Induktorin ymmärtäminen ja se toimii

Induktori on yksi elektroniikan tärkeimmistä passiivisista komponenteista. Elektroniikan peruskomponentit ovat vastukset, kondensaattorit ja induktorit. Induktorit liittyvät läheisesti kondensaattoreihin, koska ne molemmat käyttävät sähkökenttää energian varastointiin ja molemmat ovat kaksi terminaalin passiivista komponenttia. Kondensaattoreilla ja induktoreilla on kuitenkin erilaiset rakentamisominaisuudet, rajoitukset ja käyttö.

Induktori on kaksi päätelaitetta, joka tallentaa energiaa magneettikenttäänsä. Sitä kutsutaan myös kelaksi tai rikastimeksi. Se estää kaikki sen läpi kulkevan virran muutokset.

Induktorille on tunnusomaista induktanssin arvo, joka on jännitteen (EMF) ja virran muutoksen suhde kelan sisällä. Yksikkö induktanssi on Henry. Jos induktorin läpi kulkevaa virtausta muutetaan yhden ampeerin sekunnissa ja kelan sisällä tuotetaan 1 V EMF: ää, induktanssin arvo on 1 Henry.

Elektroniikassa induktoria, jonka arvo on Henry, käytetään harvoin, koska se on sovelluksen kannalta erittäin korkea arvo. Tyypillisesti paljon pienempiä arvoja, kuten Milli Henry, Micro Henry tai Nano Henry, käytetään useimmissa sovelluksissa.

Symboli	Arvo	Suhde Henryyn
mH	Milli Henry	1/1000
uH	Mikro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

Symboli IC on esitetty alla kuva-

Symboli edustaa kierrettyjä johtoja, mikä tarkoittaa, että johdot on rakennettu kelaksi.

Induktorin rakentaminen

Induktorit muodostetaan eristetyillä kuparilangoilla, jotka muodostuvat edelleen kelaksi. Kela voi olla muodoltaan ja kooltaan erilainen, ja se voidaan myös kääriä erityyppisiin materiaaleihin.

Induktorin induktanssi on erittäin riippuvainen useista tekijöistä, kuten langan kierrosten lukumäärästä, kierrosten välisestä etäisyydestä, kierroskerrosten lukumäärästä, ydinmateriaalien tyypistä, sen magneettisesta permeabiliteetista, koosta, muodosta jne.

Ihanteellisen induktorin ja elektronisissa piireissä käytettyjen todellisten induktorien välillä on valtava ero. Todellisella induktorilla ei ole vain induktanssi, mutta sillä on myös kapasitanssi ja vastus. Tiiviisti käärityt kelat tuottavat mitattavan määrän hajakapasitanssia kelan käännösten välillä. Tämä ylimääräinen kapasitanssi samoin kuin lankavastus muuttaa induktorin korkeataajuista käyttäytymistä.

Induktoreita käytetään melkein jokaisessa elektronisessa tuotteessa, jotkut induktorin DIY-sovellukset ovat:

• Metallinilmaisin
• Arduino-metallinilmaisin
• FM-lähetin
• Oskillaattorit

Kuinka induktori toimii?

Ennen kuin keskustelemme edelleen, on tärkeää ymmärtää ero kahden terminologian, magneettikentän ja magneettivuon välillä.

Johtimen läpi kulkevan virran aikana syntyy magneettikenttä. Nämä kaksi asiaa ovat lineaarisesti verrannollisia. Siksi, jos virtaa lisätään, niin myös magneettikenttä kasvaa. Tämä magneettikenttä mitataan SI-yksikössä Tesla (T). Nyt mitä Magneettivuon ? No, magneettikentän mittaus tai määrä kulkee tietyn alueen läpi. Magneettivuoilla on myös yksikkö SI-standardissa, se on Weber.

Joten induktoreiden yli on nyt magneettikenttä, jonka tuottaa sen läpi virtaava virta.

Faradayn induktanssilain ymmärtäminen edellyttää ymmärtämistä edelleen. Kuten kohti Faradayn induktanssi, muodostetun EMF on verrannollinen muutosnopeus magneettivuon.

VL = N (dΦ / dt)

Missä N on käännösten lukumäärä ja Φ on vuon määrä.

Induktorin rakentaminen

Yksi yleinen, vakio induktorirakenne ja työskentely voidaan osoittaa kuparilangana, joka on kiedottu tiukasti ydinmateriaalin yli. Alla olevassa kuvassa kuparilanka on kiedottu tiiviisti ydinmateriaalin yli, mikä tekee siitä kahden päätteen passiivisen kelan.

Kun virta kulkee langan läpi, sähkömagneettinen kenttä kehittyy johtimen yli ja sähkömoottorivoima tai EMF syntyy riippuen magneettivuon muutosnopeudesta. Joten vuon kytkentä on N2.

Induktanssi haavan kelan kelan ydinmateriaali sanotaan olevan

µN ² A / L

missä N on käännösten lukumäärä

A on ydinmateriaalin poikkileikkausala

L on kelan pituus

u on ydinmateriaalin läpäisevyys, joka on vakio.

Luotu takaisin EMF- kaava on

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

Piirissä, jos jännitelähde syötetään induktoriin kytkimen avulla. Tämä kytkin voi olla mikä tahansa kuten transistorit, MOSFET tai mikä tahansa tyypillinen kytkin, joka tarjoaa jännitelähteen induktorille.

Piirissä on kaksi tilaa.

Kun kytkin on auki, virtaa ei tapahdu induktorissa, ja virran muutosnopeus on nolla. Joten, EMF on myös nolla.

Kun kytkin on suljettu, jännite lähteestä induktoriin alkaa nousta, kunnes virta saavuttaa suurimman vakaan tilan arvon. Tänä aikana virta induktorin läpi kasvaa ja virran muutosnopeus riippuu induktanssin arvosta. Faradayn lain mukaan induktori tuottaa takaisin EMF: n, joka pysyy, kunnes tasavirta pääsee vakaan tilaan. Vakaan tilan aikana kelassa ei ole virran muutosta, ja virta kulkee yksinkertaisesti kelan läpi.

Tänä aikana ihanteellinen induktori toimii oikosulkuna, koska sillä ei ole vastusta, mutta käytännön tilanteessa kelan ja kelan läpi kulkevalla virralla on vastus sekä kapasitanssi.

Toisessa tilassa, kun kytkintä suljetaan uudelleen, induktorivirta laskee nopeasti ja jälleen on virta, joka johtaa edelleen EMF: n muodostumiseen.

Virta ja jännite induktorissa

Yllä oleva kaavio näyttää kytkintilan, induktorivirran ja indusoidun jännitteen aikavakiossa.

Induktorin läpi kulkeva teho voidaan laskea Ohmin teholakilla, jossa P = Jännite x Virta. Siksi tällaisessa tapauksessa jännite on –L (di / dt) ja virta on i. Joten induktorin teho voidaan laskea tällä kaavalla

P _L = L (di / dt) i

Mutta vakaan tilan aikana oikea induktori toimii vain kuin vastus. Joten teho voidaan laskea

P = V ² R

On myös mahdollista laskea varastoitu energia kelaan. Induktori varaa energiaa magneettikentän avulla. Induktoriin varastoitu energia voidaan laskea käyttämällä tätä kaavaa -

W (t) = Li ² (t) / 2

Induktoreita on saatavilla niiden rakenteen ja koon suhteen. Rakentamiseen liittyvät induktorit voidaan muodostaa ilmasydämessä, ferriittisydämessä, rautasydämessä jne. Ja muodon mukaan on saatavana erityyppisiä induktoreita, kuten rumpusydämen tyyppi, rikastintyyppi, muuntajan tyyppi jne.

Induktorien sovellukset

Induktoreita käytetään laajalla käyttöalueella.

1. RF-sovelluksessa.
2. SMPS ja virtalähteet.
3. Transformerissa.
4. Ylijännitesuoja rajoittaa käynnistysvirtaa.
5. Mekaanisten releiden jne. Sisällä