Įvadas į induktorius

Vienas pasyvus komponentas, kuris visada lieka neaiškus, yra induktoriai. Tai yra ritės formos struktūros, kurias rasite daugumoje galios elektroninių grandinių, ir dėl savo savybių dirba jūsų transformatoriai. Priežastis, kodėl daugelis žmonių nesupranta induktorių, yra ta, kad jie ne tik keičia elektrinį lauką, bet ir aplink jį esantį magnetinį lauką. Šiame vadove leiskime suprasti induktoriaus pagrindus ir juos išaiškinti, kad žinotume, kaip ir kada naudoti juos savo programose.

Kas yra induktorius?

Induktorius yra galbūt pats paprasčiausias iš visų elektroninių komponentų, pagamintas panašiai kaip rezistorius - paprasto ilgio viela, suvyniota. Tačiau čia pasipriešinimas nėra tas turtas, kurio ieškome. Tai nutinka dėl vielos formos - ritės -, kai pro ją praleidžiama srovė, sukuria magnetinį lauką. Šis sukeltas magnetinis laukas suteikia šiai vielai šiek tiek įdomių elektrinių savybių, ypač induktyvumo - ir tai suteikia šioms dalims jų pavadinimą.

Skirtumas tarp induktoriaus ir kondensatoriaus

Apie kondensatorių mes jau sužinojome ankstesniame straipsnyje. O dabar, kai jau žinai induktoriaus pagrindus, gali kilti klausimas: „Kuo skiriasi induktorius nuo kondensatoriaus?“

Pirmiausia, pirmiausia, kaupiama energija, kai virš jo yra naudojamas įtampos potencialas, tačiau kondensatorius kaupia energiją elektrinio lauko pavidalu, o induktorius kaupia energiją magnetinio felido pavidalu. Gerai, bet kaip tai daro įtaką jo pasirodymui.

Norint tai suprasti, reikia gilintis labai giliai, tačiau kol kas galite tiesiog atsiminti, kad kondensatorius bando išlyginti grandinės įtampą, tai yra, jis nemėgsta kiekvieno komponento potencialo pokyčio, taigi jis ims arba iškrova, norint išlyginti įtampą. Kita vertus, induktoriui nepatinka srovės pokyčiai grandinėje, todėl srovės pokyčiai, kuriuos jis įkraus ar išleis, kad išlygintų srovę per grandinę.

Taip pat atminkite, kad induktorius iškraunant keičia savo poliškumą, todėl įkrovimo metu potencialas bus priešingas potencialui iškrovimo metu.

Induktorių simboliai

Kaip ir daugelis kitų elektroninių komponentų, induktoriaus simbolis yra supaprastinta piktograma, kaip jis atrodo iš tikrųjų:

Linijos šalia simbolio žymi pagrindinę medžiagą - ką mes aptarsime vėliau.

Induktoriaus veikimas

Induktorius, kaip jau minėta, yra tik vielos ritė.

Prieš pradėdami plačiau, užduokime klausimą, kodėl ritė?

Kaip mes jau žinome, bet kuris srovę nešantis laidininkas sukuria magnetinį lauką tokiu būdu:

Tačiau, jei į formulę įtrauksite srovės vertę, suprasite, kad sukuriamas mažas magnetinis laukas yra beveik mažas - beveik nereikšmingas, nebent srovės yra neįmanomai didelės - megaamperų tvarka.

Taigi, norėdami padidinti tam tikro ilgio laido sukuriamą magnetinį lauką, mes jį apvyniojame į ritės formą. Tai padidina magnetinį lauką, pavyzdžiui:

Ši forma dar vadinama solenoidu.

Kai per induktoriaus gnybtus naudojama įtampa, tekanti srovė sukuria magnetinį lauką. Šis magnetinis laukas vėl sukuria indukuotą srovę priešingo poliškumo induktoriuje, pagal Lenco įstatymą. Srovės viena kitos neatšaukia - veikiau indukuota srovė bando priešintis įeinančiai srovei dėl įtampos visame induktoriuje. Bendras šios kovos rezultatas yra tai, kad srovė per induktorių negali greitai pasikeisti - ji visada yra tiesinis nuolydis.

Induktoriaus matavimas

Darbinis induktoriaus elgesys kelia įdomų klausimą - kaip kiekybiškai išmatuoti induktoriaus elgesį lengvai išmatuojamais terminais?

Galėtume išbandyti induktorius pagal jų sukuriamą magnetinį lauką. Kai tik tai padarome, susiduriame su problemomis. Induktoriaus sukuriamas magnetinis laukas priklauso nuo per jį praeinančios srovės, todėl net mažas induktorius gali sukurti didelį magnetinį lauką.

