Induktory

induktory (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Induktory

Obwody elektryczne prądu stałego


Pytanie 1


∫f (x) dx Calculus alert!


Cewka indukcyjna 5 H jest poddawana prądowi elektrycznemu, który zmienia się z prędkością 4, 5 A na sekundę. Ile napięcia spadnie z induktora "# 1"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Ta cewka spadnie o 22, 5 wolta.

Uwagi:

Nie podawaj uczniom równania, w którym wykonują te obliczenia! Pozwól im znaleźć to na własną rękę. Notacja (di / dt) może być obca dla studentów, którzy nie mają silnego zaplecza matematycznego, ale niech to nie przeszkadza w nauce! Zamiast tego użyj tego jako sposobu na wprowadzenie tych studentów w pojęcie stóp zmian i do rachunku różniczkowego pojęcia pochodnej .

pytanie 2


∫f (x) dx Calculus alert!


Załóżmy, że induktor jest podłączony do zmiennego źródła prądu, gdzie natężenie prądu wzrasta z prędkością 1, 5 ampera na sekundę. Ile napięcia spadnie na cewkę 4 Henry'ego i jaka będzie polarność tego spadku? Pamiętaj, że kierunek strzałki w symbolu źródła prądu wskazuje kierunek przepływu konwencjonalnego, a nie elektronowego!

W rzeczywistości cewka indukcyjna nie obniży dokładnie tej samej wartości napięcia, którą obliczysz tutaj. Ustal, czy rzeczywisty spadek napięcia na takiej cewce będzie większy lub mniejszy od przewidywanego, i wyjaśnij dlaczego.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W prawdziwym życiu przez cewkę spadnie więcej niż 6 woltów, ze względu na opór uzwojenia.

Pytanie uzupełniające: zbadaj typową rezystancję uzwojenia cewki 4 henry.

Uwagi:

Ahhh, kontrowersja konwencjonalnego przepływu elektronów. Istnienie dwóch sprzecznych konwencji oznaczających kierunek prądu elektrycznego drażni mnie bez końca, zwłaszcza gdy ten, na którym opiera się prawie cała symbolika urządzeń elektronicznych, jest faktycznie nieprawidłowy w odniesieniu do przepływu ładunku przez przewody metalowe (większość przypadków w obwodach elektrycznych )! Twoi uczniowie na pewno napotkają w swoich karierach zarówno "konwencjonalny", jak i "elektronowy" przepływ, więc pamiętaj, aby przedstawić je obu konwencjom.

Przedyskutuj z uczniami konsekwencje oporu uzwojenia w prawdziwych induktorach. Czy jest to znaczący "panel z panelem roboczym - domyślny panel" itemscope>

pytanie 3

Dwa indukcyjności 5 H połączone szeregowo są poddawane prądowi elektrycznemu, który zmienia się z prędkością 4, 5 A na sekundę. Ile napięcia spadnie na kombinację serii?

Załóżmy teraz, że dwa połączone równolegle 5-cio dławiki są poddawane temu samemu prądowi sumarycznemu (zmieniając się z prędkością 4, 5 ampera na sekundę). Ile napięcia spadnie z tych cewek? Wskazówka: całkowity prąd jest dzielony równomiernie pomiędzy dwie cewki indukcyjne.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Połączenie szeregowe: łącznie 45 woltów. Połączenie równoległe: łącznie 11, 25 woltów.

Pytanie uzupełniające: co te dane wskazują na charakter połączonych szeregowo i równolegle podłączonych cewek? Innymi słowy, jaka wartość pojedynczego induktora jest odpowiednikiem dwóch połączonych szeregowo cewek 5 H i jaka pojedyncza wartość induktora jest równa dwóch połączonych równolegle cewek 5 H?

Uwagi:

Jeśli Twoi uczniowie mają trudności z odpowiedzeniem na pytanie uzupełniające w odpowiedzi, poproś ich, aby porównał te wartości napięcia (45 V i 11, 25 V) z napięciem, które spadłoby tylko przez jeden z cewek 5-H w tych samych warunkach ( przyłożony prąd zmienia się z prędkością 4, 5 A na sekundę).

