b , Ontstekings-, start- en laadsystemen
Elektromagnetische inductie
Inleiding
HERHALING
• In een seriekring wordt de spanning verdeeld.
• In een seriekring is de stroom overal hetzelfde.
• De bronspanning is gelijk aan de som van alle deelspanningen.
• De bronspanning is gelijk aan spanning over de verbruikers + alle spanningsverliezen.
• De bronspanning is gelijk aan de spanning over de verbruiker(s) + spanningsverlies over kabels +
inwendige verlies in de bron + spanningsverlies over schakelaar +…
• In een parallelkring is de spanning constant.
• In een parallelkring is de stroom verdeeld.
• Vier verbruikers die in parallel staan krijgen dus dezelfde spanning over zich.
• De stroom wordt echter wel verdeeld in parallel.
• De stroom die op een knooppunt toekomt= de som van alle stromen die wegvloeien.
SAMENVATTING MAGNETISME
Gelijke polen stoten elkaar af.
Tegengestelde polen trekken elkaar aan.
Veld naar noord naar zuid.
Magnetisch veld door elektrische stroom
Als er een stroom door een geleider loopt zal rond deze geleider en magnetisch veld
ontstaan.
• Sterk magnetisch veld evenredig aan de stroomsterkte.
• Veldlijnen zijn concentrisch aan de geleider.
• De richting hangt af van de stroomzin. Kijken in de richting van de stroomzin:
rechterhandregel.
Elektromagneten
Je kan bekrachtigde geleider naast elkaar plaatsen om dit magnetisch veld te versterken.
Een spoel kan je zien als meerdere elektrische geleiders naast elkaar. Als we dus een spoel bekrachtigen zal het
gegenereerd magnetisch veld door de geleider zich bundelen.
Je kan een magnetisch veld opwekken door een spoel te bekrachtigen maar je kan ook een spanning opwekken
door een magnetisch veld langs een spoel te bewegen.
Inductie van een elektromotorische spanning
DOOR MAGNETISCHE FLUXVERANDERING
• Magnetisch veld laten verandert, ontstaat aan uiteinden van spoel/
winding elektrisch spanning.
• De zin van de elektrische spanning is afhankelijk van de zin van het
uitwendig magnetisch veld.
• De grootte van de elektrische spanning is afhankelijk van de snelheid
van de beweging (dus de snelheid van de verandering van het
magnetisch veld) en het aantal windingen van de spoel.
, • Grootte van elektrische spanning is afhankelijk snelheid van beweging en aantal windingen van spoel.
Meer in detail:
• Magneet nadert spoel: spoel zal zich verzetten tegen de verhoging van het magnetisch veld.
• De spoel was in rust: was niet onder invloed van een magnetisch veld.
• De spoel zal nu als bron gaan werken, er wordt dus een spanning opgewekt: de zin van het
potentiaalverschil zal zich zodanig richten dat het ontwikkelde magnetisch veld van de spoel
tegengesteld is aan het uitwendig magnetisch veld.
• Elektromotorische spanning is groter naarmate de snelheid van de naderende magneet groter is!
De wet van Lenz
De reactie van de spoel werkt tegen de verandering!
Spoel bevindt zich onder invloed van magnetisch veld van de permanente magneet, maar het is een statisch
veld en dus geen veranderlijk magnetisch veld. Wordt de magneet nu terug uit de spoel bewogen: er zal in de
spoel een spanning opgewekt worden, dat magnetisch veld veroorzaakt, dat in dezelfde zin van verdwijnend
magnetisch veld is. Spoel werkt terug als bron en wil verhindering dat magnetisch veld vermindert.
Inductiewet van Faraday
Veranderd het magnetisch veld zal dus zorgen voor het opwekken van een spanning in de spoel.
De zin van de spanning van de spoel moet je bekijken als een bron. In een bron gaat de stroom van – naar +.
Dus de stroom in de spoel zal ook van – naar + gaan aangezien deze werkt als een bron.
De wet van Lenz en inductiewet van Faraday
Zin van elektromotorische spanning is steeds zo dat ze zich verzet tegen de oorzaak van haar ontstaan.