Vietoj to, mes galėtume naudoti tą patį metodą, kurį taikėme kondensatoriams, ir grandinės induktyvumą galime apibrėžti kaip įtampos pokytį, sukeltą, kai srovė keičiasi tam tikru greičiu.

Matematiškai,

V = L (dI / dt)

Kur V yra įtampa, L yra induktyvumas, I yra srovė ir t yra laikotarpis.

Induktyvumas „L“ matuojamas Henryje, pavadintame amerikiečių mokslininko, kuris atrado elektromagnetinę indukciją, Josepho Henry vardu.

Vielos ritės induktyvumui apskaičiuoti naudojama ši formulė:

L = (µn2a) / l

Kur L yra induktyvumas Henryje, µ yra pralaidumo konstanta, ty koeficientas, pagal kurį lengvai sukuriamas magnetinis laukas tam tikroje terpėje, n yra posūkių skaičius, a yra ritės plotas ir l yra ilgis. ritės.

Vėlgi, Henris yra labai didelis vienetas, todėl praktiškai induktoriai matuojami „microHenrys“, uH, kuri yra milijoninė Henrio dalis, arba milliHenrys, mH, kuri yra tūkstantinė Henrio dalis. Retkarčiais jūs netgi galite rasti labai mažus induktyvumus, išmatuotus „nanoHenrys“, kurie sudaro tūkstantąją uH dalį.

Skirtingi induktorių tipai

Aukščiau pateiktoje lygtyje µ turi keletą įdomių padarinių. Tai rodo, kad induktoriaus viduje esančiu magnetiniu lauku galima manipuliuoti. Kaip minėta aukščiau, kartais net solenoido sukuriamas magnetinis laukas neatitinka reikalavimų. Štai kodėl beveik visais atvejais induktoriai yra suformuoti aplink šerdies medžiagą.

Šerdys yra medžiagos, palaikančios magnetinio lauko sukūrimą. Paprastai jie gaminami iš geležies ir jos junginių, tokių kaip feritas (kuris yra geležies oksidas). Naudodami šerdį, galite gauti didesnį magnetinį lauką nei be jo.

1. ORO KOREKTORIAI

Kaip rodo pavadinimas, tokio tipo induktorius neturi šerdies - šerdies medžiaga yra oras! Kadangi oro pralaidumas yra santykinai mažas, oro šerdies induktorių induktyvumas yra gana žemas - retai virš 5uH. Kadangi jie turi mažą induktyvumą, srovės padidėjimo greitis yra gana greitas veikiant įtampai, todėl jie gali valdyti aukštus dažnius. Jie dažniausiai naudojami radijo dažnių grandinėse.

2. PAGRINDINIAI Geležies indikatoriai

Geležis yra turbūt labiausiai atpažįstama magnetinė medžiaga, todėl ji yra idealus pasirinkimas induktoriams. Jie yra indukcinių geležies šerdies pavidalų. Paprastai jie naudojami filtruoti žemo dažnio linijas, nes jie gali būti gana raumeningi ir turėti didelę induktyvumą. Jie taip pat naudojami garso aparatūroje.

3. PAGRINDINIAI PAGRINDINIAI INDUKTORAI

Feritas yra tik geležies oksidų milteliai. Šie milteliai yra sumaišyti su epoksidine derva ir suformuoti taip, kad susidarytų šerdys, aplink kurias būtų galima apvynioti laidus. Ferito šerdies induktyvumo jutikliai yra lengvai atpažįstami dėl juodos pilkšvai juodos spalvos. Jie taip pat yra labai trapūs ir lengvai lūžta. Jie yra plačiausiai naudojami induktorių tipai, nes pralaidumą galima tiksliai kontroliuoti kontroliuojant ferito ir epoksidų santykį mišinyje.

Induktoriai nuosekliai ir lygiagrečiai

Induktoriai, sujungti nuosekliai ir lygiagrečiai, elgiasi visiškai priešingai nei kondensatoriai.

Pavyzdžiui, norėdami apskaičiuoti induktyvumo grupės induktyvumą nuosekliai, galite tiesiog susumuoti atskirų induktyvumų vertes.

L = L1 + L2 +… + Ln

Kur L yra bendras induktyvumas, o L1, L2… Ln yra individualus induktyvumas.

Tarkime, kad turite du induktorius, kurių vienas matuoja 10uH, o kitas 15uH, tada sudėję juos į eilę, jūs gaunate bendrą 25uH induktyvumą.

