Forstå en induktor og den fungerer

Induktoren er en av de viktigste passive komponentene i elektronikk. De grunnleggende passive komponentene i elektronikk er motstander, kondensatorer og induktorer. Induktorer er nært beslektet med kondensatorene, da de begge bruker et elektrisk felt for å lagre energi, og begge er to terminale passive komponenter. Men kondensatorer og induktorer har forskjellige konstruksjonsegenskaper, begrensninger og bruk.

Induktor er en to terminal komponent som lagrer energi i magnetfeltene. Det er også referert til som spole eller choke. Den blokkerer eventuelle endringer i strømmen som strømmer gjennom den.

Induktoren er preget av induktansverdien som er forholdet mellom spenning (EMF) og strømendring inne i spolen. Den enhet av induktans er Henry. Hvis strømmen gjennom en induktor endres med hastigheten på en ampere per sekund og 1V EMF produseres inne i spolen, vil induktansverdien være 1 Henry.

I elektronikk brukes sjelden med Henrys verdi sjelden, da det er en veldig høy verdi når det gjelder applikasjonen. Vanligvis brukes mye lavere verdier som Milli Henry, Micro Henry eller Nano Henry i de fleste applikasjoner.

Symbol	Verdi	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 bilde-

Symbolet er en representasjon av vridde ledninger, noe som betyr at ledninger er konstruert for å bli en spole.

Bygging av induktor

Induktorer dannes ved hjelp av isolerte kobbertråder som videre dannes som en spole. Spolen kan ha forskjellige former og størrelser og kan også pakkes inn i en annen type materialer.

Induktansen til en induktor er svært pålitelig av flere faktorer, for eksempel antall svinger på ledningen, avstanden mellom svingene, antall lag av svinger, type kjernematerialer, dens magnetiske permeabilitet, størrelse, form etc.

Det er en stor forskjell mellom Ideal Induktor og de faktiske reelle induktorene som brukes i elektroniske kretser. Ekte induktor har ikke bare induktans, men har også kapasitans og motstand. De tett innpakkede spolene produserer en målbar mengde løpende kapasitans mellom spiralsvingninger. Denne ekstra kapasitansen, så vel som ledningsmotstanden, endrer høyfrekvent oppførsel til en induktor.

Induktorer brukes i nesten alle elektroniske produkter, noen DIY-applikasjoner av induktor er:

• Metalldetektor
• Arduino metalldetektor
• FM-sender
• Oscillatorer

Hvordan fungerer en induktor?

Før du diskuterer videre, er det viktig å forstå forskjellen mellom to terminologier, magnetfelt og magnetisk fluss.

Under strømstrømmen gjennom lederen genereres et magnetfelt. Disse to tingene er lineært proporsjonale. Derfor, hvis strømmen økes, vil magnetfeltet også øke. Dette magnetfeltet måles i SI-enheten, Tesla (T). Nå, hva er Magnetic Flux ? Vel, det er målingen eller mengden av magnetfeltet som passerer gjennom et spesifisert område. Magnetic Flux har også en enhet i SI-standard, det er Weber.

Så fra nå av er det et magnetfelt over induktorer produsert av strømmen som strømmer gjennom den.

For å forstå videre, er det nødvendig med forståelse av Faradays induktanslov. I henhold til Faradays induktanslov er den genererte EMF proporsjonal med endringshastigheten til magnetstrømmen.

VL = N (dΦ / dt)

Hvor N er antall svinger og Φ er mengden flyt.

Bygging av en induktor

En generell, standard induktorkonstruksjon og bearbeiding kan demonstreres som en kobbertråd viklet tett over et kjernemateriale. I bildet nedenfor er kobbertråd tett pakket over et kjernemateriale, noe som gjør det til en to terminal passiv induktor.

Når strømmen strømmer gjennom ledningen, vil det elektromagnetiske feltet utvikle seg over leder og elektromotorisk kraft, eller EMF vil generere avhengig av endringshastigheten til magnetstrømmen. Så, fluksforbindelsen vil være Nɸ.

Den induktansen til spolen viklet spole i et kjernemateriale sies å være

µN ² A / L

hvor N er antall svinger

A er tverrsnittsarealet til kjernematerialet

L er lengden på spolen

µ er permeabiliteten til kjernematerialet som er en konstant.

Formelen for generert tilbake EMF er

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

I kretsen, hvis en spenningskilde påføres induktoren ved hjelp av en bryter. Denne bryteren kan være alt som transistorer, MOSFET eller noen form for typisk bryter som vil gi spenningskilden til induktoren.

Det er to stater i kretsløpet.

Når bryteren er åpen, vil ingen strømføring forekomme i induktoren, så vel som strømendringshastigheten er null. Så, EMF er også null.

Når bryteren er lukket, begynner strømmen fra spenningskilden til induktoren å stige til strømmen når den maksimale steady state-verdien. På denne tiden øker strømmen gjennom induktoren, og strømendringens hastighet avhenger av induktansens verdi. I henhold til Faradays lov genererer induktoren tilbake EMF som forblir til DC kommer i stabil tilstand. Under jevn tilstand er det ingen strømendring i spolen, og strømmen går ganske enkelt gjennom spolen.

I løpet av denne tiden vil en ideell induktor fungere som en kortslutning da den ikke har motstand, men i en praktisk situasjon vil strømmen strømme gjennom spolen og spolen ha en motstand så vel som kapasitansen.

I den andre tilstanden når bryteren lukkes igjen, går induktorstrømmen raskt ned, og igjen er det endring i strømmen som ytterligere fører til generering av EMF.

Strøm og spenning i en induktor

Grafen ovenfor viser brytertilstand, induktorstrøm og indusert spenning i tidskonstanten.

Kraft gjennom spolen kan beregnes ved hjelp av Ohms kraftlov der P = Spenning x Strøm. Derfor, i et slikt tilfelle, er spenningen –L (di / dt) og strømmen er i. Så, kraften i en induktor kan beregnes ved hjelp av denne formelen

P _L = L (di / dt) i

Men under den jevne tilstanden fungerer den virkelige induktoren bare som en motstand. Så kraften kan beregnes som

P = V ² R

Det er også mulig å beregne den lagrede energien i en induktor. En induktor lagrer energi ved hjelp av magnetfeltet. Energien som er lagret i induktoren kan beregnes ved hjelp av denne formelen -

W (t) = Li ² (t) / 2

Det er forskjellige typer induktorer tilgjengelig når det gjelder konstruksjon og størrelse. Byggemessige induktorer kan dannes i luftkjerne, ferrittkjerne, jernkjerne osv. Og formmessig er det forskjellige typer induktorer tilgjengelig, som trommekjernetype, choke-type, transformatortype etc.

Anvendelser av induktorer

Induktorer brukes i et bredt bruksområde.

1. I RF-relatert applikasjon.
2. SMPS og strømforsyninger.
3. I Transformer.
4. Overspenningsvern for å begrense innstrømningsstrømmen.
5. Inne i de mekaniske reléene etc.