Kaip veikia induktorius?

Induktorius yra ne kas kita, kaip izoliuota viela, sandariai apvyniota aplink magnetinę šerdį. Šerdis gali būti feromagnetinė medžiaga arba plastikas, o kai kuriais atvejais – tuščiaviduris (oras). Tai remiasi principu, kad magnetinis srautas vystosi aplink srovės laidininką. Jei žinote apie kondensatorius, žinosite, kad kondensatoriai kaupia energiją, kaupdami vienodus ir priešingus krūvius savo plokštelėse. Panašiai induktorius kaupia energiją aplink jį besivystančio magnetinio lauko pavidalu. Induktoriai skirtingai reaguoja į kintamą ir nuolatinę srovę. Tačiau prieš gilinantis į „kaip veikia induktoriai“. Pažvelkime į jo struktūrą ir savybes.

Induktoriaus struktūra:

Induktorius labai paprasta sukurti iš visų kitų elektronikoje naudojamų komponentų. Tai yra paprasto induktoriaus gamybos vadovas. Ritei apvynioti reikia tik izoliacinio laido ir magnetinės šerdies medžiagos. Magnetinė šerdis yra ne kas kita, kaip medžiaga, kurią apvynioja laidai, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Priklausomai nuo naudojamos šerdies medžiagos, yra įvairių tipų induktorių. Kai kurios dažniausiai naudojamos pagrindinės medžiagos yra geležis, geležiniai magnetai ir tt Be pagrindinės medžiagos tipo, ji taip pat yra įvairių dydžių ir formų, įskaitant cilindrą, strypą, torodę ir lakštą. Priešingai, yra induktorių be jokios fizinės magnetinės šerdies. Jie vadinami tuščiaviduriais arba tuščiaviduriais induktoriais. Magnetinė šerdis vaidina svarbų vaidmenį keičiant induktoriaus induktyvumą.

Kaip veikia induktorius

Pradėkime konstatuodami faktą, kad „magnetinis srautas bus sukurtas ant srovės laidininko“. Panašiai, kai elektros srovė praeina per induktorių, aplink jį susidaro magnetinis srautas. Kitaip tariant, induktoriaus energija yra saugoma magnetinio srauto pavidalu. Magnetinis srautas vystysis priešinga srovės tekėjimo kryptimi. Todėl induktorius yra atsparus staigiems per jį tekančios srovės pokyčiams. Ši induktorių savybė vadinama induktyvumu, ir kiekvienas induktyvumas turės tam tikrą induktyvumą. Tai nurodoma simboliu L ir Henriko vienetais.

Induktoriaus induktyvumas priklauso nuo ritės formos, magnetinės šerdies apvijos apsisukimų skaičiaus, magnetinės šerdies ploto ir magnetinės šerdies medžiagos pralaidumo. Induktoriaus induktyvumas apskaičiuojamas pagal šią formulę

L = μN2A/L

L – ritės induktyvumas

μ – pagrindinės medžiagos pralaidumas

A – ritės plotas (m2)

N – ritės apsisukimų skaičius

l – vidutinis ritės ilgis (m)

Induktoriai kintamosios srovės grandinėse:

Kaip minėta anksčiau, induktyvumo ritės veikia kitaip nei kintamosios srovės signalo šaltiniai. Kai kintamosios srovės signalas yra nukreiptas į induktorių, jis sukuria magnetinį lauką, kuris kinta laikui bėgant, nes srovė, kuri sukuria patį magnetinį lauką, kinta laikui bėgant. Pagal Faradėjaus dėsnį, šis reiškinys ant induktoriaus sukuria savaime indukcinę įtampą. Savaime sukelta įtampa išreiškiama VL. Tiesą sakant, abiejuose induktoriaus galuose sukurtos įtampos veikia priešinga kryptimi nei srovės, kurios joms pasipriešina. Įtampa abiejuose induktoriaus galuose apskaičiuojama pagal šią formulę

VL =L di / dt

VL – savaime sukelta įtampa

di/dt – srovės pokytis, palyginti su laiku

Jei per Henry induktorių teka 1 ampero srovė, palyginti su 1 sekunde, ji bus generuojama ant induktoriaus

"v. Dabar galite pamatyti, kaip srovė, tekanti per induktorių, veikia abiejuose galuose generuojamą įtampą. Gauta įtampa yra priešinga srovei, tekančiai per induktorių.