Ważne jest oczywiście, aby uczniowie wiedzieli, jak zachowują się induktory połączone szeregowo i równolegle. Jednak jest to zazwyczaj proces zapamiętywania na pamięć dla studentów, a nie prawdziwe zrozumienie. W tym pytaniu celem jest doprowadzenie studentów do realizacji połączeń cewki indukcyjnej w oparciu o ich wiedzę na temat napięć i prądów szeregowych i równoległych.

Pytanie 4

Załóżmy, że dwie cewki 50 mH są połączone równolegle ze sobą. Jaka będzie ich łączna indukcyjność w Henrys? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

25 mH

Uwagi:

Zadaj swoim uczniom to pytanie: biorąc pod uwagę kondensatory i cewki indukcyjne, które z tych typów podzespołów zachowują się bardziej jak rezystory, w kategoriach ich szeregów w porównaniu do równoległych wartości równoważnych?

Pytanie 5

Oblicz całkowitą indukcyjność w tej kolekcji cewek, mierzoną między dwoma przewodami:

Napisz również wzór, który oblicza całkowitą indukcyjność, biorąc pod uwagę wartości induktorów L 1, L 2 i L 3 .

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

L całkowita = 783, 26 mH

Uwaga: poniższy wzór nie jest jedynym możliwym do opisania indukcyjności całkowitej w tym obwodzie!

L całkowita = L 1+ L 2 L 3


L 2 + L 3

Uwagi:

Najprościej jest najpierw narysować schematyczny diagram dla tej sieci cewki indukcyjnej przed próbą wykonania obliczeń indukcyjności, aby uzyskać jasne zrozumienie połączeń szeregowych / równoległych.

Pytanie 6

Jak duży musi być induktor L x, aby zapewnić całkowitą indukcyjność 2, 5 H w tej sieci cewek indukcyjnych "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00381x01.png">

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

2, 145 H

Uwagi:

Induktory są jeszcze rzadsze niż rezystory w odniesieniu do dostępności różnych wartości, więc umiejętność łączenia różnych induktorów w celu uzyskania pożądanej całkowitej indukcyjności jest praktyczną umiejętnością.

Należy zauważyć, że induktory mogą wchodzić ze sobą w interakcje, jeśli znajdują się zbyt blisko, ze względu na pole magnetyczne jednego induktora "łączącego" z cewką innego induktora. Jest to nazywane wzajemną indukcyjnością, a jeśli jest obecna, zmienia prostą szeregowo-równoległą zależność indukcyjną, której można by oczekiwać analogicznie do szeregowo-równoległych rezystancji.

Pytanie 7

Przypuśćmy, że w tym systemie elektroenergetycznym dojdzie do zwarcia:

Celem wyłącznika jest oczywiście automatyczne otwarcie obwodu, aby zapobiec uszkodzeniu przewodów mocy. W dużym systemie elektroenergetycznym wielkości takich prądów zwarciowych mogą być ogromne.

Duże cewki indukcyjne, zwane potocznie reaktorami, są często instalowane szeregowo z przewodami mocy w systemach elektroenergetycznych wysokiego napięcia w celu "zmiękczenia" początków prądów zwarciowych:

Wyjaśnij, w jaki sposób dodanie "reaktora" pomaga zminimalizować wielkość prądu zwarcia, który musi przerwać przerywacz.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W chwili wystąpienia zwarcia, nagły wzrost prądu stanowi bardzo dużą (di / dt) wartość, którą induktor chwilowo "przeciwstawia" poprzez spadek napięcia.

Pytanie uzupełniające: dlaczego stosować cewkę do ograniczania prądu zwarciowego "notatki ukryte"> Uwagi:

Reaktory systemu elektroenergetycznego są zwykle instalowane w podstacjach, gdzie występują w postaci zwojów drutu (bez żelaznego rdzenia) o średnicy kilku stóp, zwykle umieszczonych w pobliżu wyłączników.

Pytanie 8

Małe cewki często wyglądają jak rezystory, nawet jeśli ich wartości są oznaczone kolorowymi pasmami. Określ wartości następujących cewek (wyrażaj tolerancję jako wartość procentową) na podstawie ich kodów kolorów:

Czerwony, Grn, Brn, Gld
Wht, Org, Red, Sil
Grn, Gry, Blk
Vio, Blu, Org, Gld
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Czerwony, Grn, Brn, Gld = 250 μH, +/- 5%
Wht, Org, Red, Sil = 9300 μH, +/- 10%
Grn, Gry, Blk = 58 μH, +/- 20%
Vio, Blu, Org, Gld = 76 mH, +/- 5%

Uwagi:

Uczniowie zauważą wiele podobieństw między kodem koloru induktora a kodem koloru rezystora, ale powinni także zauważyć jedną znaczącą różnicę!

