Индуктивная связь это: индуктивная связь | Перевод индуктивная связь?

Индуктивная связь (индуктивная наводка помехи) – В помощь студентам БНТУ – курсовые, рефераты, лабораторные !

Индуктивная связь (индуктивная наводка помехи)

Если измерительная система или ее входная цепь находятся в переменном магнитном поле, то во входной цепи наводится напряжение помехи. Обычно переменное магнитное поле возбуждается переменными токами, текущими по посторонним проводам или движущимися намагниченными узлами механизмов.

То же самое будет и в постоянном магнитном поле, если входные цепи средства измерения будут вибрировать или двигаться.

Условно это можно изобразить в виде следующей схемы:

Найдем паразитное напряжение, которое наводится в цепи средства измерения:

. Пусть S – площадь, охватываемая измерительной цепью. Ранее было показано, что поток вектора магнитной индукции . По закону э-м индукции Фарадея имеем – при переменном внешнем поле, или – при вибрации проводников в постоянном магнитном поле.

Сравним полезный сигнал в СИ

с величиной наводимого паразитного сигнала . Нетрудно видеть, что  индуктивную наводку нельзя уменьшить путем изменения сопротивления объекта  и средства измерения  zi и z0, т.к. полезный сигнал зависит от этих сопротивлений так же.

Однако из полученных формул следует, что наводимое напряжение можно свести к минимуму следующими способами:

• уменьшением напряженности магнитного поля B путем удаления СИ от источника магнитного поля или путем экранирования;
• уменьшением потока магнитной индукции за счет изменения пространственной ориентации СИ, располагая измерительную цепь так, чтобы вектор магнитной индукции магнитного поля был параллелен плоскости измерительной цепи. В этом случае cosα≈0, и поток Ф сводится к минимуму;
• минимизированием площади, охватываемой входной цепью средства измерения (например скручиванием проводов), тогда S≈0 и Ф≈0 .

Экранирование проводников от магнитных полей

Особенности проводящего экрана без тока

Рассмотрим возможность экранирования проводника, помещенного в проводящий экран, от внешнего магнитного поля.

Показанную выше связь сигнальной цепи (в данном случае проводник 2) и источника шума (в данном случае ток

в проводнике 1) в виде внешнего магнитного поля, формально можно изобразить также в виде связи через коэффициент взаимной индукции М (см. рис. 2.8, где и ).

Если теперь проводник 2 поместить в незаземленный немагнитный экран, схема станет такой, как показано на фиг. 2.9, где М1Э –коэффициент взаимной индукции проводника 1 и экрана. Поскольку через экран ток не течет (он представляет собой отрезок проводника с изолированными концами), он не влияет на конфигурацию или магнитные свойства пространства между цепями 1 и 2, т.е. экран не оказывает влияния и на напряжение, наведенное на проводник 2.

Однако, вследствие прохождения в проводнике 1 тока, на экран наводится напряжение

. Заземление одного из концов экрана не меняет дела. Таким образом, можно сделать вывод, что помещение проводника в изолированный экран или экран, заземленный с одного конца, не влияет на величину напряжения, наводимого на этот проводник внешним магнитным полем.

Особенности проводящего экрана с током

Определим величину магнитной связи между экраном в виде проводящей трубки и помещенным в нее проводником. Будем считать, что токи в центральном проводнике и в экране распределены равномерно по их поперечным сечениям. Магнитные поля, создаваемые токами, подчиняются уравнению Максвелла в интегральной форме

, которое читается так: циркуляция вектора по замкнутому контуру равна току, протекающему через этот контур. В диэлектриках и немагнитных проводниках вектор индукции магнитного поля (который только и имеет физический смысл) связан с вектором равенством (вектор имеет вспомогательное значение, помогающее в расчетах).

Если в обоих проводниках текут одинаковые, но противоположно направленные токи и имеет место полная осевая симметрия, то картина распределения магнитного поля в пространстве будет иметь вид, показанный на рис. Здесь r1- радиус внутреннего проводника, r2 и r3 – внутренний и внешний радиусы цилиндрического экрана. Отсюда видно, что внутри экрана (r<r2) существует только магнитное поле тока центрального проводника. Вне экрана (r>r3) магнитное поле полностью отсутствует, поскольку в каждой точке пространства магнитные поля экрана и проводника равны и направлены взаимно противоположно. Последний результат очевиден, поскольку, в соответствии с формулой Максвелла, полный ток, протекающий через любой замкнутый контур, охватывающий наружную поверхность экрана, равный сумме тока в экране и тока в центральном проводнике, равен нулю.

