Zagadnienia dotyczące cewek sprzężonych magnetycznie często sprawiają duży problem dla osób uczących się teorii obwodów elektrycznych. W tym artykule postaram się nieco rozjaśnić ten temat i pokażę, w jaki sposób można dokonać eliminacji sprzężeń magnetycznych.

Znak indukcyjności wzajemnej

Znak indukcyjności wzajemnej uzwojeń zależy nie tylko od samej geometrii obwodu magnetycznego, ale również od wyboru kierunku strzałek prądów na zaciskach indukcyjności.

Geometrycznie możemy wyróżnić dwa typy uzwojeń: Cewki nawinięte zgodnie lub przeciwnie.

różne nawinięcia cewek indukcyjnych
Schemat uzwojenia cewek nawiniętych zgodnie lub przeciwnie.

W przypadku cewek nawiniętych zgodnie prądy wpływające do tych samych zacisków (np. lewych) będą powodować powstanie zgodnego strumienia magnetycznego. Kierunki strumieni magnetycznych w przypadku nawinięcia przeciwnego będą przeciwne.

Niezależnie od wzajemnego kierunku nawinięcia uzwojeń, znak indukcyjności wzajemnej M, może być dodatni lub ujemny. Wszystkie cztery możliwe przypadki zostały zilustrowane poniżej.

cewki indukcyjne nawinięte zgodnie
cewki indukcyjne nawinięte przeciwnie

Jak widać, znak indukcyjności wzajemnej zależy od wyboru kierunku strzałek prądów. Z tego powodu przyjęło się oznaczać zaciski, dla których zgodne prądy (oba prądy wpływają do tych zacisków lub oba prądy wypływają z tych zacisków) odpowiadają dodatniemu znakowi indukcyjności wzajemnej. Takie zaciski nazywamy zaciskami jednoimiennymi.

Zaciski jednoimienne

Zaciskami jednoimiennymi dwóch różnych uzwojeń sprzężonych magnetycznie nazywamy parę zacisków, która spełnia następujący warunek: Stałe prądy jednocześnie wpływające lub wypływające z zacisków powodują powstanie zgodnych strumieni magnetycznych.

Poniżej znajduje się zdjęcie filtru EMC z zaznaczonymi zaciskami jednoimiennymi. Stosując regułę prawej dłoni, można sprawdzić, że w rzeczy samej stałe prądy wpływające do przewodów oznaczonych kropkami, powodują powstanie pola magnetycznego rotującego zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

cewki sprzężone filtr EMC
Umiejscowienie zacisków jednoimiennych w filtrze EMC.

Eliminacja sprzężeń magnetycznych

Sprzężenia magnetyczne, przy analizie obwodów prądu zmiennego, zwykle eliminuje się na samym początku.

W teorii obwodów sprzężenie magnetyczne modelowane jest za pomocą źródła napięciowego sterowanego prądem. Jednakże istnieje kilka szczególnych przypadków, w których nie musimy stosować takiego podejścia. Dwa z nich znajdują się na poniższej ilustracji.

Trójniki z cewek sprzężonych magnetycznie.
Trójniki ze sprzężeniami magnetycznymi między indukcyjnościami.

Zauważ, że każdy z powyższych układów tworzy trójnik (posiada trzy zaciski). Dla trójnika znajdującego się po lewej stronie można znaleźć równoważny trójnik pozbawiony sprzężeń magnetycznych. Należy jednak pamiętać, że prąd zacisku pierwszego i drugiego muszą być oznaczone zgodnie (oba muszą wpływać lub wypływać z zacisków).

Eliminacja sprzężenia cewek połączonych zaciskami jednoimiennymi.
Eliminacja jednoimiennych sprzężeń magnetycznych.

Podobnie w przypadku trójnika znajdującego się po prawej stronie możemy znaleźć równoważny trójnik pozbawiony sprzężeń magnetycznych. W tym wypadku prąd zacisku pierwszego i drugiego muszą być oznaczone przeciwnie (jeden musi wpływać a drugi wypływać z zacisków).

Eliminacja sprzężenia cewek połączonych zaciskami różnoimiennymi.
Eliminacja różnoimiennych sprzężeń magnetycznych.

ZOBACZ RÓWNIEŻ


0 Komentarzy

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *