Az induktor megértése és működik

Az induktivitás az elektronika egyik fő passzív alkatrésze. Az elektronika alapvető passzív alkatrészei az ellenállások, kondenzátorok és induktivitások. Az induktorok szorosan kapcsolódnak a kondenzátorokhoz, mivel mindkettő elektromos teret használ az energia tárolására, és mindkettő két terminál passzív alkatrész. A kondenzátorok és az induktorok szerkezeti tulajdonságai, korlátai és felhasználása azonban eltérő.

Az induktor két terminális komponens, amely energiát tárol a mágneses mezőiben. Tekercsnek vagy fojtónak is nevezik. Blokkolja a rajta áramló áram minden változását.

Az induktivitást az induktivitás értéke jellemzi, amely a tekercsen belüli feszültség (EMF) és áramváltozás aránya. Az induktivitás mértékegysége Henry. Ha az induktoron átáramló áramot másodpercenként egy amper sebességgel megváltoztatják, és a tekercs belsejében 1 V EMF keletkezik, akkor az induktivitás értéke 1 Henry lesz.

Az elektronikában ritkán használják a Henry értékű induktivitást, mivel az alkalmazás szempontjából nagyon magas érték. Általában jóval alacsonyabb értékeket, például Milli Henry-t, Micro Henry-t vagy Nano Henry-t használnak a legtöbb alkalmazásban.

Szimbólum	Érték	Kapcsolat Henryvel
mH	Milli Henry	1000/1
uH	Micro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

Az induktor szimbóluma az alábbi képen látható:

A szimbólum a sodrott vezetékek ábrázolása, ami azt jelenti, hogy a vezetékeket tekercsgé alakítják.

Az induktor felépítése

Az induktorokat szigetelt rézhuzalok segítségével alakítják ki, amelyek tovább tekercsként képződnek. A tekercs különböző formájú és méretű lehet, és más típusú anyagokba is csomagolható.

Az induktivitás nagymértékben függ számos tényezőtől, például a huzalfordulások számától, a fordulatok távolságától, a fordulási rétegek számától, a maganyag típusától, mágneses permeabilitásától, méretétől, alakjától stb.

Óriási különbség van az ideális induktivitás és az elektronikus áramkörökben használt tényleges induktorok között. A valódi induktivitásnak nemcsak induktivitása van, hanem kapacitása és ellenállása is. A szorosan tekert tekercsek mérhető mennyiségű kóbor kapacitást produkálnak a tekercsfordulatok között. Ez a kiegészítő kapacitás, valamint a huzalellenállás megváltoztatja az induktor magas frekvenciájú viselkedését.

Az induktorokat szinte minden elektronikus termékben használják, az induktor néhány barkácsolási alkalmazása:

• Fémdetektor
• Arduino fémdetektor
• FM adó
• Oszcillátorok

Hogyan működik az induktor?

Mielőtt tovább tárgyalnánk, fontos megérteni a két terminológia, a mágneses tér és a mágneses fluxus közötti különbséget.

A vezetőn átáramló áram alatt mágneses mező keletkezik. Ez a két dolog lineárisan arányos. Ezért, ha az áram növekszik, akkor a mágneses mező is megnő. Ezt a mágneses teret a SI egységben, Tesla (T) mérjük. Most mi a mágneses fluxus ? Nos, a mágneses tér mérése vagy mennyisége halad át egy meghatározott területen. A Mágneses Fluxnak SI szabvány szerint is van egysége, ez Weber.

Tehát mostantól az induktorokon át egy mágneses mező van, amelyet a rajta keresztül áramló áram hoz létre.

A további megértéshez meg kell érteni Faraday induktivitási törvényét. Mivel a per Faraday-törvény Indukciós, a generált EMF arányos a változás mértéke a mágneses fluxus.

VL = N (dΦ / dt)

Ahol N a fordulatok száma és Φ a fluxus mennyisége.

Induktivitás felépítése

Egy általános, szabványos induktivitás és működés bizonyítható rézhuzalként, amely szorosan át van tekerve egy maganyagon. Az alábbi képen a rézhuzal szorosan át van tekerve egy maganyagon, így két terminálos passzív induktivitássá válik.

Amikor az áram a vezetéken keresztül áramlik, az elektromágneses mező kialakul a vezetőn, és elektromotoros erő vagy EMF keletkezik a mágneses fluxus változásának sebességétől függően. Tehát a fluxuskapcsolás Nɸ lesz.

A induktivitását seb tekercs induktivitás egy maganyagot azt mondják, hogy

µN ² A / L

ahol N a fordulatok száma

A a maganyag keresztmetszeti területe

L a tekercs hossza

µ a maganyag permeabilitása, amely állandó.

Az előállított hátsó EMF képlete:

Vemf (L) = -L (di / dt)

Az áramkörben, ha egy feszültségforrást kapcsolunk az induktorra. Ez a kapcsoló bármi lehet, mint tranzisztor, MOSFET vagy bármilyen tipikus kapcsoló, amely biztosítja az induktor feszültségforrását.

Az áramkörnek két állapota van.

Ha a kapcsoló nyitva van, akkor az áram nem lép fel az induktorban, és az áramváltozás sebessége nulla. Tehát az EMF is nulla.

Amikor a kapcsoló zárva van, a feszültségforrás és az induktor közötti áram addig kezd emelkedni, amíg az áramáram el nem éri a maximális állandó állapot értéket. Ebben az időben az induktoron átáramló áram növekszik, és az áramváltozás sebessége az induktivitás értékétől függ. Faraday törvénye szerint az induktor visszaküldi az EMF-et, amely addig marad, amíg a DC stabil állapotba nem kerül. Állandó állapot alatt a tekercsben nincs áramváltozás, és az áram egyszerűen áthalad a tekercsen.

Ez idő alatt az ideális induktor rövidzárlatként fog működni, mivel nincs ellenállása, de gyakorlati helyzetben a tekercsen és a tekercsen átáramló áramnak ellenállása és kapacitása is van.

A másik állapotban, amikor a kapcsolót ismét bezárják, az induktor áram gyorsan lemegy, és ismét változás van, amely tovább vezet az EMF keletkezéséhez.

Áram és feszültség egy induktorban

A fenti grafikon a kapcsoló állapotát, az induktivitást és az indukált feszültséget mutatja az időállandóban.

Az induktoron keresztüli teljesítmény kiszámítható Ohm teljesítménytörvény alkalmazásával, ahol P = feszültség x áram. Ezért ilyen esetben a feszültség –L (di / dt) és az áram i. Tehát az induktor teljesítményét ennek a képletnek a segítségével lehet kiszámítani

P _L = L (di / dt) i

De az állandó állapot alatt az igazi induktor csak úgy viselkedik, mint egy ellenállás. Tehát a teljesítmény kiszámítható

P = V ² R

Az induktorban tárolt energia kiszámítása is lehetséges. Az induktor a mágneses mező felhasználásával tárolja az energiát. Az induktorban tárolt energiát ennek a képletnek a segítségével lehet kiszámítani-

W (t) = Li ² (t) / 2

Különböző típusú induktorok állnak rendelkezésre felépítésük és méretük tekintetében. Konstrukciónkénti induktivitások kialakíthatók a levegőmagban, a ferritmagban, a vasmagban stb.

Az induktorok alkalmazása

Az induktorokat széles körben alkalmazzák.

1. RF-vel kapcsolatos alkalmazásban.
2. SMPS és tápegységek.
3. A Transformer-ben.
4. Túlfeszültség-védelem a bekapcsolási áram korlátozásához.
5. A mechanikus relék belsejében stb.