VI induktorių charakteristikos:

Kad geriau suprastume aukščiau pateiktas sąvokas, pažvelkime į induktoriaus VI charakteristikų kreivę. Kai teigiamas kintamosios srovės signalo ciklas praeina per induktorių, srovė didėja. Mes žinome, kad induktorius nekenčia srovės pokyčių, todėl jis sukuria indukuotą įtampą prieš srovę, kuri ją sukelia. Tai galite pastebėti esant 0 laipsniui aukščiau esančiame paveikslėlyje, kur indukuota įtampa bus didžiausia, kai srovė pradės kilti. Kai srovė pasiekia maksimumą, indukuota įtampa tampa neigiama, kad būtų išvengta srovės mažėjimo.

Šis ciklas kartojasi, ir iš aukščiau esančio paveikslo galime pastebėti, kad induktoryje sukurta indukuota įtampa veiks kintančią per jį tekančią srovę. Čia sakoma, kad įtampa ir srovė yra 90 laipsnių nefazinės. Taigi, per kintamosios srovės signalus, induktorius kaupia ir išleidžia energiją magnetinio lauko pavidalu nepertraukiamu ciklu.

Induktoriai nuolatinės srovės grandinėje:

Dabar suprantame, kaip induktoriai veikia su kintamosios srovės signalo šaltiniais. Pažiūrėkime, kaip jis reaguoja, kai naudojamas su nuolatinės srovės signalo šaltiniu. Prisiminkite, kad indukcinės įtampos abiejuose induktoriaus galuose formulė pateikiama pagal šią formulę

VL =L di / dt

Naudojant nuolatinės srovės signalo šaltinį, srovės pokytis laiko atžvilgiu bus lygus nuliui, todėl abiejuose induktoriaus galuose bus nulinė indukuota įtampa. Paprasčiau tariant, nuolatinės srovės grandinėje induktorius elgiasi kaip paprastas paprastas laidas, o jo laidas sukuria tam tikrą pasipriešinimą. Tačiau yra daugiau, kai tikroje grandinėje naudojamas induktyvumas su nuolatinės srovės signalo šaltiniu. Tikroje grandinėje srovė užtrunka labai trumpą laiką, kad pasiektų maksimumą nuo nulio. Šiuo metu abiejuose induktoriaus galuose bus indukuota įtampa, kuri bus neigiama maksimali, kai srovė pradės judėti nuo nulio iki maksimumo. Srovei pasiekus stabilią nuolatinės srovės būseną, indukuota įtampa smarkiai nukrenta iki nulio ir pasensta. Kai naudojamas su nuolatinės srovės signalo šaltiniu, induktorius parodys tokius trumpo intervalo sukeltus įtampos šuoliai.

Indukcinė reaktyvumas:

Kitas svarbus dalykas, kurį reikia žinoti apie induktorius, yra reaktyvumas. Tai yra komponentų, tokių kaip kondensatoriai ir induktoriai, atsparumo kintamosios srovės elektriniams signalams charakteristika. Induktoriaus rodoma reaktyvioji varža vadinama indukcine reaktyvia varža ir pateikiama pagal formulę

XL=2πFL

Iš formulės galima daryti išvadą, kad reaktyvumas didėja didėjant kintamosios srovės signalo dažniui, turint omenyje, kad induktorius nekenčia kintančių srovių, todėl turi didesnę reaktyvumą aukšto dažnio signalams. Kai dažnis yra artimas nuliui arba nuolatinės srovės signalas praeina, reaktyvumas tampa lygus nuliui, kaip ir laidininkas, per kurį praeina įvesties signalas.