اتصال سری سلف ها

اتصال سری سلف ها مبحثی هست که در این مقاله به آن میپردازیم.با دنیای الکترونیک همراه باشید.

هنگامی که سلف ها به‌هم متصل شده‌اند و یک جریان الکتریکی مشترک دارند‌،‌سلف ها می‌توانند در‌یک اتصال سری به‌یکدیگر متصل‌شوند.

این اتصال سری سلف ها شبکه های پیچیده تری ایجاد می‌کنند که القا کلی آنها ترکیبی از سلف های منفرد است.

با این حال ، قوانین خاصی برای اتصال سری سلف ها یا موازی وجود دارد و اینها بر این اساس استوار هستند که هیچ القا متقابل یا جفت مغناطیسی بین سلف های منفرد وجود ندارد.

گفته می‌شود که سلف ها در‌”سری”‌به هم متصل می‌شوند وقتی که در یک خط مستقیم ، به انتها منتهی می‌شود.

در‌آموزش مقاومت‌های سری‌دیدیم که‌مقادیر مختلف مقاومتهای‌متصل به‌هم در مجموعه فقط‌”با هم”‌جمع می شوند و این در‌مورد استقرا نیز صادق است.

سلف های سری به سادگی “با هم جمع می شوند” زیرا تعداد چرخش‌های سیم پیچ به طور موثر افزایش می‌یابد.

در نتیجه القایی مدار LT برابر با مجموع القا های فردی جمع شده با هم است.

سلف در مدار سری

جریان‌(I)‌که از طریق سلف اول عبور می‌کند‌، L1 راهی دیگر ندارد جز عبور از سلف دوم و سوم و غیره.

سپس‌، سلف های سری دارای یک جریان مشترک هستند که از طریق آنها جریان می یابد ، به *عنوان مثال:

I_L1 = I_L2 = I_L3 = I_AB …etc

در مثال بالا ، سلفهای L1 ، L2 و L3 به طور سری بین نقاط A و B به هم متصل می شوند.

مجموع افت ولتاژ جداگانه در هر سلف را می توان با استفاده از قانون ولتاژ Kirchoff (KVL) پیدا کرد که V2 + V3 و ما از آموزش های قبلی در مورد القا می دانیم که EMF خود القا شده در یک سلف به صورت زیر ارائه شده است:

بنابراین با در نظر گرفتن مقادیر افت ولتاژ منفرد در هر سلف در مثال ما در بالا ، القا  کل برای ترکیب سری به شرح زیر است:

با تقسیم معادله فوق بر di / dt می توانیم آن را کاهش دهیم تا در محاسبه اندوکتانس کل مدار هنگام اتصال سری سلف ها ، بیان نهایی داده شود و این به صورت زیر است:

سلف ها در معادله سری

L_total = L₁ + L₂ + L₃ + ….. + L_n etc

پس‌از آن می‌توان‌با جمع‌کردن القاهای‌منفرد در اتصال سری سلف ها‌،‌سلف القای کل زنجیره‌ها‌را درست مانند جمع‌کردن مقاومت ها به‌صورت‌سری بررسی کرد.

با این‌حال‌، معادله‌فوق فقط زمانی صادق است که بین دو یا چند سلف القا متقابل یا اتصال مغناطیسی‌”NO”‌وجود داشته باشد.

(آنها به طور مغناطیسی از یکدیگر جدا شده اند).

یک نکته مهم که باید در مورد سلف ها در مدارهای سری بخاطر بسپارید:

اندوکتانس کل‌(LT)‌هر دو یا چند سلف متصل به‌هم در سری همیشه‌بزرگتر از مقدار بزرگترین سلف در زنجیره سری خواهد بود.

مثال شماره 1 اتصال سری سلف ها

سه سلف 10mH ، 40mH و 50mH با هم در یک ترکیب سری و بدون القا  متقابل بین آنها متصل می شوند.

مجموع القا ترکیب سری را محاسبه کنید.

سلف های متصل به هم در سری

وقتی سلف ها به طور سری به هم متصل می شوند تا میدان مغناطیسی یکی با دیگری پیوند یابد ، اثر القا متقابل بسته به مقدار اتصال مغناطیسی ، اندوکتانس کل را افزایش یا کاهش می دهد.

تأثیر این القا متقابل به فاصله جدا از سیم پیچ ها و جهت گیری آنها با یکدیگر بستگی دارد.

سلف های سری متقابل را می توان به عنوان “کمک” یا “مخالفت” با القا کل طبقه بندی کرد.

