Eine Induktionsrolle oder "Funken-Rolle" (archaisch bekannt als ein inductorium oder Rolle von Ruhmkorff nach Heinrich Ruhmkorff) sind ein Typ der störenden Entladungsrolle. Es ist ein Typ des elektrischen Transformators, der verwendet ist, um Hochspannungspulse von einer Versorgung des direkten Stroms (DC) der niedrigen Stromspannung zu erzeugen. Um die Flusswechsel zu schaffen, die notwendig sind, um Stromspannung im sekundären zu veranlassen, wird der direkte Strom in der Vorwahl durch einen vibrierenden mechanischen Kontakt genannt einen interrupter wiederholt unterbrochen. Entwickelter Anfang 1836 durch Nicholas Callan und andere, die Induktionsrolle war der erste Typ des Transformators. Sie wurden in Röntgenstrahl-Maschinen und Radiosendern der Funken-Lücke von den 1880er Jahren bis zu den 1920er Jahren weit verwendet. Heute ist ihr einziger Gebrauch als die Zündspulen in inneren Verbrennungsmotoren, und in der Physik-Ausbildung, um Induktion zu demonstrieren.

Der Begriff 'Induktions-Rolle' wird auch für eine Rolle gebraucht, die Hochfrequenzwechselstrom (AC) trägt, Wirbel-Ströme erzeugend, um Gegenstände zu heizen, die ins Interieur der Rolle, in der Induktionsheizung oder Zonenschmelzen-Ausrüstung gelegt sind.

Wie es arbeitet

Eine Induktionsrolle besteht aus zwei Rollen der isolierten Kupferleitungswunde um einen allgemeinen Eisenkern. Eine Rolle, genannt das primäre Winden, wird von relativ wenigen (Zehnen oder Hunderte) Umdrehungen der rauen Leitung gemacht. Die andere Rolle, das sekundäre Winden, besteht normalerweise aus vielen (Tausende) Umdrehungen der feinen Leitung. Ein elektrischer Strom wird durch die Vorwahl passiert, ein magnetisches Feld schaffend. Wegen des allgemeinen Kerns paart sich der grösste Teil des magnetischen Feldes der Vorwahl mit dem sekundären Winden. Die Vorwahl benimmt sich als ein Induktor, Energie im verbundenen magnetischen Feld versorgend. Wenn der primäre Strom plötzlich unterbrochen wird, bricht das magnetische Feld schnell zusammen. Das veranlasst einen Hochspannungspuls, über die sekundären Terminals durch die elektromagnetische Induktion entwickelt zu werden. Wegen der Vielzahl von Umdrehungen in der sekundären Rolle ist der sekundäre Stromspannungspuls normalerweise viele tausend von Volt. Diese Stromspannung ist häufig genügend, um einen elektrischen Funken zu verursachen, über eine Luftlücke zu springen, die die Produktionsterminals des secondary trennt. Deshalb wurden Induktionsrollen Funken-Rollen genannt.

Die Größe von Induktionsrollen wurde gewöhnlich durch die Länge des Funkens angegeben, den es erzeugen konnte; eine '8 Zoll' (20 Cm) Induktionsrolle war diejenige, die einen 8-Zoll-Kreisbogen erzeugen konnte.

Der interrupter

Um die Rolle unaufhörlich zu bedienen, muss der Gleichstrom-Versorgungsstrom wiederholt gebrochen werden, um die magnetischen für die Induktion erforderlichen Feldänderungen zu schaffen. Induktionsrolle-Gebrauch ein magnetisch aktivierter vibrierender Arm hat einen interrupter oder Brechung genannt, um das aktuelle Fließen in die primäre Rolle schnell zu verbinden und zu brechen. Die interrupters auf kleinen Rollen wurden auf dem Ende der Rolle neben dem Eisenkern bestiegen. Als die Macht angemacht wurde, zieht das magnetische Feld, das durch das aktuelle Fließen in der Vorwahl geschaffen ist, die einem Frühling beigefügte Eisenarmatur des interrupter an, ein Paar von Kontakten im primären Stromkreis öffnend. Wenn das magnetische Feld dann zusammenbricht, schließt der Frühling die Kontakte wieder, den Strom wieder anmachend. Dieser Zyklus wurde oft pro Sekunde wiederholt.

Entgegengesetzte Potenziale werden im sekundären veranlasst, wenn der interrupter den Stromkreis 'bricht' und den Stromkreis 'schließt'. Jedoch ist die aktuelle Änderung in der Vorwahl viel plötzlicher, wenn der interrupter 'bricht'. Wenn die Kontakte nahe, sich der Strom langsam in der Vorwahl entwickelt, weil die Versorgungsstromspannung eine beschränkte Fähigkeit hat, Strom durch die Induktanz der Rolle zu zwingen. Im Gegensatz, wenn sich der interrupter offen, die aktuellen Fälle zur Null plötzlich in Verbindung setzt. So ist der Puls der Stromspannung, die im sekundären an 'der Brechung' veranlasst ist, viel größer als der am 'Ende' veranlasste Puls, ist es die 'Brechung', die die Hochspannungsproduktion der Rolle erzeugt. Ein "snubber" Kondensator 0.5 zu 15 μF wird über die Kontakte verwendet, um den Kreisbogen auf der 'Brechung' zu löschen, die viel schnellere Schaltung und höhere Stromspannungen verursacht. So ist die Produktionswellenform einer Induktionsrolle eine Reihe, positive und negative Pulse, aber mit einer Widersprüchlichkeit abwechseln zu lassen, die viel größer ist als der andere.

Baudetails

Um die Hochspannungen zu verhindern, die in der Rolle davon erzeugt sind, die dünne Isolierung zu brechen und zwischen den sekundären Leitungen zu funken, verwendet die sekundäre Rolle speziellen Aufbau, um zu vermeiden, Leitungen zu haben, die große Stromspannungsunterschiede tragen, die neben einander liegen. Die sekundäre Rolle ist Wunde in vielen dünnen flachen Abteilungen in der Form von des Pfannkuchens (genannt "Kuchen"), verbunden der Reihe nach. Die primäre Rolle ist die erste Wunde auf dem Eisenkern, und isoliert vom sekundären mit einer dicken Zeitung oder Gummierung. Dann wird jede sekundäre Subrolle mit der Rolle daneben verbunden, und auf den Eisenkern gleiten lassen, der davon isoliert ist, an Rollen mit Platten des lackierten Papiers anzugrenzen. Die in jeder Subrolle entwickelte Stromspannung ist nicht groß genug, um zwischen den Leitungen in der Subrolle zu springen. Große Stromspannungen werden nur über viele Subrollen der Reihe nach entwickelt, die zu weit getrennt werden, um zu funken. Um der kompletten Rolle einen Endisolieren-Überzug zu geben, wurde es in geschmolzenes Paraffin oder Kolofonium und die Luft versenkt, die ausgeleert ist, um sicherzustellen, dass es keine Luftbürsten verlassen innen gibt, und das Paraffin erlaubt hat fest zu werden, so wird die komplette Rolle in Wachs eingeschlossen.

Um Wirbel-Ströme zu verhindern, die Energieverluste verursachen, wird der Eisenkern aus einem Bündel von parallelen Eisenleitungen gemacht, die individuell mit dem Schellack angestrichen sind, um sie elektrisch zu isolieren. Die Wirbel-Ströme, die in Schleifen in der Kernsenkrechte zur magnetischen Achse fließen, werden durch die Schichten der Isolierung blockiert. Die Enden der primären Rolle haben häufig mehrere Zoll entweder vom Ende der sekundären Rolle herausgestreckt, um Kreisbogen vom sekundären bis die Vorwahl oder von den Kern zu verhindern.

Quecksilber und elektrolytischer interrupters

Obwohl moderne Induktionsrollen zu Bildungszwecken den ganzen Gebrauch der vibrierende Arm-'Hammer'-Typ interrupter beschrieben oben verwendet haben, waren diese unzulänglich, für die großen Induktionsrollen anzutreiben, die in Radiosendern der Funken-Lücke und Röntgenstrahl-Maschinen an der Jahrhundertwende verwendet sind. In starken Rollen hat der hohe primäre Strom Kreisbogen an den Interrupter-Kontakten geschaffen, die schnell die Kontakte zerstört haben. Außerdem, da jede "Brechung" einen Puls der Stromspannung von der Rolle, mehr Brechungen pro Sekunde das größere die Macht-Produktion erzeugt. Hammer interrupters war zu Unterbrechungsraten über ungefähr 200 Hz und denjenigen nicht fähig, die in Hochleistungsrollen nur verwendet sind, die an 20 - 30 Hz bedient sind.

Deshalb ist viel Forschung in Besserung interrupters eingetreten und hat sich verbessert Designs wurden in hohen Macht-Rollen, mit dem Hammer interrupters nur verwendet auf kleinen Rollen unter 8" Funken verwendet. Léon Foucault und andere haben interrupters entwickelt, der aus einer schwingenden Nadel besteht, die in und aus einem Behälter von Quecksilber eintaucht. Das Quecksilber wurde mit einer Schicht von Geistern bedeckt, die den Kreisbogen schnell ausgelöscht haben, schneller Schaltung verursachend. In großen Rollen wurden diese häufig durch einen getrennten Elektromagneten oder Motor gesteuert.

Die größten Rollen verwendete entweder elektrolytische oder Quecksilberturbine interrupters. Das elektrolytische oder Wehnelt interrupter, erfunden von Arthur Wehnelt 1899, haben aus einer kurzen Platin-Nadel-Kathode bestanden, die in einen Elektrolyt von Schwefelsäure mit der anderen Seite des mit einer Leitungsteller-Anode-Elektrode verbundenen Stromkreises versenkt ist. Als der primäre Strom es, Gasluftblasen durchgeführt hat, die auf der Nadel gebildet sind, die wiederholt den Stromkreis gebrochen hat. Das ist auf einen primären Strom gebrochen zufällig an Raten bis zu 2000 Brechungen pro Sekunde hinausgelaufen. Quecksilberturbine interrupters hatte ein Schleuderflügelrad, das flüssiges Quecksilber auf Metallkontakten geworfen hat. Das Ergebnis war wieder eine höhere Rate "des Brechens" und höhere Macht-Produktion.

Geschichte

Michael Faraday hat den Grundsatz der Induktion, des Induktionsgesetzes von Faraday 1831 entdeckt und hat die ersten Versuche mit der Induktion zwischen Rollen der Leitung angestellt. Die Induktionsrolle wurde vom irischen Wissenschaftler und dem katholischen Priester Nicholas Callan 1836 in der Universität von St. Patrick, Maynooth erfunden und von William Sturgeon und Charles Grafton Page verbessert. Die frühen Rollen hatten gekröpften interrupters der Hand, der von Callan und Antoine Masson erfunden ist. Der automatische 'Hammer' interrupter wurde von C. E. Neef, P. Wagner und J. W. M'Gauley erfunden. Hippolyte Fizeau hat den Gebrauch des Löschen-Kondensators eingeführt. Heinrich Ruhmkorff hat höhere Stromspannungen erzeugt, indem er die Länge des sekundären, in einigen Rollen mit 5 oder 6 Meilen (10 km) der Leitung außerordentlich vergrößert hat. Am Anfang der 1850er Jahre, nach dem Überprüfen eines Beispiels einer Rolle von Ruhmkorff, die einen kleinen Funken von ungefähr 2 Zoll (50 Mm), wenn gekräftigt, erzeugt hat, hat amerikanischer Erfinder Edward Samuel Ritchie wahrgenommen, dass es effizienter gemacht werden und einen stärkeren Funken durch das neu Entwerfen und die Besserung seiner sekundären Isolierung erzeugen konnte. Sein eigenes Design hat die Rolle in Abteilungen, jeder geteilt, der richtig von einander isoliert ist. Die Induktionsrolle von Ritchie hat sich höher als andere Designs des Tages erwiesen, am Anfang einen Funken von 10 Zoll (25 Cm) in der Länge erzeugend; spätere Versionen konnten einen elektrischen Bolzen 24 Zoll (60 Cm) oder länger in der Länge erzeugen. Die volle Geschichte der Erfindung von Page der Induktionsrolle in seiner modernen Gestalt wird in Robert Post, "Physik, Patente und Politik erzählt: Eine Lebensbeschreibung von Charles Grafton Page" (Wissenschaftsgeschichtsveröffentlichungen, 1976. 1857 wurde eine der Induktionsrollen von Ritchie in Dublin, Irland auf einer Konferenz der britischen Vereinigung, und später an der Universität Edinburghs in Schottland ausgestellt. Ruhmkorff selbst hat eine Induktionsrolle von Ritchie gekauft, seine Verbesserungen in seiner eigenen Arbeit verwertend. Die Induktionsrolle von Callan wurde einen IEEE Meilenstein 2006 genannt.

Induktionsrollen wurden verwendet, um Hochspannung für die frühe Gasentladung und Tuben von Crookes und andere Hochspannungsforschung zur Verfügung zu stellen. Sie wurden auch verwendet, um Unterhaltung zur Verfügung zu stellen (Tuben von Geissler, zum Beispiel anzündend) und kleine "schockierende Rollen", Rollen von Tesla und violette in der Quacksalber-Medizin verwendete Strahl-Geräte zu steuern. Sie wurden durch das Hertz verwendet, um die Existenz von elektromagnetischen Wellen, wie vorausgesagt, durch James Maxwell und durch Lodge und Marconi in der ersten Forschung in Funkwellen zu demonstrieren. Ihr größter Industriegebrauch war wahrscheinlich in frühen Radiotelegrafie-Radiosendern der Funken-Lücke und frühe kalte Kathode-Röntgenstrahl-Tuben von den 1890er Jahren bis zu den 1920er Jahren anzutreiben, nach denen sie sowohl in diesen Anwendungen durch AC Transformatoren als auch in Vakuumtuben verdrängt wurden. Jedoch war ihr größter Gebrauch als die Zündspule oder Funken-Rolle im Zünden-System von inneren Verbrennungsmotoren, wo sie noch verwendet werden, obwohl die Interrupter-Kontakte jetzt durch Schalter des festen Zustands ersetzt werden. Eine kleinere Version wird verwendet, um die Blitz-Tuben auszulösen, die in Kameras und Röhrenblitz-Lichtern verwendet sind.

Siehe auch

• Aufladung der Station
• Zündspule
• Funken-Lücke-Sender
• Transformator
• Tesla rollen auf
• Elektromagnetismus
• Das Gesetz von Faraday der Induktion
• Zünden-System
• Induktor
• Magnetisches Feld
• Nicholas Callan

Kommentare

Weiterführende Literatur

• Norrie, H. S., "Induktionsrollen: Wie man Macht, Verwenden Sie, und Reparieren Sie Sie". Norman H. Schneider, 1907, New York. 4. Ausgabe.

• Hat über Geschichte der Erfindung von Induktion Rolle ausführlich berichtet

Außenverbindungen

• Batterie hat Fahrer-Stromkreis für Induktionsrollen angetrieben
• Die Seite von Cathode Ray Tube