Fluxverandering
Bij snelle verandering van de flux krijgen we een hoge spanning gedurende een korte tijd. Bij een langzame
verandering van de flux krijgen we een langere spanning gedurende een langere tijd.
DOOR HET BEWEGEN VAN EEN GELEIDER IN EEN MAGNETISCH VELD
Rechterhandregel:
• Veldlijnen opvangen handpalm.
• Duim beweging van geleider.
• Vingers wijzen zin aan geïnduceerde stroom.
DOOR ELEKTROMAGNETISCHE ZELFINDUCTIE
• Als we stroom door een geleider sturen, dan zal dit rond deze geleider een magnetisch veld opwekken.
• Als door spoel stroom sturen, dan zal magnetisch veld opwekken, met spectrum zoals staafmagneet.
• Als er nog geen stroom door de spoel loopt, dan is deze spoel in rust. Als we nu een stroom door de
spoel laten lopen, zal de spoel zich verzetten tegen het opgewekte magnetisch veld.
Dit wil zeggen dat er in de spoel een tegenspanning (wet van Lenz) ontwikkeld wordt, zodat het
ontwikkelde magnetisch veld tegenwerkt wordt. Om dit te realiseren zal de stroom in tegengestelde zin
moeten lopen. Maar de spoel werkt hier als een bron. En in een bron loopt de spanning van – naar +.
• De tegenspanning is groter, naarmate de aangelegde stroom groter is, en de grootte van de
verandering van de stroom. Als de stroom op een bepaald tijdstip constant is, zal er ook geen
tegenspanning of inductiespanning opgewekt worden.
def. elektromagnetische zelfinductie: Het verschijnsel van het induceren van een elektromotorische spanning
in een spoel ten gevolge van een variatie van de intensiteit van de elektrische stroom in deze spoel zelf.
, Opwekking hoogspanning in ontstekingsbobine.
De stroom bereikt maar zijn maximaal na een tijd.
Hoe kleiner Tau, hoe sneller de stroom zal stijgen.
De tijd is afhankelijk van:
- Weerstand.
- Zelfinductiecoëfficiënt van spoel.
WEDERIJDSE INDUCTIE
Twee spoelen
Kern: behoud en versterkt het magnetisme.
Elektriciteit > magnetisme > hoog spanning.
Primaire wikkeling: minder wikkelingen.
Secundaire wikkeling: gaat onder 0 en meer wikkelingen (meer volt).
Wikkelingen komen onder invloed van elkaars magnetisme.
De grootte van de tegen spanning is afhankelijk van het aantal
wikkelingen, de zelfinductiecoëfficiënt van de beide spoelen en de
snelheid van de stroomverandering.
Bij ontstekingsbobine: stroom laten variëren door het openen en sluiten
van de stroomkring, dan zal de tegenspanning in de eerste en tweede
spoel veranderen.
• Magnetisch veld opgebouwd > zelfinductiespanning werkt
stroomopbouw tegen > na tijd primaire bobinestroom
maximale waarde bereikt.
• De grootte van de ohmse weerstand (R) en de zelfinductie
coëfficiënt (L) van spoel bepaalt hoe sterk de stroomopbouw wordt tegengewerkt. De verhouding
tussen L en R waarde is een maat voor de snelheid waarmee de stroom of beter gezegd het
magnetisch veld wordt opgebouwd.
De waarde L/R noemt men de tijdsconstante van de
spoel. Dat wil zeggen dat in de tijd L/R de
stroomsterkte 63,2% van zijn maximale waarde heeft
bereikt.
Er wordt gesteld dat de maximale stroomwaarde
bereikt wordt na 3 of 5 x de L/R tijd, een of ander
afhankelijk van de gewenste nauwkeurigheid.
MAGNETISCHE ENERGIE
• Opbouwen magnetische flux in spoel en L: spanning nodig, die stroom doet vloeien.
• Deel toegevoerde energie, wordt door ohmse weerstand omgezet in warmte energie, ander deel
gebruikt voor opbouwen van magnetisch veld.