Lygiagrečiai veikiantys induktoriai elgiasi taip pat, kaip ir rezistoriai, lygiagrečiai, induktyvumas apskaičiuojamas taip:

1 / L = 1 / L1 + 1 / L2 +… + 1 / Ln

Kur L yra bendras induktyvumas, o L1, L2… Ln yra individualus induktyvumas.

Tokiu būdu, jei lygiagrečiai sujungsite du 10uH induktorius, jūsų induktyvumas bus 5uH.

Naudingos induktoriaus formulės

1. INDUKTORIŲ LAIKOMA ENERGIJA:

Induktoriai gali kaupti energiją panašiai kaip kondensatoriai, tačiau energijos nebėra tuo metu, kai atjungiate energiją, o magnetinis laukas griūva. Kitaip tariant, be maitinimo induktorius negali išlaikyti savo magnetinio lauko.

E = ½ * L * I2

Kur E yra energija džauliuose, L yra induktyvumas Henryje, o aš - srovė amperuose.

Jei turite 20uH induktorių, per kurį teka 5A srovė, sukaupta energija bus 0,00025J. Šiuo aspektu induktoriai, kaip ir kondensatoriai, sulaiko labai mažai energijos.

2. EINAMOSIOS PADĖTIS

Ši formulė jau buvo aptarta, tačiau verta atidžiau panagrinėti.

V / L = dI / dt

Kur V yra induktoriui tenkanti įtampa, L yra induktyvumas, I yra srovė ir t yra laikas.

Tai teigia, kad kai induktoriui taikoma pastovi įtampa, srovė kyla tiesiniu nuolydžiu. Tai gali būti naudinga kuriant srovės rampas, kaip ir kondensatorius sukuria įtampos rampas esant pastoviai srovei.

3. SVARBA

Induktorių varža yra susijusi su dažniu pagal formulę:

XL = 2π * f * L

Kur XL yra indukcinė varža, f yra dažnis hercais, o L yra induktyvumas Henryje.

Induktoriaus elgsena grandinėse

Keista, kad nuolatinės srovės grandinėse induktyvumo induktoriai yra beveik nenaudingi, nes teka nuolatinė srovė, o induktorius veikia kaip šiek tiek laido.

Jie randa didžiąją dalį savo naudojimo kintamosios srovės grandinėse. Kaip minėta aukščiau, jie turi varžą, todėl jie yra naudingi norint apriboti srovę kintamos srovės grandinėje, pavyzdžiui, liuminescencinių lempų balastiniuose įtaisuose.

Jie taip pat gali būti naudojami filtruojant signalus.

Pirmuoju atveju induktorius leidžia nuolatinei srovei tekėti per ją į žemę, neleidžiant visiems žemiesiems dažniams pasiekti išėjimo. Aukštesniais dažniais induktoriaus varža tolygiai didėja, todėl signalas gali pereiti į išėjimą, todėl jis vadinamas aukšto pralaidumo filtru.

Antruoju atveju induktorius leidžia pereiti nuolatinius ir žemuosius dažnius, tačiau blokuoja visus aukštus dažnius nuo išvesties, todėl jis vadinamas žemųjų dažnių filtru.

Induktoriai realiame gyvenime

Induktoriai, pagaminti iš vario vielos ir ferito, paprastai yra brangūs ir dažniausiai naudojami radijo imtuvuose, maitinimo šaltiniuose ir telekomunikacijų įrangoje.

Maitinimo šaltiniuose naudojama induktoriaus savybė, užkertanti kelią staigiems srovės pokyčiams. Kartu su kondensatoriumi jis apsaugo nuo staigių maitinimo šaltinio išėjimo įtampos ir srovės pokyčių.

RF grandinėse naudojama įdomi LC grandinė, vadinama rezervuaru. Kondensatorius įkraunamas ir išleidžiamas į induktorių, kuris kaupia jo magnetinį lauką. Kai magnetinis laukas griūva, sukuriama įtampa ir jis įkrauna kondensatorių. Tai sukuria periodinius virpesius, kurie gali būti naudojami generuoti aukštus dažnius.

Dažnį galima apskaičiuoti pagal formulę:

Kur f yra dažnis hercais, L yra induktyvumas Henryje, o C yra talpa Faradose.

Išvada

Tai yra visos praktinės žinios, kurių jums prireiks dirbant su dėstytojais. Jie yra iš esmės paprasti įrenginiai ir nėra tokie paplitę kaip jų kondensatorių ir rezistorių artimieji, tačiau vis tiek yra labai naudingi.

Norėdami gauti daugiau informacijos, susisiekite su mumis adresu sales@xfullstar.com