Отсюда следуют важные выводы. Во – первых, можно считать, что проводящий экран полностью экранирует внешнее пространство от магнитного поля тока, протекающего в центральном проводнике.

Во – вторых, можно показать, что коэффициент взаимной индукции М между экраном и центральным проводником равен собственной индуктивности экрана: M=LЭ. Действительно, магнитное поле тока экрана существует только вне экрана, и поток Ф вектора магнитной индукции

, сцепленного с экраном и образованного магнитным полем центрального проводника и экрана, формально можно записать в виде . Так как и, ввиду того, что вне экрана и поэтому, получим искомый результат. Справедливость данного равенства зависит только от того, действительно ли токи экрана и центрального проводника равны между собой и создают осесимметричную картину.

Магнитная связь между экрана с током и заключенным в него проводником

Вычислим напряжение, наводимое на центральный проводник вследствие прохождения по экрану тока Iэ и наличия индуктивной связи между экраном и проводником. Это напряжение будем рассматривать как напряжение шума (Uш). Будем считать, что ток в проводнике отсутствует (цепь не замкнута), т.е. условие

не выполняется.

Предположим, что ток экрана создается напряжением UЭ, наведенным от какой-то другой цепи. На фиг. 2.12 показана схема, которую при этом следует рассматривать. Здесь Lэ и Rэ – здесь индуктивность и сопротивление экрана. Считая, что ток меняется по гармоническому закону, имеем

. Ток Iэ определяется выражением . Так как LЭ=М, то . График, соответствующий этому уравнению, показан на фиг. 2.13. Частота для этой кривой определяется как частота среза экрана ωср, так что .

Напряжение шумов, наводимых на центральный проводник на постоянном токе (ω=0) равно нулю и увеличивается почти до Uэ на частоте ω=5ωср.

Следовательно, магнитная связь цилиндрического экрана и проводника, расположенного внутри него, растет с увеличением частоты изменения магнитного поля. При частоте, меньшей частоты среза (ω<ωср), считается, что эта связь практически отсутствует.

Считается также, что наводимое на центральный проводник напряжение на частотах, более чем в пять раз превышающих частоту среза экрана, равно напряжению экрана. Отметим также, что частота среза экрана пропорциональна сопротивлению Rэ экрана.

Использование проводящего экрана с током в качестве сигнального проводника

Лучший способ защиты сигнальной цепи от магнитных полей – уменьшение площади его контура. Площадь, представляющая интерес в этом плане, – это общая площадь, охваченная током, проходящим в сигнальной цепи. Контур берется по току, идущему и возвращающемуся к источнику. Однако, очень часто ток возвращается по пути, не предусмотренному разработчиком, и площадь контура при этом изменяется по сравнению с ожидаемой.

Если проводник разместить в немагнитном экране, так, чтобы обратный сигнальный ток проходил по экрану, контур полного тока будет охватывать меньшую площадь, и потому экран может обеспечить защиту от внешних магнитных полей. Эта защита, обусловлена уменьшением площади контура, а не магнитными экранирующими свойствами экрана.

Площадь, охваченная током, – это прямоугольник между проводником и шасси заземления. При отсутствии экрана площадь контура велика, и влияние внешнего магнитного поля максимально. При экране, заземленном с обеих сторон, площадь контура существенно уменьшается, и тем самым до некоторой степени обеспечивается магнитная защита. В случае, когда прямой и обратный токи равны, защита максимальна. При экране, заземленном с одного конца, площадь контура почти не уменьшается.

При использовании экрана в качестве второго сигнального проводника нужно иметь в виду следующее:

• подавление влияния внешнего магнитного поля происходит лишь тогда, когда частота наводки превышает частоту среза экрана более чем в пять раз. В этом случае напряжения, наводимые на оба проводника, равны и полностью компенсируют друг друга;
• на низких частотах (ω<5ωср) обеспечить равенство прямого и обратного токов нельзя, и эффективность защиты мала.

Таким образом, для получения максимальной защиты на низких частотах (ω<5ωср) экран не должен служить одним из сигнальных проводников, и один конец цепи необходимо изолировать от земли, чтобы избежать наводки на нем токов от посторонних источников. В этом случае экран обеспечивает эффективную защиту проводника только от внешнего электрического поля.

