Калькулятор последовательных катушек

Рассчитайте эквивалентную индуктивность и магнитную энергию трех последовательно соединенных катушек.

Последовательная цепь катушек
Введите индуктивности трех несвязанных катушек и общий ток последовательной цепи.

О последовательном соединении катушек

Для идеальных катушек без магнитной связи, соединенных последовательно, эквивалентная индуктивность равна сумме отдельных индуктивностей. Через каждый компонент протекает одинаковый ток, поскольку путь для тока только один. На каждой катушке возникает напряжение, пропорциональное ее индуктивности и скорости изменения тока, а сумма этих напряжений равна напряжению источника. Поэтому три катушки на 10, 20 и 30 миллигенри в идеальной модели ведут себя как одна катушка на 60 миллигенри. Калькулятор также определяет общую магнитную энергию по формуле E = 1/2 L общая I в квадрате. Поскольку ток во всех последовательно соединенных катушках одинаков, сумма энергий отдельных катушек точно совпадает с результатом расчета по эквивалентной индуктивности. Это полезная проверка при анализе накопления энергии в фильтрах, электромагнитах, преобразовательных каскадах и импульсных цепях. Ток входит в формулу в квадрате, поэтому даже умеренное его увеличение может привести к гораздо большему росту запасенной энергии. Последовательное соединение часто применяют, когда требуемая индуктивность недоступна в виде одного стандартного компонента или когда нужно распределить напряжение и нагрев между несколькими катушками. Сопротивления обмоток также складываются, хотя этот идеальный калькулятор сопротивление не учитывает. В цепи переменного тока общее индуктивное сопротивление можно найти, подставив эквивалентную индуктивность в XL = 2 pi f L. Ток затем зависит от этого реактивного сопротивления и всех остальных импедансов цепи. Простое суммирование предполагает отсутствие взаимной магнитной связи. Катушки, расположенные близко друг к другу или намотанные на общий сердечник, могут усиливать или ослаблять действие друг друга в зависимости от ориентации. Тогда эквивалентная индуктивность содержит слагаемые взаимной индуктивности и может быть больше или меньше арифметической суммы. Допуски компонентов, насыщение сердечника, паразитная емкость и сопротивление обмоток также влияют на реальное поведение. Проверяйте допустимые напряжения и изоляцию: приложенное напряжение делится между катушками согласно их импедансам, а не обязательно поровну. Введите индуктивности в генри, а общий мгновенный или пиковый ток в амперах. Для расчета максимальной запасенной энергии используйте пиковый ток. Результат относится к идеальной линейной магнитной системе, поэтому при оценке реальных компонентов обращайтесь к их характеристикам тока насыщения. При насыщении обмотки индуктивность падает, и рассчитанное распределение энергии перестает быть точным. В рамках этих допущений сложение индуктивностей дает прямую и понятную оценку для обучения и предварительного проектирования цепей.

Примеры

Исходные данныеРезультаты расчета
10, 20, 30 mH при 2 AВсего 60 mH и 0.12 J
Три катушки по 0.5 H при 3 AВсего 1.5 H и 6.75 J
0.1, 0.2, 0.7 H при 1 AВсего 1 H и 0.5 J

Как пользоваться калькулятором

  1. Введите все три индуктивности в генри.
  2. Введите ток последовательной цепи.
  3. Нажмите «Рассчитать», чтобы сложить индуктивности и найти запасенную энергию.
  4. Сравните ток с номинальным током насыщения каждой катушки.

Частые вопросы

Как складываются индуктивности при последовательном соединении?

Индуктивности идеальных несвязанных катушек складываются напрямую. Поэтому катушки на 1 H и 2 H дают в сумме 3 H.

Одинаков ли ток через все последовательные катушки?

Да, через каждый элемент единственного последовательного пути течет один и тот же ток. Напряжения на катушках могут различаться в зависимости от их импеданса.

Как рассчитывается общая запасенная энергия?

Умножьте половину эквивалентной индуктивности на квадрат тока. Это равно сумме энергий, запасенных в отдельных катушках.

Меняет ли магнитная связь общую индуктивность?

Да. Для связанных катушек учитываются слагаемые взаимной индуктивности, знак которых зависит от направления обмоток, поэтому простое сложение может быть неприменимо.

Складываются ли сопротивления обмоток?

Да, при последовательном соединении они складываются так же, как обычные резисторы. Калькулятор рассматривает идеальную индуктивность и магнитную энергию, а не потери.