Как измерить индуктивность

Индуктивность — это способность катушки препятствовать протеканию через нее электрического тока. Катушка индуктивности может перекрыть один ток и пропустить другой. Например, в телевизорах и радиоприемниках катушки индуктивности используются для приема и настройки на различные каналы. Обычно индуктивность измеряют в миллигенри или микрогенри. Как правило, для ее измерения используют генератор частоты и осциллограф или RLC-метр (измеритель иммитанса). Индуктивность можно также вычислить по наклону зависимости напряжение-ток — для этого следует измерить проходящий через катушку электрический ток.

Метод 1

Метод 1 из 3:

Измерение индуктивности с помощью резистора

Загрузить PDF

1
Найдите резистор на 100 Ом с точностью 1 %. Резисторы имеют цветные полоски, которые указывают на их сопротивление. На резисторе на 100 Ом должны быть коричневая, черная и еще одна коричневая полоска. Последняя полоска на дальнем конце также будет коричневой, что соответствует допуску 1 %. Если у вас есть набор сопротивлений, выберите резистор с такими полосками.^{[1]XИсточник информации}
- Новые резисторы имеют маркировку, однако их легко перепутать после того, когда вы достанете их из упаковки. Всегда используйте для измерения индуктивности резистор с известным сопротивлением, чтобы получить правильные результаты.
2
Подсоедините катушку индуктивности к резистору последовательно. Последовательное соединение означает, что ток будет последовательно проходить через отдельные части цепи. Для начала разместите катушку и резистор рядом так, чтобы они касались друг друга одним контактом. Замкните цепь: для этого подсоедините к свободным контактам резистора и катушки индуктивности провода питания.^{[2]XИсточник информации}
- Провода можно приобрести в магазине электротоваров или заказать через интернет. Обычно они имеют красный и черный цвет, чтобы их легко было различить. Подсоедините красный провод к свободному концу резистора, а черный — к противоположному свободному контакту катушки.
- Если у вас нет макетной платы, подумайте о том, чтобы приобрести ее. С помощью отверстий в макете электронной схемы очень удобно соединять провода и компоненты.
3
Подключите к цепи функциональный генератор и осциллограф. Подключите выходные контакты функционального генератора к осциллографу. Затем включите оба прибора и убедитесь, что они работают. После этого подсоедините красный выход функционального генератора к красному проводу цепи. Черный выход осциллографа подключите к черному проводу цепи.^{[3]XИсточник информации}
- Функциональный генератор представляет собой тестовый прибор, который подает в цепь электрические волны. Он позволяет контролировать прохождение сигнала через цепь, и с его помощью вы сможете точно измерить индуктивность.
- Осциллограф используют для обнаружения и отображения проходящего через цепь сигнала напряжения. С его помощью вы сможете увидеть сигнал, который подается функциональным генератором.
4
Пропустите через цепь ток с помощью функционального генератора. Функциональный генератор имитирует токи, которые проходили бы через катушку и резистор при работе. Используйте ручку управления на генераторе, чтобы запустить ток через цепь. Попробуйте выставить на функциональном генераторе 100 или 50 Ом. Убедитесь, что генератор настроен на синусоидальные волны, чтобы на дисплее были видны непрерывно текущие большие изогнутые волны.^{[4]XИсточник информации}
- Проверьте настройки генератора и при необходимости измените тип волн. Помимо синусоидальных, функциональные генераторы могут создавать прямоугольные, треугольные и другие волны, которые не годятся для измерения индуктивности.
5
Следите за входным напряжением и напряжением на резисторе на дисплее. На экране осциллографа вы увидите пару синусоидальных волн. Одну из них можно контролировать с помощью функционального генератора. Вторая, более низкая синусоида, соответствует месту соединения катушки и резистора. Отрегулируйте частоту функционального генератора так, чтобы наблюдаемое на экране напряжение в месте соединения составляло половину начального входного напряжения.^{[5]XИсточник информации}
- Например, выставьте на генераторе такую частоту, чтобы напряжение между пиками обеих волн на дисплее осциллографа составляло 1 вольт. Затем измените ее, пока напряжение не станет 0,5 вольта.
- Напряжению в месте соединения катушки и резистора соответствует разница между синусоидами на дисплее осциллографа. Необходимо добиться, чтобы оно составляло половину исходного напряжения генератора сигналов.
6
Найдите частоту тока функционального генератора. Эта частота отобразится на осциллографе. Посмотрите на число в нижней части экрана, размерность которого указана в килогерцах (кГц). Запишите это число — оно вам понадобится для вычисления индуктивности.^{[6]XИсточник информации}
- Если требуется перевести герцы (Гц) в килогерцы, помните, что 1 кГц = 1000 Гц. Например, 1 Гц = 0,001 кГц.
7
Рассчитайте индуктивность по формуле. Используйте следующую формулу: L = R * sqrt(3) / (2 * pi * f), где L — индуктивность. Таким образом, вам понадобятся значения сопротивления (R) и частоты (f), которые вы определили ранее. Еще один способ заключается в том, чтобы ввести измеренные величины в калькулятор для расчета индуктивности, например https://daycounter.com/Articles/How-To-Measure-Inductance.phtml.^{[7]XИсточник информации}
- Сначала умножьте сопротивление резистора на квадратный корень из 3. Например, 100 Ом x 1,73 = 173.
- Затем перемножьте 2, число пи и частоту f. Например, если частота составила 20 кГц: 2 * 3,14 * 20 = 125,6.
- Наконец, поделите первое число на второе. В нашем случае 173 / 125,6 = 1,38 миллигенри (мГн).
- Чтобы перевести миллигенри в микрогенри (μГн), умножьте полученное значение на тысячу: 1,38 x 1000 = 1378 μГн.
Реклама