Следует иметь ввиду, что на низких частотах даже, если экран заземляется на одном конце, через него все же могут протекать токи шумов из-за емкостной связи с землей (см. рис.).

Проводящий экран, заземленный с обоих концов, может обеспечить некоторую защиту от внешнего магнитного поля на частотах ω>5ωср.

Замечание. Условие ω>5ωср является лишь оценочным. При его выводе не учитывалось влияние тока проводника на ток экрана и сопротивление проводника. Как будет видно из дальнейшего, максимальная эффективность экранирования достигается даже на частотах ω>5ωср, когда один конец экрана не заземляется.

Защита пространства от излучения проводника с током

Чтобы предотвратить излучение во внешнее пространство, источник помех можно заключить в экран. Теоретически, как было показано выше, если сделать ток экрана равным по величине и направленным навстречу току центрального проводника, он будет создавать вне экрана равное и противоположно направленное магнитное поле. В результате возникает ситуация, когда поле вне экрана отсутствует (рис.1).

На рис.2 показаны электрическое и магнитное поля проводника с током, находящегося в свободном пространстве (вакууме). Если проводник поместить в экран, заземленный в одной точке (рис.3), линии электрического поля будут замыкаться на экран и он будет экранировать электрическое поле проводника, однако на магнитное поле экран будет оказывать очень слабое влияние.

На рис.4 показана заземленная с обоих концов цепь, по которой проходит ток I1. Чтобы предотвратить излучение этой цепью магнитного поля, необходимо, чтобы оба конца экрана были заземлены и возвратный ток протекал от точки А к точке В по экрану (Iэ), а не по заземленной плоскости (I3).

Практически же, эффективность экранирования будет зависеть от частоты тока. На частотах ω>5ωср картина будет близка к теоретической, поскольку на этих частотах магнитная связь между проводником и экраном будет полная. Тогда возвратный ток, индуцируемый в экране переменным магнитным полем тока, протекающего по проводнику, будет равен току проводника и он создаст вне экрана поле, которое компенсирует поле, создаваемое проводником (рис.4).

На частотах ω<5ωср, излучение магнитного поля проводником можно предотвратить, если не заземлять один из концов проводника и экрана (рис. 5). В этом случае весь возвратный ток будет вынужден проходить по экрану. Заземление обоих концов экрана лишь уменьшит экранирование, поскольку часть тока может возвращаться через плоскость заземления.

Анализ различных схем защиты сигнальной цепи путем экранирования

Было проведено сравнение экранирующих свойств в отношении магнитного поля для различных схем включения кабеля.

Схема измерения показана на рис.1. Результаты сведены в таблицы, помещенные на рис. 2 и 3. Частота измерения (50 кГц) более чем в пять раз превышала частоту среза экранов всех кабелей, подвергавшихся испытанию. Кабели, показанные на рис.2 и 3, представляют собой испытуемый кабель, обозначенный на рис.1 как L2.

В схемах А – Е (рис.2) оба конца цепи заземлены.

Эти схемы обеспечивают намного меньшее ослабление магнитного поля, чем схемы Ж – Л (рис.3), в которых заземлен только один конец цепи.

В схеме А на рис.2 экранирование магнитного поля, по существу, отсутствует. Уровень наводок в схеме А используется как опорный для сравнения характеристик всех других схем и принимается за 0 дБ.

В схеме Б один конец экрана заземлен, однако это не оказывает влияния на магнитное экранирование.

Заземление обоих концов экрана (схема В) обеспечивает некоторую защиту от магнитного поля, поскольку частота измерения выше частоты среза экрана. Эта защита была бы еще сильнее, если бы не контур заземления, образуемый заземлением обоих концов цепи. Магнитное поле наводит в этом контуре заземления, обладающем малым сопротивлением и состоящем из экрана участка шасси между двумя точками заземления, большой ток шумов. Этот ток в свою очередь, как было показано в предыдущем разделе, создает на экране напряжение шумов.

Использование витой пары (схема Г) должно в принципе обеспечивать намного большее подавление магнитных шумов, однако этого не происходит из-за контура заземления, образующегося при заземлении обоих концов цепи. Это хорошо видно из сравнения величины ослабления, обеспечиваемого схемой З (рис.3).

