Ako funguje induktor?

Induktor nie je nič iné ako izolovaný drôt tesne navinutý okolo magnetického jadra. Jadro môže byť feromagnetický materiál alebo plast, alebo v niektorých prípadoch duté (vzduch). To spočíva na princípe, že magnetický tok sa vyvíja okolo vodiča prenášajúceho prúd. Ak poznáte kondenzátory, budete oboznámení so skutočnosťou, že kondenzátory ukladajú energiu ukladaním rovnakých a opačných nábojov vo svojich platniach. Podobne induktor ukladá energiu vo forme magnetického poľa, ktoré sa okolo neho vytvára. Induktory reagujú odlišne na AC a DC. Ale predtým, ako sa ponoríme do "ako fungujú induktory." Pozrime sa na jeho štruktúru a vlastnosti.

Štruktúra induktora:

Tlmivky sú veľmi jednoduché na zostavenie zo všetkých ostatných komponentov používaných v elektronike. Toto je návod na vytvorenie jednoduchého induktora. Na zabalenie cievky je potrebný iba izolačný drôt a materiál magnetického jadra. Magnetické jadro nie je nič iné ako materiál, okolo ktorého sa ovinú drôty, ako je znázornené na obrázku vyššie. Existujú rôzne typy induktorov v závislosti od použitého materiálu jadra. Niektoré bežné materiály jadra sú železo, železné magnety atď. Okrem typu materiálu jadra sa dodáva aj v rôznych veľkostiach a tvaroch, vrátane valca, tyče, torode a plechu. Naproti tomu existujú induktory bez akéhokoľvek fyzického magnetického jadra. Nazývajú sa duté tlmivky alebo duté tlmivky. Magnetické jadro hrá dôležitú úlohu pri zmene indukčnosti induktora.

Ako funguje induktor

Začnime konštatovaním skutočnosti, že „magnetický tok bude produkovaný na vodiči s prúdom“. Podobne, keď elektrický prúd prechádza cez induktor, vytvára okolo neho magnetický tok. Inými slovami, energia aplikovaná na induktor je uložená vo forme magnetického toku. Magnetický tok sa bude vyvíjať v opačnom smere toku prúdu. Induktor je teda odolný voči náhlym zmenám prúdu, ktorý ním prechádza. Táto schopnosť induktorov sa nazýva indukčnosť a každý induktor bude mať určitú indukčnosť. To je dané symbolom L a v jednotkách Henry.

Indukčnosť tlmivky závisí od tvaru cievky, počtu závitov vinutia magnetického jadra, plochy magnetického jadra a permeability materiálu magnetického jadra. Indukčnosť induktora je daná nasledujúcim vzorcom

L = μN2A/L

L - Indukčnosť cievky

μ - Priepustnosť materiálu jadra

A - Plocha cievky (m2)

N - Počet závitov cievky

l - Priemerná dĺžka cievky (m)

Tlmivky v obvodoch striedavého prúdu:

Ako už bolo spomenuté, induktory pôsobia odlišne od zdrojov AC ako DC signálu. Keď je na induktor privedený striedavý signál, vytvára magnetické pole, ktoré sa mení s časom, pretože prúd, ktorý vytvára samotné magnetické pole, sa mení v čase. Podľa Faradayovho zákona tento jav vytvára na induktore samoindukčné napätie. Samoindukované napätie je vyjadrené VL. V skutočnosti napätia generované na oboch koncoch induktora pôsobia v opačnom smere ako prúdy, ktoré im odolávajú. Napätie na oboch koncoch induktora je dané nasledujúcim vzorcom

VL =L di / dt

VL - Samoindukované napätie

di/dt - Zmena prúdu vzhľadom na čas

Ak Henryho induktorom preteká prúd 1 ampér v porovnaní s 1 sekundou, vygeneruje sa na induktore

"v. Teraz môžete vidieť, ako prúd pretekajúci induktorom ovplyvňuje napätie generované na oboch koncoch. Výsledné napätie je opačné ako prúd pretekajúci cez induktor."

VI charakteristiky induktorov:

Pozrime sa na charakteristiku VI induktora, aby sme lepšie pochopili vyššie uvedené pojmy. Pri prechode kladného cyklu striedavého signálu cez induktor sa prúd zvyšuje. Vieme, že induktor neznáša zmeny prúdu, takže vytvára indukované napätie proti prúdu, ktorý ho spôsobuje. Môžete to pozorovať pri 0 stupňoch na obrázku vyššie, kde bude indukované napätie maximálne, keď prúd začne stúpať. Keď prúd dosiahne maximum, indukované napätie sa stane záporným v snahe zabrániť poklesu prúdu.

Tento cyklus sa opakuje a z obrázku vyššie môžeme pozorovať, že indukované napätie generované v induktore bude pôsobiť na meniaci sa prúd, ktorý ním preteká. Tu sa hovorí, že napätie a prúd sú mimo fázy o 90 stupňov. Prostredníctvom signálov striedavého prúdu teda induktor ukladá a uvoľňuje energiu vo forme magnetického poľa v nepretržitom cykle.

Tlmivky v obvode jednosmerného prúdu:

Teraz chápeme, ako induktory fungujú so zdrojmi striedavého signálu. Pozrime sa, ako reaguje pri použití so zdrojom jednosmerného signálu. Pripomeňme, že vzorec pre indukované napätie na oboch koncoch induktora je daný nasledujúcim vzorcom

VL =L di / dt

Pri použití zdroja jednosmerného signálu bude zmena prúdu vzhľadom na čas nulová, čo bude mať za následok nulové indukované napätie na oboch koncoch induktora. Jednoducho povedané, v obvode jednosmerného prúdu sa induktor chová ako jednoduchý obyčajný drôt a jeho drôt vytvára určitý odpor. Pri použití tlmivky so zdrojom jednosmerného signálu v reálnom obvode je toho však viac. V skutočnom obvode trvá prúdu veľmi krátky čas, kým dosiahne maximum z nuly. V tomto okamihu bude na oboch koncoch induktora indukované napätie, ktoré bude záporné maximum, keď sa prúd začne pohybovať od nuly k maximu. Akonáhle prúd dosiahne stabilný jednosmerný stav, indukované napätie prudko klesne na nulu a stane sa zastaraným. Pri použití so zdrojom jednosmerného signálu bude induktor vykazovať takéto krátkodobo indukované napäťové špičky.

Indukčná reaktancia:

Ďalšou dôležitou vecou, ​​ktorú treba vedieť o induktoroch, je reaktancia. Toto je odporová charakteristika komponentov, ako sú kondenzátory a induktory, voči striedavým elektrickým signálom. Reaktancia znázornená induktorom sa nazýva indukčná reaktancia a je daná vzorcom

XL=2πFL

Zo vzorca možno odvodiť, že reaktancia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou striedavého signálu, pričom treba mať na pamäti, že induktor neznáša meniace sa prúdy, takže vykazuje väčšiu reaktanciu voči vysokofrekvenčným signálom. Keď je frekvencia blízka nule alebo cez ňu prechádza jednosmerný signál, reaktancia sa stáva nulovou, rovnako ako vodič, ktorým prechádza vstupný signál.