната намотка, така че тя може да бъде много пъти източник на захранващо напрежение. Поради големия съотношението на броя на завъртанията на вторични и първични намотки на изходното напрежение ще бъде още по-голямо.

Можете да получите израз за U m> със зависимостта от захранващото напрежение. В схема без загуба максимален ток в индуктор, който е свързан към източник на захранване с постоянно напрежение U р> в интервал от време т P>. Тя се изчислява по формулата:

Дизайн разполага Редактиране

Високо напрежение, генерирани на вторичната намотка, налага определени изисквания за неговата структура, за да се избегне повреда на електрическа изолация между навивките на тънка тел и искра (или ARC) освобождаване между отделните части на намотката. За да направите това, проводници с голяма разлика в потенциалите се осъществяват, доколкото е възможно един от друг. В едно широко използван метод, вторичната намотка е разделена на тесните участъци изолирани електрически свързани чрез серийна връзка. Първо, в желязното ядро ​​се навива на първичната намотка, и първичната намотка на насложени хартия или каучукова изолация. След това сложете на всяка секция на вторичната намотка изолирани една от друга кола маска картонени дискове. Напрежението генерирана във всяка секция не е достатъчна за електрическа повреда в раздела. Значителна напрежение се създава само след няколко последователни точки, които са разположени достатъчно далеч. За се импрегнира окончателно депониране на цялата му намотка, например, разтопен парафин. След втвърдяване, бобината е изцяло затворена в парафин.

С цел предотвратяване на вихрови токове. които причиняват загуби на енергия, желязното ядро ​​се състои от сноп от паралелни железни проводници покрити с шеллак тяхната електрическа изолация. Следователно, индуцирани вихрови токове в сърцевината, които са затворени в равнина, перпендикулярна на оста магнитни са блокирани изолационни слоеве. Краищата на първичната намотка често са изолирани изпъкнали няколко сантиметра от двата края на вторичната намотка за предотвратяване на електрически разряд от вторичния високо напрежение през първичната намотка.

Меркурий и електролитни прекъсвачи Редактиране

Въпреки, че всички текущи бобини индукционни се използват за учебни цели в лабораторията по физика, като се използва по-горе описания прекъсвача вълна (вибратор), това е неприемливо за доставка на големи индукционни намотки, използвани в запалителни радиопредаватели и рентгенови машини в началото на XX век. Най-мощните бобини висок първичен ток на електрическа дъга между контактите на прекъсвача, които от този бързо унищожени. Освен това, тъй като всяка верига произвежда напрежение импулс в бобината, е по-голяма от втората пролука, по-голямата продукция на енергия. Wave прекъсвач не предостави на скоростта на прекъсване на повече от 200 прекъсвания на втория, и тяхното използване в мощни бобини се ограничава до 20-40 прекъсвания във втория.

Ето защо, много изследвания са насочени към подобряване на прибоя, а най-добрите дизайни са били използвани при висока мощност намотки, а прекъсвача на вълната се използва само в малки бобини с дължината на искри до 20 см. Leon Fuko (Леон Фуко) и други развити прекъсвачи, състоящи се от вибрираща игла се поставя контейнера с живак. Живакът се покрива с алкохол слой. която бързо потушен дъга, осъзнавайки по-бързо превключване. Тези прекъсвачи често се управляват от отделен двигател или соленоид, което позволява да се регулира скоростта и забавяне във времето прекъсват отделно от основната ток. Мощни намотки се използват или електролитна или живак турбинни прекъсвачи.

Trohelektrodny прекъсвач Venelta

Меркурий турбина прекъсвач

турбинни прекъсвачи живак живак струя от течност под налягане, насочено към металните зъби на бързо въртящо се колело. Повдигане или спускане на колелата спрямо струи живак могат да варират интервали затворено и отворено състояние на веригата. Тези прекъсвачи могат да достигнат скоростта на прекъсване на до 10 000 в секунда и почивките са най-широко разпространеният тип на хеликоптер в безжичните телеграфни станции.

Първият индукционната бобина Nikolasa Kallana, 1836

Индукционна бобина се използват за осигуряване на високо напрежение, за да започнете газоразрядна. за тръба Крукс (Крукс тръба) и други изследвания за високо напрежение (вж. катоден лъч), както и да се демонстрира ефектите, свързани с електричество. Той също е бил използван в експерименти, свързани с предаване и приемане на електромагнитни вълни. го използват в предавател на електромагнитните вълни е причинено с това, че изхвърлянето искра на високо напрежение намотка в своя празнина освобождаване или по друг пренапрежение приземяването става източник на електромагнитно лъчение в широк честотен спектър. Индукционна бобина е част от експериментална настройка Genriha Gertsa. с която са били разследвани свойства на електромагнитните вълни, но и широко използван в практически устройства началото на безжичното предаване телеграфен сигнализация (виж. по радио Timeline).

Ruhmkorff бобина използва широко в рентгенови машини (като високо напрежение захранване) и мощност дъга осветление в 1880-1920 години. Понастоящем Ruhmkorff намотка, използвани в изследването на физиката за доказване на електромагнитна индукция. и по принцип е подобен на работа се прилага една бобина в двигателите с вътрешно горене.