6. Індуктивність. Самоіндукція

Рис. 7 Магнітні силові лінії навколо провідника під час проходження через нього електричного струму

Під час проходження електричного струму по замкненому контуру в напрямку, що вказаний стрілкою на рис. 7 (знизу), навколо провідника утворюються магнітні силові лінії, що позначені пунктиром. Для утворення більш потужного магнітного поля використовують один провідник, який має декілька витків (котушка індуктивності). Якщо струм протікає через котушку, як показано на рис. 7 (зверху), магнітні силові лінії, що утворюються кожним витком додаються, а торці котушки стають «північним» (N) та «південним» (S) магнітними полюсами. Напрямок магнітних силових ліній в котушці показано на рисунку суцільними лініями. Чим більшу кількість витків буде мати котушка, тим сильнішим буде магнітне поле. Для посилення магнітного поля, всередину котушки встановлюють залізне осердя. Котушка індуктивності разам з залізним осердям має назву «електромагніт». Час, який необхідний для утворення магнітного поля навколо котушки, залежить від величини струму, що проходить крізь неї, та індуктивних властивостей котушки.

Явище самоіндукції виникає під час розривання кола живлення котушки індуктивності. Під час розривання кола живлення магнітне поле, яке утворилося навколо витків котушки починає швидко зникати. При зникненні магнітного поля в витках котушки наводиться електро-рушийна сила (ЕРС) самоіндукції (але зворотної полярності), що супроводжується різким короткочасним зростанням величини напруги в ланцюгу. Явище самоіндукції, в залежності від ситуації може бути як корисним, так й шкідливим. Корисний ефект самоіндукції використовується в системах запалювання з накопиченням енергії в індуктивності. В момент розривання кола в первинній обмотці котушки запалювання, в вторинній обмотці виникає ЕРС самоіндукції до 50 кВт, яка подається на електроди свічки запалювання й використовується для запалювання робочої суміші в камері згоряння двигунів. В більшості випадків це явище приводе до обгоряння контактів перемикачів та реле.

Для вивчення процесів зміни напруги в котушці індуктивності під час замикання та розмикання кола її живлення можливо скористатись USB-осцилографом.

1 – точка приєднання пробника осцилографічного щупа

2 – точка приєднання чорного затискача типу «крокодил» осцилографічного щупа;

Рис. 8 Схема для перевірки самоіндукції в котушці індуктивності

Джерело живлення підключається до виводів обмотки котушки (рис. 8) через вимикач (полярність значення не має). Одночасно до контактних кілець приєднуються елементи осцилографічного щупа : пробник – до «-» джерела живлення, чорний затискач – до «+» (при зміні полярності підключення сутність процесу не зміниться, але пік осцилограми буде спрямований у негативну площину екрану осцилографу). Сам осцилографічний щуп приєднати з 5-тим входом USB Autoscope ІІ.

У вікні програми необхідно вибрати «Управление → Загрузить настройки пользователя → Ignition → Ignition Primari». Включить запис сигналу. Запис вмикається (вимикається) за допомогою опції меню «Управление/Запись» або відповідною кнопкою панелі інструментів . Три рази послідовно натиснути та відпустити кнопку вимикача та вимкнути запис. На екрані осцилографу буде відображатися характер зміни величини напруги в обмотці ротора в процесі дослідження (рис. 9).

1-момент натискання кнопки вимикача (подача напруги на обмотку);

2-величина напруги, яка проходить через обмотку ротора;

3-момент відпускання кнопки вимикача (припинення подачі напруги на обмотку);

4-максимальна величина ЕРС самоіндукції

Рис. 9 Осцилограма зміни напруги в обмотці ротора

Аналіз записаного сигналу

6.1 Напруга джерела живлення, В. Це напруга, яка утворюється в обмотці після замикання контактів вимикача. Для її визначення необхідно скористатися маркерами «А» та «В» на осцилограмі. Для цього маркер «В» встановлюється на нульову горизонтальну лінію, яка відповідає величині напруги при вимкненому вимикачі, а маркер «А» - на величину значення напруги в момент, коли вимикач увімкнений. У віконечку каналу 1 буде визначено величину напруги, яку визначає маркер «А» та різницю «А-В», яка й визначає напругу джерела живлення.

6.2 Максимальне значення ЕРС самоіндукції, В. Це максимальна напруга, яка утворюється в обмотці після розмикання контактів вимикача. Визначається аналогічно напрузі джерела живлення.

6.3 Час процесу самоіндукції, с. Це час між початком розмикання контактів вимикача та закінченням процесу наведення ЕРС самоіндукції в обмотці. Щоб визначити час процесу необхідно встановити маркер «А» на ділянку осцилограми, яка відповідає моменту розмикання контактів, а маркер «В» - на ділянку, яка відповідає закінченню процесу наведення ЕРС самоіндукції. Числове значення розвертки зазначено на лівої панелі екрану внизу

Таблиця 2 Аналіз процесу самоіндукції в обмотці ротора

	1 спроба	2 спроба	3 спроба
Напруга джерела живлення, В
Максимальне значення ЕРС самоіндукції, В
Час процесу самоіндукції, с