Добавление к витой паре экрана с одним заземленным концом (схема Д) не дает никакого эффекта. Заземление обоих концов экрана, как показано на схеме Е, обеспечивает дополнительную защиту, поскольку экран, обладающий малым сопротивлением, отводит от сигнальных проводников часть тока, наведенного магнитным полем в контуре заземления. Однако из-за наличия контуров заземления вообще ни одна из схемных конфигураций на рис.2 не обеспечивает хорошей защиты от магнитных полей.

В том случае, если цепь должна быть заземлена на обоих концах, следует использовать схему В или Е.

Значительное увеличение магнитного экранирования дает схема Ж (рис.3). Это обусловлено тем, что площадь контура, образуемая коаксиальным кабелем, очень мала, а также тем, что здесь нет контура заземления, ухудшающего экранирование. Соосность обеспечивает максимальную магнитную связь центрального проводника и экрана.

Казалось бы, витая пара на схеме З должна обеспечивать значительно большую степень экранирования, чем 55 дБ. Уменьшение степени экранирования в этом случае является следствием того факта, что здесь ухудшена магнитная связь прямого и обратного проводников, а также отсутствия экранирования внешнего электрического поля. Это видно из схемы И, где ослабление увеличивается до 70 дБ за счет заключения витой пары в экран.

Отметим, что увеличение числа витков на метр для любой витой пары (3 или И) уменьшает наводки, т.е. увеличивает магнитную связь прямого и обратного проводников.

Вообще говоря, для магнитного экранирования на низких частотах схеме И следует отдать предпочтение перед схемой Ж, поскольку в схеме И экран не является сигнальным проводником.

Заземление обоих концов экрана, как в схеме К, несколько ухудшает экранирование. Это можно объяснить тем, что через экран по контуру, образуемому экраном и шасси, протекает большой ток, наводя на два центральных проводника неравные напряжения.

Схема Л обеспечивает лучшее экранирование, чем схема И, поскольку она объединяет в себе свойства коаксиальной схемы Ж и витой пары И. Однако применять эту схему не следует, так как в ней любые напряжения или токи шумов, попавшие на экран, могут проходить на землю через сигнальный проводник.

Почти всегда бывает лучше соединять экран и сигнальные проводники только в одной точке. Эту точку следует выбрать так, чтобы ток шумов не проходил с экрана на землю через сигнальный проводник.

Сравнение коаксиального кабеля и экранированной витой пары

Экранированная витая пара очень полезна на частотах до 100 кГц и в некоторых случаях до 10 МГц. На частотах выше 1 МГц потери в экранированной витой паре значительно возрастают.

Коаксиальный кабель имеет более равномерное волновое сопротивление при малых потерях. Поэтому его применяют от нулевой частоты (постоянный ток) до очень высоких частот (в некоторых случаях вплоть до СВЧ). На частотах выше нескольких сот мегагерц потери в коаксиальном кабеле становятся велики, и здесь более целесообразно применять волноводы. Экранированная витая пара обладает большей емкостью, чем коаксиальный кабель, и поэтому она не так хорошо подходит для высоких частот или схем с высоким импедансом.

Коаксиальный кабель с заземленным на одном конце экраном обеспечивает хорошую защиту от емкостных наводок. Но если по экрану течет ток шумов, на нем наводится напряжение шумов, равное произведению этого тока на сопротивление экрана. Поскольку экран является частью сигнальной цепи, это напряжение шумов оказывается включенным последовательно с входным сигналом

Шумы создаваемые на сопротивлении экрана, можно исключить, применяя кабель с двойным экранированием (триаксиальный), в котором между двумя экранами имеется изоляция. Ток шумов течет здесь по внешнему, а сигнальный ток – по внутреннему экрану, т. е. эти токи не имеют общей цепи.

К сожалению, триаксиальные кабели дороги и неудобны в использовании. На высоких частотах коаксиальный кабель работает так же как триаксиальный, что обусловлено скин-эффектом. У типичного экранированного кабеля скин-эффект становится заметным на частоте около 1 МГц. При этом ток шумов течет по внешней поверхности экрана, тогда как сигнальный ток проходит по его внутренней поверхности. По этим причинам коаксиальный кабель лучше применять на высоких частотах.

Экранированная витая пара имеет свойства, аналогичные триаксиальному кабелю, она не столь дорога и удобнее в пользовании. Сигнальный ток в ней проходит по двум внутренним проводникам, а любой ток шумов течет по экрану. Связь через общее сопротивление исключается. Кроме того, любой ток, проходящий по экрану, наводит через взаимную индуктивность в обоих внутренних проводниках равные напряжения, взаимно уничтожающие друг друга.

Неэкранированная витая пара, если она не сбалансирована, дает очень слабую защиту от емкостных наводок, но очень хорошо защищена от магнитных наводок.

Экранированная витая пара обеспечивает наилучшее экранирование низкочастотных сигналов, при работе с которыми основной проблемой являются магнитные наводки. Эффективность витой пары увеличивается при увеличении числа витков на единицу длины.

Особенности экрана в виде оплетки

Большинство кабелей имеет экран в виде оплетки, а не сплошного проводника. Оплетка гибка, прочна на разрыв и допускает многократные перегибы. Однако оплетка перекрывает лишь 60 – 90% требуемой площади, и как экран она менее эффективна, чем сплошной проводник. Наличие отверстий в оплетке обычно слабо влияет на экранирование электрических полей (исключая СВЧ-диапазон), но сильно ухудшает экранирование магнитных полей. Это объясняется тем, что оплетка нарушает однородность распределения тока в экране. По защите от магнитных полей оплетка обычно на 5 – 30 дБ менее эффективна, чем сплошной экран.

На высоких частотах эффективность оплетки еще более ухудшается. Это происходит потому, что с ростом частоты длина волны становится меньше размеров отверстий в оплетке. Многослойное экранирование дает большую защиту, однако при этом растет стоимость и уменьшается гибкость кабеля. В некоторых критичных случаях применяются двойные и даже тройные экраны.

В настоящее время выпускают кабели со сплошным экраном из алюминиевой фольги. Эти экраны обеспечивают почти стопроцентное покрытие и более эффективное экранирование. Однако они не столь прочны, как оплетка, и имеют обычно более высокую частоту среза экрана из-за его более высокого сопротивления, т. е. имеет меньший частотный диапазон в области малых частот.

Влияние неоднородности тока в экране

Проводимое выше рассмотрение магнитного экранирования основывалось на однородности распределения продольного тока в экране по его окружности. Сплошные экраны, например выполненные из алюминиевой фольги, дают наиболее равномерное распределение экранного тока, обеспечивая тем самым на частотах, выше частоты среза экрана, наилучшее магнитное экранирование. Плетеные экраны значительно менее эффективны в отношении магнитного экранирования, так как ток в них распределяется менее однородно, чем в сплошном экране. Оплетка может иметь покрытие (обычно из оловянно-свинцового припоя или серебра), и ток в такой оплетке будет распределен более равномерно из-за лучшего контакта между проводниками. В плетеных экранах без покрытия проводники окисляются, и электрический контакт между ними обычно плохой.

Эффективность магнитного экранирования вблизи концов кабеля зависит от способа подключения экрана. Подключение «косичкой» (см. рис) приводит к тому, что экранный ток концентрируется на определенной части поверхности экрана. Для максимальной защиты экран следует подключать равномерно по всей плоскости его поперечного сечения. Это можно сделать, используя коаксиальные разъемы. Такой разъем обеспечивает электрический контакт с экраном по всей его окружности. Коаксиальное подключение создает, кроме того, полное перекрытие внутреннего проводника, сохраняя полноту экранирования от электрических полей.

Избирательное экранирование

Примером устройства, где производится избирательное экранирование от электрического поля, а на магнитное поле не оказывается никакого воздействия, является антенна в виде экранированной петли. Такая антенна применяется при определении направления на радиостанцию. С ее помощью можно также значительно уменьшить шумовые наводки в антенне радиовещательного приемника, поскольку большинство локальных источников шумов генерируют преимущественно электрическое поле.

На рис. а показана основная конфигурация петлевой антенны. Магнитное поле создает в петле напряжение величиной

.Угол θ изменяется между направлением магнитного поля и перпендикуляром к плоскости петли. Последняя, однако, действует так же, как вертикальная антенна, и на ней наводится напряжение от случайных электрических полей. Это напряжение равно напряженности поля Е, умноженной на действующую высоту антенны. Для антенны в виде одного витка окружности действующая высота равна 2πS/λ. При этом наведенное электрическим полем напряжение становится равным .Угол θ’ измеряется между направлением электрического поля и плоскостью петли. Чтобы устранить наводки от электрических полей, антенный контур можно экранировать, как показано на рис.б. Однако в такой схеме по экрану может протекать ток, который будет подавлять магнитное поле так же хорошо, как и электрическое. Чтобы сохранить чувствительность контура к магнитному полю, необходимо разорвать экран и предотвратить прохождение по нему тока. Это можно сделать, разорвав экран, например, сверху, как показано на рис.в. Получившаяся в результате антенна будет реагировать только на магнитную компоненту приходящей волны.

8.4.3. Паразитная индуктивная связь

Общеизвестно, что
если по проводнику протекает ток, то в
пространстве вокруг него возникает
магнитное поле постоянное или переменное
в соответствии с характером тока.

Постоянное магнитное
поле никаких э.д.с. в находящихся в нем
проводниках не наводит. В проводниках,
находящихся в переменном магнитном
поле, возбуждается переменная э.д.с.,
величина которой растет с повышением
частоты. Если концы проводника замкнуть,
то под влиянием возникающих в нем э.д.с.
в цепи возникает переменный ток такой
фазы, что создаваемое им магнитное поле
будет направлено встречно первоначальному
полю и будет стремиться его уничтожать.

Таким образом,
если в цепи А (рис. 8.7) под действием
имеющейся в ней э.д.с. Е_н
проходит переменный ток I_н,
то в другой цепи В, находящейся в магнитном
поле, создаваемом цепью А, появится
наведенная э. д.с.

где М – взаимная
индуктивность между цепями А и В.

Рис.8.7.Индуктивная
паразитная связь.

По цепи В будет
протекать ток

,

где Z_в
– полное сопротивление цепи В.

Наведенное
напряжение на сопротивлении приемника
наводки Z_н
равно

В частном случае
паразитной индуктивной связи двух
одинаковых резонансных контуров на их
собственной частоте ω₀
(рис. 8.8) ток в контуре наводки, находящемся
под напряжением Е_н
будет равен

,

где
– волновое сопротивление контура.

Рис.8.8.Паразитная
индуктивная связь резонансных контуров.

Этот ток наведет
в контуре приемника наводки э.д.с.

где

– коэффициент
паразитной
связи между
контурами источника и приемника наводки.

Под влиянием
введенной последовательно в контур
э.д.с. Е_н
в нем будет протекать резонансный ток.

где r
— активное сопротивление в контуре
приемника наводки.

Этот ток создает
на емкостной или индуктивной ветви
контура наведенное напряжение

(8.3)

Из этого выражения
видно, что наведенное напряжение зависит
не только от коэффициента связи и
напряжения источника наводки, но и в
значительной степени от затухания
контура приемника наводки.

Если расстояние
между источником и приемником наводки
значительно (),
то возможна паразитная связь «по радио»,
т.е. электромагнитное поле излучения.
Эта паразитная связь проявляется в
нежелательных наводках на радиоприемник
от соседних радиостанций грозовых
разрядов и части промышленных помех,
т.е. они поступают через антенный ввод.

В пределах одного
устройства паразитная связь через
электромагнитное поле излучения может
возникнуть только на очень коротких
волнах, длина которых меньше габаритных
размеров прибора. В этих условиях
металлический кожух прибора можно
считать отрезком прямоугольного
волновода, в котором могут распространяться
различные типы волн. Из них более опасной
является волна Н₀₁,
наибольшая критическая длина которой
=2в,
где в – размер большой стороны поперечного
сечения прямоугольного волновода.

Волна короче
критической свободно распространяется
в волноводе с весьма малым затуханием,
менее 1% на метр.

Таким образом,
если в пределах одного кожуха имеются
источники и приемники наводки, работающие
на волнах, длина которых короче удвоенной
длины наибольшей стороны кожуха, то
между ними возможна связь через
электромагнитное поле излучения. Этот
же вид паразитной связи возможен и между
частями устройства, расположенными в
различных блоках или отсеках, если они
соединены волноводом.

Волны длиннее
критической в волноводе распространяться
не могут, и в нем остается только поле,
наблюдаемое в непосредственной близости
от источника и быстро затухающее по
мере удаления от него.

Разобрав основные
виды паразитных связей, естественно
поставить вопрос, как с ними бороться.
Ответы на этот вопрос изложены в
подразделах 8.5 — 8.10.

Индуктивная связь Определение и значение

• Основные определения
• Викторина
• Примеры

Показывает уровень сложности слова.

Сохрани это слово!

Показывает уровень сложности слова.

сущ. Электричество.

связь между двумя электрическими цепями посредством индуктивностей, соединенных общим изменяющимся магнитным полем.

ВИКТОРИНА

ВЫ ПРОЙДЕТЕ ЭТИ ГРАММАТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ИЛИ НАТЯНУТСЯ?