, • Bij het uitschakelen van de stroomsterkte verdwijnt het magnetisch veld in de vorm van een
spanningsimpuls die de stroom doet naijlen.
• Deze vrijgekomen energie wordt meestal in warmte omgezet. Gaan we dan uit van spoel zonder
weerstand dan wordt een contante tegenspanning geïnduceerd.
MAGNETISCHE ENERGIE IN EEN STROOMVOERENDE SPOEL
Hoeveelheid energie bepaald door de grootte van de stroom en
de zelfinductiecoëfficiënt van spoel.
Laatste deel: stroom heeft maximale waarde bereikt, de
hoeveelheid energie blijft gelijk en energie van stroom wordt
voornamelijk in warmte omgezet.
In kortere tijd: een sterk magnetisch veld.
Vergelijken door stroom te vergroten en de
zelfinductiecoëfficiënt te wijzigen.
Zeer kleine weerstand en stroomopbouw afkappen:
zeer sterk veld in korte tijd opgebouwd.
Invloed op grootte!
I= U/R
Rdalen = Istijgen
def. zelfinductie: Verschijnsel waarbij een elektrische stroom door een geleider (zoals een spoel van
koperdraad) een magnetisch veld opwerkt, waarbij dat magnetische veld weer een tegenspanning veroorzaakt
in dezelfde geleider die daardoor de verandering van die stroom tegengaat.
Stroom door geleider verandert: magnetische flux ontstaat.
TOEGEPAST IN DE ONTSTEKING
1. Onderbrekerscontacten gesloten.
2. Door aangelegde spanning van accu vloeit stroom door
primaire spoel van bobine.
3. Verzamelt door inductie een hoeveelheid magnetische
energie. Er vormt magnetisch veld in primaire bron.
4. Ontstaan inductiespanning tegengesteld accuspanning.
5. Slechts deel van accuspanning bruikbaar.
Openen contactpunten: spoel verzet zich tegen deze
verandering door inductiespanning op te wekken om het
veld in stand te houden. Up tot 400V. Deze wordt
getransformeerd want, secundaire spoel heeft veel meer
windingen (transformator effect).
Elektromagnetische inductie
Inleiding
HERHALING
• In een seriekring wordt de spanning verdeeld.
• In een seriekring is de stroom overal hetzelfde.
• De bronspanning is gelijk aan de som van alle deelspanningen.
• De bronspanning is gelijk aan spanning over de verbruikers + alle spanningsverliezen.
• De bronspanning is gelijk aan de spanning over de verbruiker(s) + spanningsverlies over kabels +
inwendige verlies in de bron + spanningsverlies over schakelaar +…
• In een parallelkring is de spanning constant.
• In een parallelkring is de stroom verdeeld.
• Vier verbruikers die in parallel staan krijgen dus dezelfde spanning over zich.
• De stroom wordt echter wel verdeeld in parallel.
• De stroom die op een knooppunt toekomt= de som van alle stromen die wegvloeien.
SAMENVATTING MAGNETISME
Gelijke polen stoten elkaar af.
Tegengestelde polen trekken elkaar aan.
Veld naar noord naar zuid.
Magnetisch veld door elektrische stroom
Als er een stroom door een geleider loopt zal rond deze geleider en magnetisch veld
ontstaan.
• Sterk magnetisch veld evenredig aan de stroomsterkte.
• Veldlijnen zijn concentrisch aan de geleider.
• De richting hangt af van de stroomzin. Kijken in de richting van de stroomzin:
rechterhandregel.
Elektromagneten
Je kan bekrachtigde geleider naast elkaar plaatsen om dit magnetisch veld te versterken.
Een spoel kan je zien als meerdere elektrische geleiders naast elkaar. Als we dus een spoel bekrachtigen zal het
gegenereerd magnetisch veld door de geleider zich bundelen.
Je kan een magnetisch veld opwekken door een spoel te bekrachtigen maar je kan ook een spanning opwekken
door een magnetisch veld langs een spoel te bewegen.
Inductie van een elektromotorische spanning
DOOR MAGNETISCHE FLUXVERANDERING
• Magnetisch veld laten verandert, ontstaat aan uiteinden van spoel/
winding elektrisch spanning.
• De zin van de elektrische spanning is afhankelijk van de zin van het
uitwendig magnetisch veld.
• De grootte van de elektrische spanning is afhankelijk van de snelheid
van de beweging (dus de snelheid van de verandering van het
magnetisch veld) en het aantal windingen van de spoel.
, • Grootte van elektrische spanning is afhankelijk snelheid van beweging en aantal windingen van spoel.
Meer in detail:
• Magneet nadert spoel: spoel zal zich verzetten tegen de verhoging van het magnetisch veld.
• De spoel was in rust: was niet onder invloed van een magnetisch veld.
• De spoel zal nu als bron gaan werken, er wordt dus een spanning opgewekt: de zin van het
potentiaalverschil zal zich zodanig richten dat het ontwikkelde magnetisch veld van de spoel
tegengesteld is aan het uitwendig magnetisch veld.
• Elektromotorische spanning is groter naarmate de snelheid van de naderende magneet groter is!
De wet van Lenz
De reactie van de spoel werkt tegen de verandering!
Spoel bevindt zich onder invloed van magnetisch veld van de permanente magneet, maar het is een statisch
veld en dus geen veranderlijk magnetisch veld. Wordt de magneet nu terug uit de spoel bewogen: er zal in de
spoel een spanning opgewekt worden, dat magnetisch veld veroorzaakt, dat in dezelfde zin van verdwijnend
magnetisch veld is. Spoel werkt terug als bron en wil verhindering dat magnetisch veld vermindert.
Inductiewet van Faraday
Veranderd het magnetisch veld zal dus zorgen voor het opwekken van een spanning in de spoel.
De zin van de spanning van de spoel moet je bekijken als een bron. In een bron gaat de stroom van – naar +.
Dus de stroom in de spoel zal ook van – naar + gaan aangezien deze werkt als een bron.
De wet van Lenz en inductiewet van Faraday
Zin van elektromotorische spanning is steeds zo dat ze zich verzet tegen de oorzaak van haar ontstaan.
Fluxverandering
Bij snelle verandering van de flux krijgen we een hoge spanning gedurende een korte tijd. Bij een langzame
verandering van de flux krijgen we een langere spanning gedurende een langere tijd.
DOOR HET BEWEGEN VAN EEN GELEIDER IN EEN MAGNETISCH VELD
Rechterhandregel:
• Veldlijnen opvangen handpalm.
• Duim beweging van geleider.
• Vingers wijzen zin aan geïnduceerde stroom.
DOOR ELEKTROMAGNETISCHE ZELFINDUCTIE
• Als we stroom door een geleider sturen, dan zal dit rond deze geleider een magnetisch veld opwekken.
• Als door spoel stroom sturen, dan zal magnetisch veld opwekken, met spectrum zoals staafmagneet.
• Als er nog geen stroom door de spoel loopt, dan is deze spoel in rust. Als we nu een stroom door de
spoel laten lopen, zal de spoel zich verzetten tegen het opgewekte magnetisch veld.
Dit wil zeggen dat er in de spoel een tegenspanning (wet van Lenz) ontwikkeld wordt, zodat het
ontwikkelde magnetisch veld tegenwerkt wordt. Om dit te realiseren zal de stroom in tegengestelde zin
moeten lopen. Maar de spoel werkt hier als een bron. En in een bron loopt de spanning van – naar +.
• De tegenspanning is groter, naarmate de aangelegde stroom groter is, en de grootte van de
verandering van de stroom. Als de stroom op een bepaald tijdstip constant is, zal er ook geen
tegenspanning of inductiespanning opgewekt worden.
def. elektromagnetische zelfinductie: Het verschijnsel van het induceren van een elektromotorische spanning
in een spoel ten gevolge van een variatie van de intensiteit van de elektrische stroom in deze spoel zelf.
, Opwekking hoogspanning in ontstekingsbobine.
De stroom bereikt maar zijn maximaal na een tijd.
Hoe kleiner Tau, hoe sneller de stroom zal stijgen.
De tijd is afhankelijk van:
- Weerstand.
