Электрические параметры катушки индуктивности

Основным параметр катушки является ее индуктивность.

Индуктивность имеет следующий физический смысл – это коэффициент пропорциональности между током, протекающим в замкнутом контуре и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, охваченною этим контуром.

Ф = LI,

где Ф – магнитный поток, I – ток, протекающий в контуре, L – индуктивность.

Рисунок 4.5 – К понятию индуктивности

Очевидно, что индуктивность определяется параметрами витка (размеры, форма), а для катушки индуктивности еще и числом виткови магнитными свойствами (зависят от наличия ферромагнитного сердечника).

Индуктивность катушки:

,

где μμ₀ – абсолютная магнитная проницаемость среды, окружающей катушку, n – количество витков катушки, l и S – геометрические размеры катушки, длина и площадь витка соответственно.

Единицей измерения индуктивности является Генри (Гн).

Индуктивность катушки и частота протекающего через нее тока определяют ее индуктивное сопротивление:

X_L= ωL,

где ω = 2πf – циклическая частота напряжения источника питания катушки.

Потокосцепление магнитного потока с витками катушки определяется выражением:

или

где L – индуктивность катушки, n – количество витков.

От этого параметра зависит э.д.с. самоиндукции катушки. В соответствие с законом электромагнитной индукции в каждом витке катушки будет индуцироваться э.д.с., а на выводах катушки будет действовать суммарная э.д.с.:

,

- э.д.с. самоиндукции. Согласно правилу Ленца эта э.д.с. направлена встречно напряжению приложенному к катушке от внешнего источника, что приведет к существенному снижению тока катушки. Это явление объясняет наличие у катушки индуктивного сопротивления X_L, которое катушка оказывает протекающему через нее переменному току.

Помимо индуктивного сопротивления катушка обладает активным сопротивлением, зависящим от длины и площади сечения медного провода из которого выполнены витки катушки.

R = ,

Где ρ – удельное сопротивление материала провода, l – длина провода, s – площадь поперечного сечения.

Рисунок 4.6 – Катушка индуктивности как простейший вихретоковый преобразователь

В некоторых случаях приходится учитывать собственную емкость катушки. Этот параметр, как правило, имеет малую величину и зависит от емкости между витками катушки, витками и сердечником, витками и объектом контроля и т.п.

X_с = ,

где С – суммарная емкость катушки.

Полное сопротивление катушки определяется с учетом всех типов ее сопротивлеия:

Z = .

Катушка индуктивности является простейшим вихретоковым преобразователем и изменение параметров объекта контроля приводит в конечном итоге к изменению электрических параметров катушки (сопротивления) и как следствие изменению тока, который отслеживается измерительной схемой дефектоскопа. Такие преобразователи получили название – параметрические.

Однако на работу таких преобразователей существенное влияние оказывают внешние факторы, например температура. Изменение температуры оказывает значимое влияние на активное сопротивление катушки, что ведет к изменению тока, не связанному с влиянием параметров объекта контроля. Это является недостатком таких преобразователей.