Forståelse af en induktor, og den fungerer

Spolen er en af ​​de største passive komponenter i elektronik. De grundlæggende passive komponenter i elektronik er modstande, kondensatorer og induktorer. Induktorer er tæt beslægtede med kondensatorerne, da de begge bruger et elektrisk felt til at lagre energi, og begge er to terminale passive komponenter. Men kondensatorer og induktorer har forskellige konstruktionsegenskaber, begrænsninger og anvendelse.

Spole er en to terminal komponent, der lagrer energi i sine magnetfelter. Det kaldes også spole eller kvælning. Den blokerer eventuelle ændringer i strømmen, der strømmer gennem den.

Induktoren er karakteriseret ved induktansværdien, som er forholdet mellem spænding (EMF) og strømændring inde i spolen. Den enhed af induktans er Henry. Hvis strømmen gennem en induktor ændres med en ampere pr. Sekund, og der produceres 1V EMF inde i spolen, vil induktansværdien være 1 Henry.

I elektronik anvendes sjældent med en værdi af Henry sjældent, da det er en meget høj værdi med hensyn til applikationen. Typisk bruges meget lavere værdier som Milli Henry, Micro Henry eller Nano Henry i de fleste applikationer.

Symbol	Værdi	Forholdet til Henry
mH	Milli Henry	1/1000
uh	Micro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

Den symbol på en spole er vist i nedenstående image-

Symbolet er en gengivelse af snoede ledninger, hvilket betyder at ledninger er konstrueret til at blive en spole.

Konstruktion af spole

Induktorer dannes ved hjælp af isolerede kobbertråde, som yderligere dannes som en spole. Spolen kan have forskellige former og størrelser og kan også pakkes ind i en anden type materiale.

Induktansen til en induktor er meget pålidelig af flere faktorer, såsom antal omdrejninger af ledning, afstanden mellem drejningerne, antallet af lag af drejninger, kernematerialetype, dens magnetiske permeabilitet, størrelse, form osv.

Der er en enorm forskel mellem Ideal Inductor og de faktiske reelle induktorer, der bruges i elektroniske kredsløb. Virkelig induktor har ikke kun induktans, men har også kapacitans og modstand. De tæt indpakkede spoler frembringer en målbar mængde spredt kapacitans mellem spolevendinger. Denne ekstra kapacitans såvel som ledningsmodstand ændrer en induktors højfrekvente opførsel.

Induktorer bruges i næsten ethvert elektronisk produkt, nogle DIY-applikationer af induktoren er:

• Metaldetektor
• Arduino metaldetektor
• FM-sender
• Oscillatorer

Hvordan fungerer en induktor?

Før vi diskuterer yderligere, er det vigtigt at forstå forskellen mellem to terminologier, magnetfelt og magnetisk flux.

Under strømstrømmen gennem lederen genereres et magnetfelt. Disse to ting er lineært proportionale. Derfor, hvis strømmen øges, vil magnetfeltet også øges. Dette magnetfelt måles i SI-enheden, Tesla (T). Nu, hvad er magnetisk flux ? Nå, det er målingen eller størrelsen af ​​magnetfeltet, der passerer gennem et bestemt område. Magnetic Flux har også en enhed i SI-standard, det er Weber.

Så fra nu af er der et magnetfelt på tværs af induktorer produceret af strømmen, der strømmer gennem det.

For at forstå yderligere kræves forståelse af Faradays induktanslov. I henhold til Faradays induktanslov er den genererede EMF proportional med ændringshastigheden for den magnetiske flux.

VL = N (dΦ / dt)

Hvor N er antallet af omdrejninger, og Φ er mængden af ​​flux.

Konstruktion af en induktor

En generisk, standard induktorkonstruktion og bearbejdning kan demonstreres som en kobbertråd, der er pakket tæt over et kernemateriale. I nedenstående billede er kobbertråd tæt pakket over et kernemateriale, hvilket gør det til en to terminal passiv induktor.

Når strømmen strømmer gennem ledningen, vil det elektromagnetiske felt udvikle sig på tværs af lederen og den elektromotoriske kraft, eller EMF vil generere afhængigt af ændringshastigheden for den magnetiske flux. Så fluxforbindelsen vil være Nɸ.

Den induktans af viklingen spole i et kernemateriale siges at være

μN ² A / L

hvor N er antallet af drejninger

A er tværsnitsarealet af kernematerialet

L er længden af ​​spolen

µ er permeabiliteten af ​​kernematerialet, som er en konstant.

Formlen på genereret tilbage EMF er

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

I kredsløbet, hvis en spændingskilde tilføres induktoren ved hjælp af en kontakt. Denne switch kan være alt som transistorer, MOSFET eller en hvilken som helst type typisk switch, der vil give spændingskilden til induktoren.

Der er to stater i kredsløbet.

Når kontakten er åben, vil der ikke forekomme strøm i induktoren, såvel som strømændringshastigheden er nul. Så EMF er også nul.

Når kontakten er lukket, begynder strømmen fra spændingskilden til induktoren at stige, indtil strømmen når den maksimale steady state-værdi. På dette tidspunkt stiger strømmen gennem induktoren, og strømændringens hastighed afhænger af induktansens værdi. I henhold til Faradays lov genererer induktoren EMF tilbage, som forbliver indtil DC kommer i stabil tilstand. Under stabil tilstand er der ingen strømændring i spolen, og strømmen passerer simpelthen gennem spolen.

I løbet af denne tid vil en ideel induktor fungere som en kortslutning, da den ikke har nogen modstand, men i en praktisk situation strømmer strømmen gennem spolen, og spolen har en modstand såvel som kapacitansen.

I den anden tilstand, når kontakten lukkes igen, falder induktorstrømmen hurtigt ned, og igen er der ændring i strømmen, hvilket yderligere fører til generering af EMF.

Strøm og spænding i en induktor

Ovenstående graf viser switch-tilstand, induktorstrøm og induceret spænding i tidskonstanten.

Effekt gennem induktoren kan beregnes ved hjælp af Ohms effektlov, hvor P = Spænding x Strøm. Derfor er spændingen i et sådant tilfælde –L (di / dt), og strømmen er i. Så effekten i en induktor kan beregnes ved hjælp af denne formel

P _L = L (di / dt) i

Men under stabil tilstand fungerer den rigtige induktor bare som en modstand. Så effekten kan beregnes som

P = V ² R

Det er også muligt at beregne den lagrede energi i en induktor. En induktor lagrer energi ved hjælp af magnetfeltet. Den energi, der er lagret i induktoren, kan beregnes ved hjælp af denne formel-

W (t) = Li ² (t) / 2

Der findes forskellige typer induktorer med hensyn til deres konstruktion og størrelse. Konstruktionsmæssige induktorer kan dannes i luftkerne, ferritkerne, jernkerne osv. Og formmæssigt er der forskellige typer induktorer tilgængelige, som tromlekerne, chokertype, transformertype osv.

Anvendelser af induktorer

Induktorer bruges i et bredt anvendelsesområde.

1. I RF-relateret applikation.
2. SMPS og strømforsyninger.
3. I Transformer.
4. Overspændingsbeskytter for at begrænse startstrømmen.
5. Inde i de mekaniske relæer osv.