Hoved teknologi

Induksjonsspoleelektronikk

Induksjonsspoleelektronikk
Induksjonsspoleelektronikk
Anonim

Induksjonsspole, en elektrisk enhet for å produsere en periodisk kilde til høyspenning. En induksjonsspole består av en sentral sylindrisk kjerne av mykt jern som er viklet to isolerte spoler: en indre eller primær spole, som har relativt få svinger kobbertråd, og en omliggende sekundærspole, som har et stort antall svinger med tynnere kobbertråd. En avbryter brukes til automatisk å lage og bryte strømmen i primærspolen. Denne strømmen magnetiserer jernkjernen og produserer et stort magnetfelt i hele induksjonsspolen.

Prinsippet for drift av induksjonsspolen ble gitt i 1831 av Michael Faraday. Faradays induksjonslov viste at hvis magnetfeltet gjennom en spole blir endret, induseres en elektromotorisk kraft hvis verdi avhenger av tidsraten for endring av magnetfelt gjennom spolen. Denne induserte elektromotoriske kraften er alltid, etter Lenz lov, i en slik retning at den motarbeider endringen i magnetfeltet.

Når en strøm i primærspolen startes opprettes induserte elektromotoriske krefter i både primær- og sekundærspolene. Den motsatte elektromotoriske kraften i primærspolen får strømmen til å stige gradvis til sin maksimale verdi. Når strømmen starter, er tidsforandringshastigheten for magnetfeltet og den induserte spenningen i den sekundære spolen således relativt liten. På den annen side, når primærstrømmen blir avbrutt, reduseres magnetfeltet raskt og det produseres en relativt stor spenning i sekundærspolen. Denne spenningen, som kan nå flere titusenvis av volt, varer bare i veldig kort tid der magnetfeltet endrer seg. Dermed produserer en induksjonsspole en stor spenning som varer i kort tid og en liten revers spenning som varer mye lengre tid. Hyppigheten av disse endringene bestemmes av avbryterens frekvens.

Etter Faradays oppdagelse ble det gjort mange forbedringer på induksjonsspolen. I 1853 plasserte den franske fysikeren Armand-Hippolyte-Louis Fizeau en kondensator over avbryteren, og brøt dermed den primære strømmen mye raskere. Metoder for vikling av sekundærspolen ble kraftig forbedret av Heinrich Daniel Ruhmkorff (1851) i Paris, av Alfred Apps i London, og av Friedrich Klingelfuss i Basel, som var i stand til å oppnå gnister i luften på omtrent 150 cm (59 tommer). Det er forskjellige slags avbrytere. For de små induksjonsspolene er en mekanisk en festet til spolen, mens de større spolene bruker en separat innretning, for eksempel en kvikksølvstråle-avbryter eller den elektrolytiske avbryteren oppfunnet av Arthur Wehnelt i 1899.

Induksjonsspolene ble brukt for å tilveiebringe høyspenningen for elektriske utladninger i gasser ved lavt trykk og som sådan var medvirkende til oppdagelsen av katodestråler og røntgenstråler på begynnelsen av 1900-tallet. En annen form for induksjonsspole er Tesla-spolen, som genererer høye spenninger ved høye frekvenser. De større induksjonsspolene brukt med røntgenrør ble fortrengt av transformator-likeretteren som en spenningskilde. I det 21. århundre forble de mindre induksjonsspolene i utbredt bruk som en viktig komponent i tenningssystemene til bensinmotorer.