Înțelegerea unui inductor și funcționează

Inductorul este una dintre componentele pasive majore din electronică. Componentele pasive de bază din electronică sunt rezistențele, condensatoarele și inductoarele. Inductoarele sunt strâns legate de condensatori, deoarece ambii utilizează un câmp electric pentru stocarea energiei și ambele sunt două componente pasive terminale. Dar condensatoarele și inductoarele au proprietăți de construcție, limitări și utilizare diferite.

Inductorul este o componentă cu două terminale care stochează energie în câmpurile sale magnetice. Se mai numește și bobină sau sufocator. Blochează orice schimbări de curent care curg prin el.

Inductorul este caracterizat de valoarea inductanței, care este raportul dintre tensiune (EMF) și schimbarea curentului în interiorul bobinei. Unitatea de inductivitatea este Henry. Dacă curentul de curent printr-un inductor este modificat cu o rată de un amper pe secundă și 1V de EMF este produs în interiorul bobinei, atunci valoarea inductanței va fi de 1 Henry.

În electronică, inductorul cu o valoare Henry este rar folosit, deoarece este o valoare foarte mare în ceea ce privește aplicația. De obicei, în majoritatea aplicațiilor se utilizează valori mult mai mici, cum ar fi Milli Henry, Micro Henry sau Nano Henry.

Simbol	Valoare	Relația cu Henry
mH	Milli Henry	1/1000
uH	Micro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

Simbolul unui inductor este prezentată în continuare image-

Simbolul este o reprezentare a firelor răsucite, ceea ce înseamnă că firele sunt construite pentru a deveni o bobină.

Construcția inductorului

Inductoarele sunt formate folosind fire de cupru izolate care se formează în continuare ca o bobină. Bobina poate fi diferită în forme și dimensiuni și, de asemenea, poate fi înfășurată într-un alt tip de materiale.

Inductanța unui inductor este extrem de fiabilă de mai mulți factori, cum ar fi numărul de rotații ale firului, distanța dintre rotații, numărul de straturi de rotații, tipul de materiale de bază, permeabilitatea sa magnetică, dimensiunea, forma etc.

Există o diferență uriașă între inductorul ideal și inductoarele reale reale utilizate în circuitele electronice. Inductorul real nu numai că are inductanță, dar are și capacitate și rezistență. Bobinele înfășurate strâns produc o cantitate măsurabilă de capacitate rătăcită între rotirile bobinelor. Această capacitate suplimentară, precum și rezistența firelor, modifică comportamentele de înaltă frecvență ale unui inductor.

Inductoarele sunt utilizate în aproape fiecare produs electronic, unele aplicații DIY ale inductorului sunt:

• Detector de metale
• Detector de metale Arduino
• Transmițător FM
• Oscilatoare

Cum funcționează un inductor?

Înainte de a discuta mai departe, este important să înțelegem diferența dintre două terminologii, câmpul magnetic și fluxul magnetic.

În timpul fluxului de curent prin conductor, este generat un câmp magnetic. Aceste două lucruri sunt liniar proporționale. Prin urmare, dacă curentul este crescut, atunci câmpul magnetic va crește și el. Acest câmp magnetic este măsurat în unitatea SI, Tesla (T). Acum, ce este fluxul magnetic ? Ei bine, este măsurarea sau cantitatea câmpului magnetic care trece printr-o zonă specificată. Magnetic Flux are, de asemenea, o unitate în standardul SI, este Weber.

Deci, de acum, există un câmp magnetic peste inductoare, produs de curentul care curge prin el.

Pentru a înțelege mai departe, este necesară înțelegerea legii inductanței Faraday. Conform legii inductanței Faraday, EMF generat este proporțional cu rata de schimbare a fluxului magnetic.

VL = N (dΦ / dt)

Unde N este numărul de ture și Φ este cantitatea de flux.

Construcția unui inductor

O construcție și funcționare standard a inductorului generică poate fi demonstrată ca un fir de cupru înfășurat strâns pe un material central. În imaginea de mai jos, firul de cupru este strâns înfășurat pe un material central, făcându-l un inductor pasiv cu două terminale.

Când curentul curge prin sârmă, câmpul electromagnetic se va dezvolta pe conductor și forța electromotivă sau EMF va genera în funcție de rata de schimbare a fluxului magnetic. Deci, legătura fluxului va fi Nɸ.

Se spune că inductanța bobinei bobinei într-un material central este

µN ² A / L

unde N este numărul de ture

A este aria secțiunii transversale a materialului miez

L este lungimea bobinei

µ este permeabilitatea materialului miez care este o constantă.

Formula EMF generată înapoi este

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

În circuit, dacă o sursă de tensiune este aplicată inductorului folosind un comutator. Acest comutator poate fi orice cum ar fi tranzistoare, MOSFET sau orice fel de comutator tipic care va furniza sursa de tensiune inductorului.

Există două state ale circuitelor.

Când comutatorul este deschis, nu va avea loc niciun flux de curent în inductor, iar rata de schimbare a curentului este zero. Deci, EMF este, de asemenea, zero.

Când comutatorul este închis, curentul de la sursa de tensiune la inductor începe să crească până când debitul de curent atinge valoarea maximă a stării de echilibru. În acest timp, fluxul de curent prin inductor crește, iar rata de schimbare a curentului depinde de valoarea inductanței. Conform legii lui Faraday, inductorul generează EMF înapoi, care rămâne până când DC ajunge în starea stabilă. În timpul stării de echilibru nu există nicio schimbare de curent în bobină și curentul pur și simplu trece prin bobină.

În acest timp, un inductor ideal va acționa ca un scurtcircuit, deoarece nu are rezistență, dar într-o situație practică, curentul de curent prin bobină și bobina are o rezistență, precum și capacitatea.

În cealaltă stare când comutatorul este închis din nou, curentul inductorului scade rapid și din nou există o schimbare a curentului care duce în continuare la generarea EMF.

Curent și tensiune într-un inductor

Graficul de mai sus arată starea comutatorului, curentul inductorului și tensiunea indusă în constanta de timp.

Puterea prin inductor poate fi calculată folosind legea puterii Ohms unde P = Tensiune x Curent. Prin urmare, într-un astfel de caz, tensiunea este –L (di / dt) și curentul este i. Deci, puterea într-un inductor poate fi calculată folosind această formulă

P _L = L (di / dt) i

Dar în timpul stării de echilibru, adevăratul inductor se comportă doar ca un rezistor. Deci puterea poate fi calculată ca

P = V ² R

De asemenea, este posibil să se calculeze energia stocată într-un inductor. Un inductor stochează energie folosind câmpul magnetic. Energia stocată în inductor poate fi calculată folosind această formulă-

W (t) = Li ² (t) / 2

Există diferite tipuri de inductoare disponibile în ceea ce privește construcția și dimensiunea lor. Inductoarele de construcție pot fi formate în miez de aer, miez de ferită, miez de fier etc.

Aplicații ale inductoarelor

Inductoarele sunt utilizate într-o zonă largă de aplicare.

1. În aplicația referitoare la RF.
2. SMPS și surse de alimentare.
3. În Transformer.
4. Protector de supratensiune pentru a limita curentul de intrare.
5. În interiorul releelor ​​mecanice etc.