Comment mesurer l'inductance mutuelle entre deux solénoïdes à vis
En tant que fournisseur de solénoïdes à vis, je comprends l'importance de mesurer avec précision l'inductance mutuelle entre deux solénoïdes à vis. L'inductance mutuelle est un paramètre crucial dans de nombreuses applications, telles que les transformateurs, les systèmes de transfert de puissance sans fil et les capteurs électromagnétiques. Dans cet article de blog, je partagerai certaines méthodes et considérations pour mesurer l'inductance mutuelle entre deux solénoïdes à vis.
Comprendre l'inductance mutuelle
Avant de plonger dans les méthodes de mesure, comprenons d'abord ce qu'est l'inductance mutuelle. L'inductance mutuelle est une mesure de la capacité d'un solénoïde à induire une force électromotive (EMF) dans un autre solénoïde en raison d'un courant changeant dans le premier solénoïde. Il est indiqué par le symbole (m) et est mesuré en Henries (H).
L'inductance mutuelle entre deux solénoïdes dépend de plusieurs facteurs, notamment le nombre de virages dans chaque solénoïde, la zone transversale des solénoïdes, la longueur des solénoïdes, la position relative et l'orientation des solénoïdes et la perméabilité magnétique du milieu entourant les solénoïdes.
Méthodes pour mesurer l'inductance mutuelle
1. La méthode du pont d'inductance mutuelle
L'une des méthodes les plus courantes pour mesurer l'inductance mutuelle est la méthode du pont d'inductance mutuelle. Cette méthode utilise un circuit de pont, comme le pont Heaviside - Campbell ou le pont Carey - Foster.
Le principe de base du pont d'inductance mutuelle est d'équilibrer le pont en ajustant les composants connus du circuit de pont jusqu'à ce que la différence de potentiel à travers le détecteur (généralement un galvanomètre ou un détecteur nul) soit nulle. Lorsque le pont est équilibré, l'inductance mutuelle inconnue peut être calculée à partir des valeurs des composants connus du circuit de pont.
Par exemple, dans un pont Heaviside - Campbell, l'inductance mutuelle inconnue (M) peut être liée aux résistances connues (R_1), (R_2), (R_3), et à l'inductance de soi connue (L_3) par l'équation suivante:
[M = \ frac {r_1} {r_2} l_3]
L'avantage de la méthode du pont d'inductance mutuelle est sa grande précision. Cependant, il nécessite un circuit de pont calibré et un ajustement minutieux pour atteindre l'équilibre, ce qui peut être en temps de temps.
2. La méthode de tension - courant
Une autre méthode pour mesurer l'inductance mutuelle est la méthode de tension - courant. Dans cette méthode, un courant sinusoïdal (i_1 (t) = i_ {1m} \ sin (\ omega t)) est appliqué à un solénoïde (le solénoïde primaire), et la tension induite (v_2 (t)) dans l'autre solénoïde (le solénoïde secondaire) est mesurée.
Selon la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique, la tension induite (v_2 (t)) dans le solénoïde secondaire est donnée par:
[V_2 (t) = -m \ frac {di_1 (t)} {dt}]
If (i_1 (t) = i_ {1m} \ sin (\ omega t)), alors (\ frac {di_1 (t)} {dt} = \ omega i_ {1m} \ cos (\ omega t)), et l'amplitude de la tension induite (v_ {2m}) est donnée par:
[V_ {2m} = m \ omega i_ {1m}]
L'inductance mutuelle (m) peut ensuite être calculée comme suit:
[M = \ frac {v_ {2m}} {\ omega i_ {1m}}]
Cette méthode est relativement simple et peut être facilement implémentée à l'aide d'un générateur de fonction pour appliquer le courant sinusoïdal et un oscilloscope pour mesurer la tension induite. Cependant, il peut être affecté par le bruit et la précision des mesures de courant et de tension.
3. La méthode du rapport transformateur
Si les solénoïdes à deux vis sont utilisés dans une configuration de transformateur, de type, l'inductance mutuelle peut également être mesurée à l'aide de la méthode du rapport transformateur. Dans cette méthode, le rapport de virage (n = \ frac {n_2} {n_1}) des deux solénoïdes (où (n_1) est le nombre de virages dans le solénoïde primaire et (n_2) est le nombre de virages dans le solénoïde secondaire) est connu.
La relation entre la tension primaire (V_1), la tension secondaire (V_2), le courant primaire (I_1) et le courant secondaire (I_2) dans un transformateur idéal sont donnés par:
[\ frac {v_2} {v_1} = \ frac {n_2} {n_1} = n] et [\ frac {i_2} {i_1} = \ frac {n_1} {n_2} = \ frac {1} {n}]]
L'inductance mutuelle (m) peut être liée aux inductances de soi (l_1) et (l_2) des solénoïdes primaires et secondaires et le coefficient de couplage (k) par l'équation:
[M = k \ sqrt {l_1l_2}]
Le coefficient de couplage (K) peut être estimé à partir des rapports de tension et de courant mesurés.
Considérations pour mesurer l'inductance mutuelle
1. Position et orientation
La position relative et l'orientation des solénoïdes à deux vis ont un impact significatif sur l'inductance mutuelle. L'inductance mutuelle est maximale lorsque les axes des deux solénoïdes sont alignés et minimum lorsque les axes sont perpendiculaires. Par conséquent, il est important de contrôler soigneusement la position et l'orientation des solénoïdes pendant la mesure.
2. Boundage magnétique
Les champs magnétiques externes peuvent interférer avec la mesure de l'inductance mutuelle. Pour réduire l'influence des champs magnétiques externes, le blindage magnétique peut être utilisé. Les matériaux de blindage magnétique, tels que Mu - métal, peuvent être utilisés pour entourer les solénoïdes et bloquer les champs magnétiques externes.
3. Dépendance en fréquence
L'inductance mutuelle peut être dépendante de la fréquence, en particulier à des fréquences élevées. Cela est dû à des facteurs tels que l'effet cutané, les courants de Foucault et les propriétés magnétiques dépendantes de la fréquence du matériau central (si les solénoïdes ont un noyau). Par conséquent, il est important de spécifier la fréquence à laquelle l'inductance mutuelle est mesurée.
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Références
- Hayt, WH et Kemmerly, JE (2001). Analyse du circuit d'ingénierie. McGraw - Hill.
- Grover, FW (1946). Calculs d'inductance: formules de travail et tableaux. Publications de Douvres.
- Chen, WK (éd.). (1986). Le manuel des circuits et filtres. CRC Press.