14.5. Inductoare în paralel


Se spune că inductoarele sunt conectate împreună în paralel când ambele terminale sunt, respectiv, conectate la fiecare terminal al celuilalt inductor.

Căderea de tensiune pe toate inductoarele în paralel va fi aceeași. Atunci, inductoarele în paralel au o tensiune comună pe ele și în exemplul nostru de mai jos tensiunea pe inductoare este dată de:

VL1 = VL2 = VL3 = VAB ... etc

In circuitul următor, inductoarele L1, L2 și L3 sunt toate conectate împreună în paralel între două puncte A și B.

Circuit cu inductoare în paralel

Suma curenților individuali care curg prin fiecare inductor poate fi găsită folosind Legea curenților a lui Kirchoff (KCL) unde IT = I1 + I2 + I3 și știm că emf auto-indusă pe un inductor este dată de: V = L di/dt.

Atunci, luând valorile curenților individuali care curg prin fiecare inductor, în circuitul nostru de mai sus, și înlocuind curentul i cu i1 + i2 + i3, tensiunea pe combinația paralelă este dată de:

Prin înlocuirea di/dt în ecuația de mai sus cu v/L ne dă:

O putem reduce pentru a da o expresie finală pentru calcularea inductanței totale a unui circuit, atunci când se conectează inductoarele în paralel, și aceasta este dată de:

Ecuația inductoarelor paralele

Aici, la fel ca și calculele pentru rezistoarele paralele, valoarea inversă (1/Ln) a inductanțelor individuale sunt adunate împreună în locul inductanțelor. Dar din nou, ca și în cazul inductanțelor conectate în serie, ecuația de mai sus este valabilă doar atunci când NU există o inductanță reciprocă sau o cuplare magnetică între două sau mai multe inductoare (ele sunt izolate magnetic între ele). Atunci când există o cuplare între bobine, inductanța totală este, de asemenea, afectată de cantitatea de cuplare.

Această metodă de calcul poate fi utilizată pentru calcularea oricărui număr de inductanțe individuale conectate împreună într-o singură rețea paralelă. Dacă totuși, există doar două inductoare individuale în paralel, atunci o formulă mult mai simplă și mai rapidă poate fi folosită pentru a găsi valoarea totală a inductanței, și aceasta este:

De reținut despre inductoarele în circuite paralele, inductanța totală (LT) a oricărei alte două sau mai multe inductoare conectate împreună în paralel va fi întotdeauna mai mică decât valoarea celei mai mici inductanțe din lanțul paralel.

Inductoare în paralel. Exemplul nr. 1

Trei inductoare de 60 mH, 120 mH și respectiv 75 mH sunt conectate împreună într-o combinație paralelă, fără o inductanță reciprocă între ele. Se calculează valoarea totală a inductanței combinației paralele în milihenri.

Inductoare în paralel cuplate mutual

Când inductoarele sunt conectate împreună în paralel, astfel încât câmpul magnetic al unuia se leagă cu celălalt, efectul inductanței mutuale fie mărește, fie scade inductanța totală în funcție de cantitatea de cuplare magnetică care există între bobine. Efectul acestei inductanțe mutuale depinde de distanța dintre bobine și orientarea lor reciprocă.

Inductoarele conectate în paralel pot fi clasificate ca "ajutând" sau "opunând" la inductanța totală, cu bobinele conectate ajutând crescând inductanța echivalentă totală și bobinele paralele opuse scăzând inductanța echivalentă totală în comparație cu bobinele care au inductanță mutuală zero.

Bobinele paralele cuplate mutual pot fi prezentate conectate într-o configurație ajutând sau opuse prin utilizarea punctelor de polaritate sau a markerilor de polaritate așa cum se arată mai jos.

Inductoare paralele cu același sens

Tensiunea pe cele două inductoare paralele cu același sens trebuie să fie egală, deoarece acestea sunt în paralel, astfel încât cei doi curenți i1 și i2 trebuie să varieze astfel încât tensiunea pe ele să rămână aceeași. Atunci, inductanța totală LT pentru două inductoare paralele, este dată de:

unde: 2M reprezintă influența bobinei L1 asupra L2 și, de asemenea, bobina L2 asupra L1.

Dacă cele două inductanțele sunt egale și cuplajul magnetic este perfect, cum ar fi într-un circuit toroidal, atunci inductanța echivalentă a celor două inductoare în paralel este L deoarece LT = L1 = L2 = M. Dar, dacă inductanța mutuală dintre ele este zero, inductanța echivalentă ar fi L÷ 2 la fel ca la două inductoare autoinduse în paralel.

Dacă una dintre cele două bobine a fost inversată în raport cu cealaltă, am avea atunci două inductoare paralele opuse și inductanța reciprocă M care există între cele două bobine va avea un efect de anulare asupra fiecărei bobine în loc de un efect de adunare, așa cum este arătat mai jos.

Inductoare paralele opuse

Atunci, inductanța totală LT pentru două inductoare opuse paralele este dată de:

De data aceasta, dacă cele două inductanțe sunt egale în valoare și cuplarea magnetică este perfectă între ele, inductanța echivalentă, precum și emf indusă în inductoare va fi zero, deoarece cele două inductoare se anulează reciproc.

Acest lucru se datorează faptului că, deoarece cei doi curenți i1 și i2 curg prin fiecare inductor, la rândul său fluxul mutual total generat între ele este zero, deoarece cele două fluxuri produse prin fiecare inductor sunt egale în magnitudine, dar în direcții opuse. Atunci, cele două bobine devin efectiv un scurtcircuit pentru fluxul de curent în circuit, astfel încât inductanța echivalentă LT devine egală cu (L ± M) ÷ 2.

Inductoare în paralel. Exemplul nr. 2

Două inductoare ale căror auto-inductanțe sunt de 75 mH și respectiv 55 mH sunt conectate împreună, în paralel, în același sens. Inductanța lor mutuală este dată de 22,5 mH. Calculați inductanța totală a combinației paralele.

Inductoare în paralel. Exemplul nr. 3

Calculați inductanța echivalentă a următorului circuit inductiv.

Calculați prima ramificație de inductor LA, (Inductor L5 în paralel cu inductoarele L6 și L7)

Calculați a doua ramură de inductor LB (Inductor L3 în paralel cu inductoarele L4 și LA)

Calculați inductanța circuitului echivalent LEQ, (Inductor L1 în paralel cu inductorii L2 și LB)

Atunci, inductanța echivalentă pentru circuitul de mai sus a fost găsită de: 15 mH.

Rezumat Inductoare în paralel

Ca și la rezistor, inductoarele conectate împreună în paralel au aceeași tensiune V pe ele. De asemenea, conectarea împreună a inductoarelor în paralel scade inductanța efectivă a circuitului cu inductanța echivalentă a "N" inductoare conectate în paralel, fiind inversa sumei inverselor inductanțelor individuale.

La fel ca în cazul inductoarelor conectate în serie, inductoarele conectate mutual în paralel sunt clasificate ca "ajutând" sau "opunând" aceasta inductanței totale depinzând de faptul dacă bobinele sunt cuplate cumulativ (în aceeași direcție) sau cuplate diferențial (în direcția opusă).

Până acum am examinat inductorul ca o componentă pasivă pură sau ideală. În următorul tutorial despre Inductoare, ne vom uita la inductoare neideale care au bobine rezistive în lumea reală, care produc circuitul echivalent al unui inductor în serie cu o rezistență și examinează constanta de timp a unui astfel de circuit.