Pytanie 9

Po sprawdzeniu za pomocą omomierza, w jaki sposób powinien reagować prawidłowo działający induktor?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Zdrowa" cewka powinna rejestrować się jako bardzo niska rezystancja między jej terminalami. Jeżeli cewka indukcyjna ma rdzeń żelazny, powinna istnieć nieskończona rezystancja (brak ciągłości) między końcówką uzwojenia a rdzeniem.

Pytanie uzupełniające: co według ciebie jest najbardziej prawdopodobnym "trybem" awarii induktora, otwartym lub zwartym? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

Uwagi:

Poproś uczniów, aby przetestowali kilka induktorów za pomocą omomierzy na zajęciach. W przeciwieństwie do sprawdzania kondensatora za pomocą omomierza, nigdy nie ma znacznego okresu "ładowania"! Jeśli twoi uczniowie nauczyli się już sprawdzać kondensator za pomocą omomierza, poproś go, aby wyjaśnił, dlaczego po podłączeniu do induktora nie jest wskazane "ładowanie" wskazane przez omomierz.

Jeśli byłby obserwowalny czas "ładowania" eksponowany przez cewkę indukcyjną przy pomiarze za pomocą omomierza, co by się wydawało, jeśli chodzi o wskazanie omomierza?

Zwykle nie przekazuję odpowiedzi na dalsze pytania w sekcji "Uwagi", ale tutaj czuję, że może to być konieczne. Badania wykazały, że induktory mają mniej więcej równe szanse na niepowodzenie, ponieważ nie mają zwarcia. Oczywiście będzie to zależało od konkretnego projektu i zastosowania induktora, ale nie ma trybu awarii wyraźnie bardziej prawdopodobnego niż drugi.

Pytanie 10


∫f (x) dx Calculus alert!


Co dzieje się z indukcyjnością cewki indukcyjnej, gdy jej rdzeń staje się nasycony ? Czy wartość indukcyjności wzrasta, maleje lub pozostaje taka sama? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Gdy rdzeń induktora zostanie nasycony strumieniem magnetycznym, nastąpi mniejsza zmiana strumienia dla danej zmiany prądu (pochodna ((dφ) / di) będzie mniejsza):

Powoduje to spadek indukcyjności.

Uwagi:

Poproś uczniów, aby wskazali, jakie schorzenia mogą doprowadzić do stanu nasycenia. I nawet jeśli unika się skrajnych końców krzywej B-H, to co nieliniowe kształty wykresu B-H wskazują na liniowość induktora "panel z panelem roboczym - domyślnie" panel przedmiotów>

Pytanie 11

Znajdź jednego lub dwóch prawdziwych inductorów i zanieś je ze sobą na zajęcia do dyskusji. Przed dyskusją zidentyfikuj jak najwięcej informacji o swoich induktorach:

Indukcyjność (idealna)
Indukcyjność (aktualna)
Opór uzwojenia
Aktualna ocena
Typ (rdzeń żelazny, rdzeń powietrzny itp.)
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Jeśli to możliwe, znajdź arkusz danych producenta dla twoich komponentów (lub przynajmniej arkusz danych dla podobnego komponentu), aby porozmawiać z kolegami z klasy.

Przygotuj się do udowodnienia rzeczywistej rezystancji uzwojenia swoich cewek w klasie, używając multimetru!

Uwagi:

Celem tego pytania jest doprowadzenie uczniów do kinestetycznej interakcji z tematem. To może wydawać się głupie, gdy uczniowie angażują się w ćwiczenia "pokaż i powiedz", ale odkryłem, że takie działania bardzo pomagają niektórym uczniom. Dla tych uczących się, którzy mają kinestetyczny charakter, bardzo pomocne jest dotknięcie prawdziwych elementów podczas uczenia się o ich funkcji. Oczywiście to pytanie stanowi także doskonałą okazję do ćwiczenia interpretacji oznaczeń elementów, korzystania z multimetru, kart z danymi dostępowymi itp.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →