Ero sivun ”Kela (komponentti)” versioiden välillä
| [katsottu versio] | [katsottu versio] |
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
p Käyttäjän 86.115.240.232 muokkaukset kumottiin ja sivu palautettiin viimeisimpään käyttäjän Jmk tekemään versioon. |
Pientä siivousta |
||
Rivi 4:
[[Kuva:Inductor.svg|thumb|Ilmasydämisen kelan piirrosmerkki]]
'''Kela''' ("'''käämi'''") on passiivinen [[sähkötekniikka|sähkötekniikan]] ja [[elektroniikka|elektroniikan]] komponentti,
== Kelan ja käämin suhde ==
Usein itse kelaa ({{k-en|inductor}}) kutsutaan virheellisesti käämiksi ({{k-en|coil}}); käämikin on kela, mutta kela on enemmän kuin käämi ja käämissä ei ole kelaa, vaikka kelassa onkin käämi{{selvennä}}. Sekä kelalla että käämillä on [[induktanssi]].
On myös käämejä, joilla ei ole varsinaista yhteyttä kelaan sähkötekniikan komponenttina. Muun muassa sähkömoottoreissa ja muuntajissa on käämejä, jotka eivät muodosta keloja komponentteina, vaan ne ovat muodostamassa sähkömagneettisia kenttiä mekaanisen liikkeen synnyttämiseksi tai energian tai signaalin siirtämiseksi galvaanisesti toisistaan erotettujen virtapiirien välillä.
== Rakenne ==
Kela muodostuu
Kelan induktanssin suuruuteen vaikuttaa kelasydän (halkaisija ja materiaali) ja johdinkierrosten määrä. Mikäli toisen vaikutusta pienentää, niin toisen vaikutusta pitää lisätä.
Kelalta vaadittava induktanssi voidaan perustaa pelkän käämin (ja ilmasydämen) varaan, mutta erillisellä kelasydämellä käämin kokoa - johtimen pituutta - voidaan pienentää ja
Myös yksittäisellä johdinlenkillä ja suoralla johtimella on pieni induktanssi, mikä joudutaan ottamaan huomioon hyvin suuritaajuuksisia signaaleita käsitteleviä virtapiirejä suunniteltaessa.
Rivi 22:
Virtapiirin suunnittelija määrittelee kelan [[induktanssi]]n. Lisäksi suunnittelija määrittää kelan [[resistanssi]]n ja virrankeston.
===
Tyypillisesti kelan käämi on [[Sähköjohto|johtimesta]] kelasydämen ympärille käämitty sylinterin muotoinen spiraali.
Renkaan muotoisen ytimen ympärille käämittyä kelaa kutsutaan [[toroidi (käämi)|toroidiksi]]. Tasaiseksi
Kelan käämille määritellään laskennallisesti käämin sisähalkaisija, kierrosten lukumäärä sekä käämilangan paksuus ja eristevahvuus.
Käämilangan paksuus vaikuttaa resistanssiin ja virrankestoon ja se määräytyy kelan läpi kulkevan virran mukaan. Mitä paksumpaa lankaa, niin sitä suurempi virrankesto ja pienempi resistanssi. Käämilangan
Varsinainen (''käämilanka'', {{k-en|magnet wire}}) on ohuella emalikerroksella päällystettyä kupari- tai alumiinilankaa.
Käämilankana voidaan käyttää myös eristämätöntä johdinta, mutta tällöin pitää
===
Kelasydän on alue, jonka ympärille käämin johdin on kierretty. Kela voi olla myös ilmasydäminen.
Rivi 42:
Kelalta vaadittava induktanssi voidaan perustaa pelkän käämin (ja ilmasydämen) varaan, mutta kiinteällä kelasydämellä käämin kokoa voidaan pienentää ja säästää johdinmateriaalia sekä pienentää resistanssia. Yleensä sydän on [[Ferromagnetismi|ferromagneettista]] materiaalia, jolla vahvistetaan kelan luomaa magneettikenttää.<ref name="kela" />
Etenkin suurilla [[taajuus|taajuuksilla]] kelasydämenä käytetään [[ferriitti]]ä pyörrevirtojen välttämiseksi.{{selvennä|
Ilmasydämisiä keloja käytetään esimerkiksi [[Radiotekniikka|radiotekniikassa]]. Ilmasydäminen kela valmistetaan tyypillisesti käämimällä käämilankaa jonkin väliaikaisen ytimen ympärille. Väliaikainen ydin poistetaan kun käämitys on suoritettu ja käämi on tarvittaessa tuettu teipillä, lakalla tai muulla käyttötarkoitukseen sopivalla tavalla.
Rivi 48:
== Toiminta ==
Sähkövirta synnyttää käämin johdinkierrosten ympärille virran voimakkuuteen verrannollisen magneettivuon
Kun [[Sähkövirta|virta]] kulkee käämin läpi, energiaa varastoituu kelan [[Magneettikenttä|magneettikenttään]]. Kelan käämin lävitse kulkevan virran muuttuessa muuttuu myös kelan lävistävä [[magneettivuo]]. Kelan [[induktanssi]] pyrkii vastustamaan tätä magneettivuon muutosta luomalla johtimeen [[Faradayn induktiolaki|Faradayn induktiolain]] mukaisen [[sähkömotorinen voima|sähkömotorisen voiman]] (smv), eli [[jännite|jännitteen]].
<ref name="kela">[http://kompo2010.wikispaces.com/Rautasyd%C3%A4miset+kelat Rautasydäminen kela]</ref>
Rivi 64:
missä ''N'' on kelan käämin johdinkierrosten lukumäärä.
[[
:<math>\Psi=N\Phi</math>.
Rivi 71:
Piiriteknisesti kelan vastakohta on [[kondensaattori]], jonka [[kapasitanssi]] aiheuttaa negatiivisen reaktanssin.
Kelan mekaaninen
== Induktanssi ==
Kelan kykyä vastustaa virran muutoksia kuvaa sen [[induktanssi]], jonka yksikkö on [[henry]] (H). Induktanssin L läpi kulkevan sähkövirran I muutos aiheuttaa kelan napojen yli jänniteen<ref>[http://materiaalit.internetix.fi/fi/opintojaksot/5luonnontieteet/fysiikka/fysiikka7/induktio Induktio, Lenzin laki; Internetix]</ref>.
Esimerkiksi kela, jonka induktanssi on 1 H, muodostaa päidensä yli 1 [[voltti|V]] jännitteen, kun sen läpi kulkeva virta muuttuu 1 [[ampeeri|A]]/[[sekunti|s]] (ampeerin sekunnissa). Ilmiöstä johtuen esimerkiksi [[rele|releiden]] kelojen yli kytketään usein [[diodi|suojadiodi]] oikosulkemaan käämivirran nopeasta katkaisusta aiheutuva vastakkaissuuntainen jännitepiikki.
Rivi 124:
Keloja käytetään mm. häiriönpoistoon sekä [[Elektroniikan suodattimet|ali- ja ylipäästösuotimina]], kuten kaiuttimen [[Jakosuodin|jakosuotimena]].
[[Sähkömagneetti]] on kelan sovellus, jossa kelan ydin on rautaa. Sähkömagneetti vaatii tasavirran toimiakseen.{{Lähde}}
[[Sähkömuuntaja]]ssa ei ole kelaa.{{Selvennä}} Muuntajan käämit muodostavat periaatteessa muuntajan sydämen kanssa kelat, mutta kela ei ole mikään muuntajan erillinen osa. Muuntajan sydämen ympärillä on aina vahintään kaksi käämiä jotka vuorovaikuttavat sähkömagneettisesti toistensa kanssa siirtäen energiaa käämien välillä. Energia siirtyy [[virtapiiri]]stä toiseen käämien välisen [[keskinäisinduktanssi]]n välityksellä. Kelassa on vain yksi käämi, kun muuntajassa käämejä on vähintään kaksi. Saman kelasydämen ympärillä voi toki olla useampi käämi, mutta kelan ollessa kyseessä niistä käytetään vain yhtä kerrallaan tai muutoin kyseessä on muuntaja ja käämien virrat vaikuttavat toisiinsa.
| |||