Плавно переходите к этим распространенным грамматическим ошибкам, которые ставят многих людей в тупик. Удачи!

Вопрос 1 из 7

Заполните пропуск: Я не могу понять, что _____ подарил мне этот подарок.

Сравните индуктивность, взаимную индуктивность.

Слова рядом с индуктивной связью

индукционная закалка, индукционный нагрев, система индукционных петель, асинхронный двигатель, индуктивный, индуктивная связь, индуктивное реактивное сопротивление, индуктивная статистика, индуктор, индуктотермия, индукция

Dictionary.com Полный текст
Основано на словаре Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc. 2022

Как использовать индуктивную связь в предложении

• На самом деле, это единственная связь в фильме, которая имеет какой-либо смысл.

  Пересматривая «День святого Валентина», звездный фильм о Дне Победы|Марина Уоттс|14 февраля 2014 г.|DAILY BEAST США

  Британский Raunchfest «Фильм о переселенцах» пытается оставить след в Америке|Кевин Фэллон|8 сентября 2012 г.|DAILY BEAST

• Но в некотором смысле Грэм и ДеМинт представляют собой идеальное сочетание.

  Гражданская война Республиканской партии в Южной Каролине|Сэмюэл П. Джейкобс|21 сентября 2010|DAILY BEAST

• В отсутствие четкого ответа Обама, по сути, попросил страну сделать вывод о его целях с помощью индуктивных рассуждений.

  Джой Бехар была права|Джефф Шесол|29 июля 2010 г.|DAILY BEAST

• При цене 75 000 долларов за муфту потенциальная прибыль ошеломляет.

  Смогут ли эти две лошади спасти скачки?|Салли Дентон|4 июня 2009|DAILY BEAST

• Естественным результатом было то, что что-то большее, чем унисонное соединение, предпринималось редко.

  Недавняя революция в органостроении|Джордж Лэнг Миллер

• Он был великим пионером философии, поскольку прибегал к индуктивным методам доказательства и придавал идеям общую определенность.

  Свет маяка истории, том I|Джон Лорд

• Следовательно, его метод индуктивный, т. е. вывод определенных принципов из суммы данных фактов и явлений.

  Beacon Lights of History, Volume I|John Lord

• Индуктивные и дедуктивные 140 доказательств обычно идут первыми.

  Английский язык: композиция и литература|W. Ф. (Уильям Франклин) Вебстер

• Это сразу же подводит нас к самой сути метода Гольбаха, который был в высшей степени экспериментальным и индуктивным.

  Baron d’Holbach|Max Pearson Cushing

Введение в связь по магнитному полю

Связь по магнитному полю (также называемая индуктивной связью) возникает, когда энергия передается от одной цепи к другой через магнитное поле. Поскольку токи являются источниками магнитных полей, это, скорее всего, произойдет, когда полное сопротивление цепи источника низкое.

Рассмотрим две цепи, имеющие общую плоскость возврата, показанную на рис. 1. Связь между цепями может возникнуть, когда силовые линии магнитного поля от одной из цепей проходят через петлю, образованную другой схемой. Схематически это может быть представлено взаимной индуктивностью между двумя сигнальными проводами, как показано на рис. 2.

Рис. 1: Две цепи над плоскостью возврата сигнала.

Рис. 2: Схематическое изображение цепей на рис. 1, включая индуктивную связь.

В большинстве случаев удобное уравнение в закрытой форме для расчета взаимной индуктивности будет недоступно. Однако мы часто можем оценить взаимную индуктивность, оценив процентную долю общего магнитного потока, создаваемого первой петлей, которая связывает вторую петлю. Например, предположим, что два провода в приведенном выше примере находятся на высоте 20 мм над плоскостью и разделены расстоянием 5 мм. Мы могли бы визуализировать линии магнитного потока, которые охватывают ток в линии 1, как показано на рис. 3.

Рис. 3. Более наглядное схематическое представление цепей на рис. 1.

