Accouplement d'inducteur

Dans le tutoriel précédent, nous avons commencé par Comprendre un inducteur et ça marche, il est maintenant temps d'explorer les différentes combinaisons d'inducteurs. En électronique, les inductances sont les composants les plus couramment utilisés après les condensateurs et les résistances, qui sont utilisés dans différentes combinaisons pour différentes applications. Nous avons également utilisé l'inductance pour construire des détecteurs de métaux et mesuré la valeur de l'inductance en utilisant différentes techniques, tous les liens sont donnés ci-dessous:

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Qu'est-ce que les circuits couplés?

Les combinaisons de composants sont réunies pour créer des circuits couplés. La signification du circuit couplé est que le transfert d'énergie a lieu de l'un à l'autre lorsque l'un des circuits est sous tension. Les principaux composants du circuit électronique sont couplés de manière conductrice ou électromagnétique.

Cependant, dans ce tutoriel, le couplage électromagnétique et la combinaison d'inducteurs, comme des inducteurs en série ou en combinaisons parallèles seront discutés.

Inductance mutuelle

Dans l'article précédent, nous avons discuté de l'auto-inductance d'un inducteur et de son paramètre. Pendant l'opération liée à l'auto-inductance, aucune inductance mutuelle n'a eu lieu.

Lorsque le taux de changement de courant se produit, une tension est induite à l'intérieur d'une bobine. Ce qui peut être démontré en utilisant la formule ci-dessous où,

V (t) est la tension induite à l'intérieur de la bobine, i est le courant qui traverse la bobine et l'inductance de la bobine est L.

V (t) = L {di (t) / dt}

La condition ci-dessus n'est vraie que pour l'élément de circuit lié à l'auto-inductance où deux bornes sont présentes. Dans un tel cas, aucune inductance mutuelle n'est prise en compte dans la commande.

Or, dans le même scénario, si deux bobines sont situées à une distance proche, le couplage inductif se produira.

Dans l'image ci-dessus, deux bobines sont affichées. Ces deux bobines sont très proches l'une de l'autre. En raison du courant i1 traversant la bobine L1, un flux magnétique est induit qui sera ensuite transféré à l'autre bobine L2.

Dans l'image ci-dessus, le même circuit est maintenant étroitement enveloppé dans un matériau de noyau de sorte que les bobines ne peuvent pas bouger. Comme le matériau est un noyau magnétique, il a une perméabilité. Les deux bobines séparées sont maintenant couplées magnétiquement. Maintenant, il est intéressant de noter que si l'une des bobines fait face au taux de changement de courant, l'autre bobine induira une tension qui est directement proportionnelle au taux de changement de courant dans l'autre bobine.

Par conséquent, lorsqu'une source de tension V1 est appliquée dans la bobine L1, le courant i1 commencera à circuler à travers la L1. Le taux de changement de courant produit un flux qui traverse le noyau magnétique et produit une tension dans la bobine L2. Le taux de changement de courant dans L1 change également le flux qui peut en outre manipuler la tension induite dans L2.

La tension induite dans le L2 peut être calculée dans la formule ci-dessous:

V ₂ = M {di ₁ (t) / dt}

Dans l'équation ci-dessus, il y a une entité inconnue. C'est M. En effet, les inductances mutuelles sont responsables de la tension induite mutuellement dans deux circuits indépendants. Cette M, inductance mutuelle est le coefficient de proportionnalité.

Idem pour la première bobine L1, la tension induite mutuellement due à l'inductance mutuelle pour la première bobine peut être -

V ₂ = M {di ₂ (t) / dt}

Comme pour l'inductance, l'inductance mutuelle est également mesurée en Henry. La valeur maximale de l'inductance mutuelle peut être √L ₁ L ₂. Comme l'inductance induit une tension avec le taux de changement de courant, l'inductance mutuelle induit également une tension, qui est appelée tension mutuelle M (di / dt). Cette tension mutuelle peut être positive ou négative, ce qui dépend fortement de la construction physique de la bobine et de la direction du courant.

Convention DOT

La Dot Convention est un outil essentiel pour déterminer la polarité de la tension induite mutuellement. Comme son nom l'indique, la marque de point qui a une forme circulaire est un symbole spécial qui est utilisé à l'extrémité de deux bobines dans des circuits couplés mutuellement. Ce point fournit également les informations de la construction de l'enroulement autour de son noyau magnétique.

Dans le circuit ci-dessus, deux inducteurs couplés mutuellement sont représentés. Ces deux inducteurs ont des self-inductances de L1 et L2.

Les tensions V1 et V2 sont développées aux bornes des inductances sont le résultat du courant entrant dans les inductances sur les bornes en pointillé. En supposant que l'inductance mutuelle de ces deux inductances est M, la tension induite peut être calculée en utilisant la formule ci-dessous,

Pour le premier inducteur L1, la tension induite sera -

V ₁ = L ₁ (di ₁ / dt) ± M (di ₂ / dt)

La même formule peut être utilisée pour calculer la tension induite du deuxième inducteur, V ₂ = L ₂ (di ₂ / dt) ± M (di ₁ / dt)

Par conséquent, le circuit contient deux types de tension induite, la tension induite due à l'auto-inductance et la tension induite mutuellement due à l'inductance mutuelle. La tension induite en fonction de l'auto-inductance est calculée à l'aide de la formule V = L (di / dt) qui est positive, mais la tension induite mutuellement peut être négative ou positive en fonction de la construction de l'enroulement ainsi que du flux de courant. L'utilisation du point est un paramètre important pour déterminer la polarité de cette tension induite mutuellement.