اگر شار‌مغناطیسی تولید‌شده توسط‌جریان از‌طریق سیم پیچ ها در‌همان‌جهت جریان یابد‌،‌گفته می‌شود که سیم پیچ ها به‌صورت‌تجمعی جفت شده‌اند.

اگر جریان ‌از طریق سیم پیچ ها در جهت مخالف جریان داشته باشد ، گفته می شود که سیم پیچ ها به شکل مختلف جفت شده اند ، در زیر نشان داده شده است.

سلف های تجمعی بهم پیوسته

در حالی که جریان جاری بین نقاط A و D از طریق دو سیم‌پیچ کوپل شده به همان جهت است، معادله بالا برای افت ولتاژ در هر یک از سیم‌پیچ‌ها به علت تاثیر القای متقابل باید تغییر یابد.

اعتماد‌به‌نفس هر یک از سیم‌ پیچ فردی،‌L۱ و L۲ به ترتیب مشابه قبل است،‌اما با افزودن M به سلف متقابل.

سپس کل EMF القایی به سیم پیچهای تجمع یافته بصورت زیر آورده می شود:

در اینجا :

2M نشان دهنده تأثیر سیم پیچ L1 بر L2 و به همین ترتیب سیم پیچ L2 بر L1 است.

با تقسیم معادله فوق بر di / dt می توانیم آن را کاهش دهیم تا در محاسبه اندوکتانس کل مدار وقتی که سلف ها به طور تجمعی متصل می شوند ، بیان نهایی داده شود:

L_total = L ₁ + L ₂ + 2M

اگر یکی از سیم پیچ ها معکوس شود تا جریان مشابهی از هر سیم پیچ عبور کند اما در جهت مخالف باشد ، القا متقابل ، M که بین دو سیم پیچ وجود دارد ، بر روی هر سیم پیچ اثر لغو می کند همانطور که در زیر نشان داده شده است.

سلف های سری به هم پیوسته در شرایط متفاوت

EMF که با‌تأثیر القایی‌متقابل سیم پیچ دو‌به سیم پیچ 1 القا می‌شود‌،‌در مقابل EMF خود سیم در‌سیم پیچ یک‌قرار میگیرد‌.

زیرا اکنون جریان مشابهی از هر سیم پیچ در جهات مخالف عبور می کند.

برای در نظر گرفتن این اثر لغو ، علامت منهای با M هنگامی که میدان مغناطیسی دو سیم پیچ به طور متفاوتی متصل می شوند ، استفاده می شود و به ما معادله نهایی محاسبه اندوکتانس کل مدار را می دهد ، هنگامی که سلف ها به طور متفاوتی متصل می شوند:

L_total = L ₁ + L ₂ – 2M

سپس معادله نهایی برای سلف های اتصال القایی به صورت سری آورده شده است:

مثال شماره 2 سلف ها در سری

دو‌سلف 10 میلی‌آمپر به‌ترتیب در یک‌ترکیب سری به ‌یکدیگر متصل می‌شوند تا میدان‌های مغناطیسی آنها به‌یکدیگر کمک‌کنند تا جفت‌تجمعی حاصل‌شود.

القا متقابل آنها 5mH است. مجموع القا ترکیب سری را محاسبه کنید.

مثال شماره 3 سلف ها در سری

دو سیم پیچ متصل به ترتیب دارای القای خود به ترتیب 20mH و 60mH هستند.

القا  کل ترکیب 100mH بود.

میزان القا  متقابل را که با فرض کمک به یکدیگر در بین دو سیم پیچ وجود دارد ، تعیین کنید.

خلاصه سلف ها در سری

اکنون می دانیم که می توانیم سلف ها را به صورت سری وصل کنیم تا مقدار القایی کل ، LT برابر با مجموع مقادیر منفرد تولید شود ، آنها با هم جمع می شوند ، مشابه اتصال سری مقاومت ها.

با این حال ، هنگام اتصال سری سلف ها ، می توانند تحت تأثیر القا متقابل قرار بگیرند.

سلف های سری متصل به هم بسته به اینکه کوئل ها به صورت تجمعی جفت شده اند (در همان جهت).

یا متفاوت با هم جفت شده اند (در جهت مخالف) به عنوان “کمک” یا “مخالف” القا کل طبقه بندی می‌شوند.

در برنامه آموزشی بعدی درباره‌inductors، خواهیم‌دید که موقعیت کویل‌های متصل به‌یکدیگر در موازی هم بر اندوکتانس کل،‌LT از مدار،‌تاثیر می‌گذارد.