Если радиус провода в приведенном выше примере равен 0,6 мм, мы можем рассчитать собственную индуктивность цепи источника, используя уравнение для индуктивности на единицу длины провода по проводящей плоскости

L11≈μ02πкош-1(га)=2×10-7кош-1(200,6)=840 нГн/м. (1)

Собственная индуктивность — это общий поток, деленный на ток, а взаимная индуктивность — это поток, соединяющий оба контура, деленный на ток. Поэтому взаимная индуктивность может быть выражена как доля собственной индуктивности,

M12 = магнитная индукционная связь обеих цепей с общим магнитным потоком. (2)

Основываясь на грубом наброске на рис. 3, мы можем оценить, что где-то между 50% и 80% потока связывает обе цепи. Если бы мы предположили 60%, то наша оценка взаимной индуктивности была бы

М12≈0,6 L11=500 нГн/м. (3)

Конечно, существуют более точные способы определения взаимной индуктивности между двумя цепями. Программное обеспечение для электромагнитного моделирования часто используется для этой цели, когда необходимо более точно определить уровни перекрестных помех. Существует также ряд уравнений в закрытой форме, которые можно применять к конкретным геометриям. На самом деле, для случая двух тонких проводов над бесконечной плоскостью заземления существует относительно простое выражение в замкнутой форме [1],

M12=μ04πln(1+4h2h3s2) (4)

где h ₁ и h ₂ — высоты двух проводов над плоскостью,

5 s 90 — расстояния между двумя проводами и радиус провода мал по отношению к высоте и разделению. Применяя это уравнение к приведенному выше примеру,

M12=µ04πln(1+4(205)2)=420 нГн/м. (5)

Разница между оценкой (3) и расчетом в (5) составляет менее 2 дБ. Оценки в пределах нескольких дБ обычно достаточно точны, чтобы указать, существует ли потенциальная проблема перекрестных помех.

Для расчета перекрестных помех из-за связи магнитного поля мы начинаем с тока в цепи источника, поскольку ток является источником магнитного поля. Напряжение, индуцированное во второй цепи, может быть выражено как

VLOOP2=jωM12I1. (6)

В _LOOP2 — напряжение, индуцируемое во всем контуре цепи. Доля этого напряжения, которая появится на нагрузке, может быть выражена как

VRL2=VLOOP2|RL2RL2+RS2+jωL22|. (7)

Так как I ₁  =  В _RL1 /R _L1 , перекрестные помехи из-за связи по магнитному полю могут быть выражены как

Xtalk22|VRL2 log|ωM12RL1(RL2RL2+RS2+jωL22)|. (8)

Для схемы, показанной на рис. 1 и 2, предположим, что сигнальные провода имеют длину 16 см. Предположим, что радиус проволоки составляет 0,6 мм, высота – 20 мм, а расстояние между проволоками – 5,0 мм, как показано на рис. 3. Пусть R _S1 = R _S2 = 10 Ом и R _L1 = R _L2 = 50 Ом. Рассчитайте перекрестные помехи из-за связи магнитного поля между этими цепями на частоте 10 МГц.

Индуктивность каждой цепи и взаимная индуктивность между двумя цепями на единицу длины указаны в (1) и (5). Умножая на длину цепи, получаем

L11=L22=840 нГн/м × 0,16 м=130 нГнМ12=420 нГн/м ×0,16 м=67 нГн. (9)

Полное сопротивление L ₁₁ и L ₂₂ на частоте 10 МГц составляет jωL = 8 Ом, что мало по отношению к сопротивлению каждой цепи, поэтому мы можем его игнорировать. Подставляя значения схемы в уравнение (8), мы получаем

Xtalk21=20 log|2π×107(67×10−9)50(5050+10)|=−23 дБ. (10)

Полезно наблюдать, как изменение различных параметров схемы изменило бы муфту. Например, удвоение частоты привело бы к удвоению перекрестных помех (т. е. при 20 МГц расчетные перекрестные помехи составили бы -17 дБ). Как индуктивная связь, так и емкостная связь пропорциональны частоте для случая слабой связи с активными нагрузками.

Удвоение сопротивления нагрузки цепи источника также уменьшило бы ток в цепи источника почти наполовину, что уменьшило бы перекрестные помехи на 6 дБ. В этом примере удвоение сопротивления нагрузки цепи-жертвы относительно мало повлияло бы на перекрестные помехи, так как большая часть V _LOOP2 уже упала на нагрузку.

Другим важным параметром в этом примере является взаимная индуктивность, M ₁₂ . Уменьшение значения M ₁₂ пропорционально уменьшит перекрестные помехи. Перемещение проводов дальше друг от друга — это один из способов уменьшить значение M ₁₂ . Приблизить их к самолету — другое дело. Как правило, любое изменение, уменьшающее собственную индуктивность любого из контуров, может привести к уменьшению взаимной индуктивности между ними.