- Zelfinductiecoëfficiënt van spoel.
WEDERIJDSE INDUCTIE
Twee spoelen
Kern: behoud en versterkt het magnetisme.
Elektriciteit > magnetisme > hoog spanning.
Primaire wikkeling: minder wikkelingen.
Secundaire wikkeling: gaat onder 0 en meer wikkelingen (meer volt).
Wikkelingen komen onder invloed van elkaars magnetisme.
De grootte van de tegen spanning is afhankelijk van het aantal
wikkelingen, de zelfinductiecoëfficiënt van de beide spoelen en de
snelheid van de stroomverandering.
Bij ontstekingsbobine: stroom laten variëren door het openen en sluiten
van de stroomkring, dan zal de tegenspanning in de eerste en tweede
spoel veranderen.
• Magnetisch veld opgebouwd > zelfinductiespanning werkt
stroomopbouw tegen > na tijd primaire bobinestroom
maximale waarde bereikt.
• De grootte van de ohmse weerstand (R) en de zelfinductie
coëfficiënt (L) van spoel bepaalt hoe sterk de stroomopbouw wordt tegengewerkt. De verhouding
tussen L en R waarde is een maat voor de snelheid waarmee de stroom of beter gezegd het
magnetisch veld wordt opgebouwd.
De waarde L/R noemt men de tijdsconstante van de
spoel. Dat wil zeggen dat in de tijd L/R de
stroomsterkte 63,2% van zijn maximale waarde heeft
bereikt.
Er wordt gesteld dat de maximale stroomwaarde
bereikt wordt na 3 of 5 x de L/R tijd, een of ander
afhankelijk van de gewenste nauwkeurigheid.
MAGNETISCHE ENERGIE
• Opbouwen magnetische flux in spoel en L: spanning nodig, die stroom doet vloeien.
• Deel toegevoerde energie, wordt door ohmse weerstand omgezet in warmte energie, ander deel
gebruikt voor opbouwen van magnetisch veld.
, • Bij het uitschakelen van de stroomsterkte verdwijnt het magnetisch veld in de vorm van een
spanningsimpuls die de stroom doet naijlen.
• Deze vrijgekomen energie wordt meestal in warmte omgezet. Gaan we dan uit van spoel zonder
weerstand dan wordt een contante tegenspanning geïnduceerd.
MAGNETISCHE ENERGIE IN EEN STROOMVOERENDE SPOEL
Hoeveelheid energie bepaald door de grootte van de stroom en
de zelfinductiecoëfficiënt van spoel.
Laatste deel: stroom heeft maximale waarde bereikt, de
hoeveelheid energie blijft gelijk en energie van stroom wordt
voornamelijk in warmte omgezet.
In kortere tijd: een sterk magnetisch veld.
Vergelijken door stroom te vergroten en de
zelfinductiecoëfficiënt te wijzigen.
Zeer kleine weerstand en stroomopbouw afkappen:
zeer sterk veld in korte tijd opgebouwd.
Invloed op grootte!
I= U/R
Rdalen = Istijgen
def. zelfinductie: Verschijnsel waarbij een elektrische stroom door een geleider (zoals een spoel van
koperdraad) een magnetisch veld opwerkt, waarbij dat magnetische veld weer een tegenspanning veroorzaakt
in dezelfde geleider die daardoor de verandering van die stroom tegengaat.
Stroom door geleider verandert: magnetische flux ontstaat.
TOEGEPAST IN DE ONTSTEKING
1. Onderbrekerscontacten gesloten.
2. Door aangelegde spanning van accu vloeit stroom door
primaire spoel van bobine.
3. Verzamelt door inductie een hoeveelheid magnetische
energie. Er vormt magnetisch veld in primaire bron.
4. Ontstaan inductiespanning tegengesteld accuspanning.
5. Slechts deel van accuspanning bruikbaar.
Openen contactpunten: spoel verzet zich tegen deze
verandering door inductiespanning op te wekken om het
veld in stand te houden. Up tot 400V. Deze wordt
getransformeerd want, secundaire spoel heeft veel meer
windingen (transformator effect).