Dans un circuit couplé où deux bornes appartiennent à deux bobines différentes et identiquement marquées par des points, alors pour la même direction du courant qui est relative à des bornes similaires, le flux magnétique de l'induction automatique et mutuelle dans chaque bobine s'additionnera.

Coefficient de couplage

Le coefficient de couplage inductif est un paramètre important pour les circuits couplés afin de déterminer la quantité de couplage entre les bobines couplées inductivement. Le coefficient de couplage est exprimé par la lettre K.

La formule du coefficient de couplage est K = M / √L ₁ + L ₂ où L1 est l'inductance propre de la première bobine et L2 est l'inductance propre de la deuxième bobine.

Deux circuits à couplage inductif sont reliés en utilisant le flux magnétique. Si tout le flux d'un inducteur est couplé ou lié, l'autre inducteur est appelé couplage parfait. Dans cette situation, le K peut être exprimé par 1 qui est la forme courte du couplage à 100%. Le coefficient de couplage sera toujours inférieur à l'unité et la valeur maximale du coefficient de couplage pourra être de 1 ou 100%.

L'inductance mutuelle est hautement fiable sur le coefficient de couplage entre les deux circuits de bobine à couplage inductif. Si le coefficient de couplage est plus élevé, l'inductance mutuelle sera plus élevée, de l'autre côté, si le coefficient de couplage est à une valeur inférieure, cela diminuera fortement l'inductance mutuelle dans le circuit de couplage. Le coefficient de couplage ne peut pas être un nombre négatif et il n'a aucune dépendance sur la direction du courant à l'intérieur des bobines. Le coefficient de couplage dépend des matériaux du noyau. Dans les matériaux de noyau en fer ou en ferrite, le coefficient de couplage peut être très élevé comme 0,99 et pour le noyau d'air, il peut être aussi bas que 0,4 à 0,8 en fonction de l'espace entre les deux bobines.

Inducteur en combinaison en série

Les inducteurs peuvent être ajoutés ensemble en série. Il existe deux façons de connecter des inducteurs en série, en utilisant la méthode d'aide ou en utilisant la méthode d'opposition.

Dans l'image ci-dessus, deux types de connexions en série sont affichés. Pour le premier sur le côté gauche, les inducteurs sont connectés en série par méthode d' aide. Dans cette méthode, le courant traversant les deux inducteurs est dans le même sens. Au fur et à mesure que le courant circule dans la même direction, les flux magnétiques d'auto et d'induction mutuelle finiront par se lier les uns aux autres et s'additionner.

Par conséquent, l'inductance totale peut être calculée en utilisant la formule ci-dessous:

L _éq = L ₁ + L ₂ + 2M

Où, L _eq est l'inductance équivalente totale et M est l'inductance mutuelle.

Pour la bonne image, la connexion d'opposition est affichée. Dans un tel cas, le courant circulant à travers les inducteurs est dans la direction opposée. Par conséquent, l'inductance totale peut être calculée en utilisant la formule ci-dessous, L _éq = L ₁ + L ₂ - 2M

Où, L _eq est l'inductance équivalente totale et M est l'inductance mutuelle.

Inductances en combinaison parallèle

Identique à la combinaison d'inductances en série, la combinaison parallèle de deux inducteurs peut être de deux types, en utilisant la méthode d'aide et en utilisant la méthode d'opposition.

Pour la méthode d'aide, comme on le voit sur l'image de gauche, la convention de points montre clairement que le flux de courant à travers les inducteurs est dans la même direction. Pour calculer l'inductance totale, la formule ci-dessous peut être très utile. Dans un tel cas, le champ électromagnétique auto-induit dans deux bobines permet la force électromotrice induite mutuellement.

L _éq = (L ₁ L ₂ - M ²) / (L ₁ + L ₂ + 2M)

Pour la méthode d'opposition, les inducteurs sont connectés en parallèle avec la direction opposée les uns des autres. Dans un tel cas, l'inductance mutuelle crée une tension qui s'oppose à l'EMF auto-induite. L'inductance équivalente du circuit parallèle peut être calculée en utilisant la formule ci-dessous:

L _éq = (L ₁ L ₂ - M ²) / (L ₁ + L ₂ + 2M)

Applications de l'inductance

L'une des meilleures utilisations des inducteurs couplés est la création de transformateurs. Un transformateur utilise des inducteurs couplés enroulés autour d'un noyau de fer ou de ferrite. Un transformateur idéal a zéro perte et des coefficients de couplage cent pour cent. Outre le transformateur, les inductances couplées sont également utilisées dans les convertisseurs sépic ou flyback. C'est un excellent choix pour isoler l'entrée principale avec la sortie secondaire de l'alimentation en utilisant l' inductance ou les transformateurs couplés.

En dehors de cela, les inductances couplées sont également utilisées pour créer un circuit à accord unique ou double dans un circuit d' émission ou de réception radio.