Elektrotechnika

9. Meranie indukčnosti

9.1 Definícia, značky, základné vlastnosti a rozdelenie cievok

Cievka je dvojpólová reaktančná súčiastka, realizujúca veličinu resp. vlastnosť – vlastnú indukčnosť (ďalej v texte iba indukčnosť).Pozn.: často sa v textoch pojmy cievka a indukčnosť stotožňujú, správne je cievka konštrukcia – súčiastka, indukčnosť - ňou realizovaná vlastnosť.Jednotkou indukčnosti je henry (H), menšie jednotky: mH, µH. Cievka s masívnym jadrom a veľkou indukčnosťou (>xH) sa nazýva tlmivka. 

Ideálna cievka (indukčnosť) je charakterizovaná menovitou hodnotou indukčnosti, vinutie cievky má nulový odpor, nemá parazitnú kapacitu, je lineárna a nemá straty ani v jadre.      

Technická cievka má ohmický odpor, straty vo vinutí a v jadre (hysterézne a vírivými prúdmi), nie je dokonale lineárna a má kapacitu. Straty cievky sa vyjadrujú stratovým činiteľom alebo činiteľom kvality. 

Lineárna cievka je taká, ktorej indukčnosť je konštantná, nezávislá od veľkosti napätia alebo prúdu. Uvedené fyzikálne definície nie sú pre prax veľmi užitočné, pretože tok a jeho zmeny sa merajú ťažko. V praxi sú potrebné vzorce pre indukčnosť vyjadrené konštrukčnými parametrami (počet závitov, tvar, rozmery) a vlastnosťami jadra cievky. U cievok neexistuje univerzálne platný vzorec pre všetky druhy a ich presnosť je niekedy malá.   

Cievky rozdeľujeme podľa rôznych hľadísk: tvaru, počtu závitov, konštrukcie a jadra.

Najzákladnejšie delenie je podľa jadra:  cievky bez jadra-vzduchové a cievky s magnetickým obvodom – jadrom.

Cievky s jadrom majú väčšiu indukčnosť ale aj nelinearitu. Cievka u ktorej sa využívajú silové účinky mg. poľa jadra sa nazýva elektromagnet.

Obr. 9.1. Značky cievok

Oblasti použitia cievok:

- súčasť ladených (rezonančných a viazaných rezonančných) obvodov (vstupných a medzifrekvenčných) prijímačov

-súčasť LC kmitavých obvodov oscilátorov a generátorov

-súčasť LC oznamovacích filtrov, fázovacích, oneskorovacích a tvarovacích obvodov

-filtračný prvok sieťových napájacích zdrojov – tlmivka

-tlmivka ako väzobný prvok v zosilňovačoch – tlmivková väzba

-umelé tzv. pupinačné cievky nf vedení na zníženie útlmu vedení

9.2 Meranie Indukčnosti

Na rozdiel od reálneho rezistoru alebo kondenzátora sa reálna cievka blíži k ideálnej iba zriedkavo. U reálnej cievky teda spravidla vždy uvažujeme stratový odpor, ktorý v náhradnom zapojení zapájame najčastejšie do série s ideálnou cievkou. Pri vysokých frekvenciách sa niekedy uvažuje aj kapacita medzi závitmi cievky.

Voltampérova metóda merania indukcnosti:Princíp merania indukčnosti je založený na odmeraní činného odporu cievky a jej impedancie voltampérovou metódou a následnom výpočte indukčnosti. Metóda je vhodná na meranie indukčnosti vzduchových cievok (bez feromagnetického jadra). Cievku pripojíme najprv na jednosmerný zdroj. Odmeriame DC napätie a prúd a pomocou ohmového zákona vypočítame činný odpor cievky. Potom cievku pripojíme na striedavý zdroj, odmeriame AC napätie a prúd  a vypočítame impedanciu cievky.Zapojenie volíme podľa veľkosti impedancie cievky a odporu použitých prístrojov. Ak je impedancia cievky malá voči odporu voltmetra platí zapojenie (obr. a), ak je impedancia cievky pomerne veľká platí zapojenie (obr. b).

Obr. 9.6.  Voltampérová metóda merania indukčností

Mostíkové metódy merania indukčnosti.Velmi známou a presnou metódou je Maxwell-Wienov mostík.

Obr. 9.8.  Maxwell-Wienov mostík