Метод 2

Метод 2 из 3:

Определение индуктивности с помощью RLC-метра

Загрузить PDF

1
Включите RLC-метр и дождитесь, пока он запустится. Стандартный RLC-метр, или измеритель иммитанса, очень похож на обычный мультиметр, которым измеряют напряжение и ток. Большинство измерителей иммитанса снабжены дисплеем, на котором после нажатия кнопки питания высветится цифра 0. Если на дисплее не появится 0, нажмите кнопку сброса, чтобы выставить на приборе нулевое значение.^{[8]XИсточник информации}
- Есть и более крупные электронные приборы, которые еще более упрощают процесс тестирования. Такие приборы часто имеют гнездо для подключения катушки индуктивности, что позволяет получить более точный результат.
- Индуктивность невозможно измерить с помощью обычных мультиметров, так как у них нет подобной функции. К счастью, в интернете можно найти довольно недорогие портативные RLC-метры.
2
Выставьте на RLC-метре «L», то есть функцию измерения индуктивности. С помощью RLC-метра можно измерять различные величины, которые указаны вокруг поворотного переключателя. «L» означает необходимую вам индуктивность. Если у вас портативный RLC-метр, поверните переключатель так, чтобы он указывал на «L». Если вы используете электронный прибор, выставьте на дисплее «L» с помощью кнопок.^{[9]XИсточник информации}
- RLC-метры имеют различные опции — убедитесь, что вы выбрали ту, что нужна вам. «С» соответствует измерению емкости, а «R» — сопротивления.
3
Выставьте на приборе 100 кГц и 1 вольт. Как правило, RLC-метры имеют несколько настроек. Обычно самое низкое значение индуктивности составляет около 200 μГн. Оптимальными значениями для большинства настольных приборов будут 100 кГц и 1 вольт.^{[10]XИсточник информации}
- Неправильные настройки отрицательно повлияют на точность измерений. Большинство RLC-метров предназначены для работы с малыми токами, к тому же следует избегать более высоких токов, чем может выдержать катушка индуктивности.
4
Подключите к RLC-метру провода. Подобно мультиметру, RLC-метр имеет черный и красный провод. Красный провод подходит к положительному, а черный — к отрицательному гнезду прибора. Прикоснитесь к выходным клеммам тестируемого устройства, чтобы пропустить через него ток.^{[11]XИсточник информации}
- Некоторые RLC-метры имеют гнезда, к которым можно подключать проверяемые устройства, например конденсаторы или катушки индуктивности. Вставьте клеммы устройства в разъемы, чтобы проверить его.
RLC-метры позволяют почти мгновенно измерить индуктивность. После подключения вы сразу же увидите величину индуктивности на дисплее. Прибор покажет индуктивность в микрогенри (μГн). После этого можно выключить RLC-метр и отсоединить его от катушки.
Реклама

Метод 3

Метод 3 из 3:

Расчет индуктивности по наклону зависимости напряжение-ток

Загрузить PDF

1
Подсоедините катушку индуктивности к источнику импульсного напряжения. Наиболее простой способ получить импульсный ток состоит в том, чтобы приобрести импульсный генератор. Он работает аналогично обычному функциональному генератору и таким же образом подключается к цепи. Подсоедините выходной провод генератора к красному проводу питания, который следует подключить к токочувствительному резистору.^{[12]XИсточник информации}
- Импульсное напряжение можно также получить самостоятельно. Оно может повредить находящиеся поблизости электронные устройства, поэтому будьте осторожны.
- Импульсные генераторы позволяют лучше контролировать ток, чем специально собранные схемы, поэтому лучше использовать генератор, если у вас есть такая возможность.
2
Настройте ток с помощью токочувствительного резистора и осциллографа. Необходимо использовать в цепи токочувствительный резистор. Подключите его за катушкой индуктивности и убедитесь, что есть контакт, прежде чем подсоединять к противоположному концу красный провод питания. Затем подключите осциллограф — подсоедините его черный выход к черному проводу питания, который соединен с катушкой.^{[13]XИсточник информации}
- Проверьте показания после того, как вы все подсоедините. Если все нормально, вы увидите на дисплее осциллографа генерируемые импульсы тока.
- Токочувствительные резисторы — это особый вид резисторов, которые потребляют минимальную мощность. Их называют также шунтирующими резисторами, они необходимы для точного измерения напряжения.
3
Выставьте длительность импульсов 50 % или меньше. Посмотрите на изображение импульса на экране осциллографа. Верхние точки соответствуют активной фазе сигнала. Они должны отклоняться от нуля примерно настолько же, что и нижние точки. Период импульса соответствует длине одной полной волны на дисплее осциллографа.^{[14]XИсточник информации}
- Например, активная фаза импульса может длиться одну секунду, затем сигнал отсутствует в течение еще одной секунды. В результате на дисплее осциллографа получатся симметричные волны, поскольку импульс будет активен только половину времени.
4
Отметьте максимальное значение тока и временной интервал между импульсами напряжения. Найдите эти величины по изображению импульсов на дисплее осциллографа. Максимальное значение тока соответствует пику волны, которую вы видите на экране, оно измеряется в амперах. Промежуток времени между двумя пиками будет показан в микросекундах. По этим двум величинам вы сможете рассчитать индуктивность.^{[15]XИсточник информации}
- В одной секунде миллион (1000000) микросекунд. Если вам необходимо перевести время в секунды, поделите количество микросекунд на 1000000.
5
Перемножьте напряжение и продолжительность импульсов. Используйте для нахождения индуктивности формулу L = V*Ton/Ipk, где V — импульсное напряжение, Ton — интервал времени между импульсами, Ipk — импульсный ток, который вы измерили ранее. Все входящие в данную формулу величины должны отображаться на осциллографе.^{[16]XИсточник информации}
- Например, если импульс 50 вольт подается раз в 5 микросекунд, имеем 50 x 5 = 250 вольт-микросекунда.
- Можно также ввести измеренные значения в калькулятор для расчета индуктивности, например https://daycounter.com/Articles/How-To-Measure-Inductance.phtml.
6
Поделите произведение на величину пикового тока, чтобы найти индуктивность. Определите максимальное (пиковое) значение тока по осциллографу. Подставьте его в формулу, и вы получите искомую индуктивность!
- Например, 250 вольт-микросекунда / 5 ампер = 50 микрогенри (μГн).
- Хотя математические действия выглядят довольно просто, в данном методе необходимы более сложные измерения, чем в других. Тем не менее, как только у вас все заработает, вы легко сможете вычислить индуктивность!
Реклама

Советы

При последовательном соединении нескольких катушек их общая индуктивность равна сумме индуктивностей каждой катушки.
Если вы соедините катушки параллельно, их общая индуктивность окажется намного ниже. Чтобы найти общую индуктивность в этом случае, необходимо разделить 1 на индуктивность каждой катушки, сложить эти значения, а затем поделить 1 на полученный результат.
Катушки индуктивности могут иметь вид простых катушек, колец с сердечниками или тонкой пленки. Чем больше витков или бо́льшую площадь имеет катушка, тем выше ее индуктивность.
Длинные катушки обычно имеют меньшую индуктивность, чем более короткие из-за их формы.

Предупреждения

Высококачественные приборы для измерения индуктивности не очень распространены и могут стоить довольно дорого. Кроме того, доступные RLC-метры обычно рассчитаны на малые токи, поэтому они не годятся для измерения индуктивности больших катушек.