Zrozumienie induktora i działa

Cewka indukcyjna jest jednym z głównych elementów pasywnych w elektronice. Podstawowymi elementami biernymi w elektronice są rezystory, kondensatory i cewki. Cewki indukcyjne są blisko spokrewnione z kondensatorami, ponieważ oba wykorzystują pole elektryczne do magazynowania energii i oba są dwoma pasywnymi komponentami końcowymi. Ale kondensatory i cewki mają różne właściwości konstrukcyjne, ograniczenia i zastosowanie.

Cewka to element składający się z dwóch końcówek, który magazynuje energię w swoich polach magnetycznych. Jest również nazywany cewką lub dławikiem. Blokuje wszelkie zmiany przepływającego przez nią prądu.

Cewkę charakteryzuje wartość indukcyjności będąca stosunkiem napięcia (SEM) do zmiany prądu wewnątrz cewki. Jednostką indukcyjności jest Henry. Jeśli przepływ prądu przez cewkę indukcyjną zmienia się z prędkością jednego ampera na sekundę, a wewnątrz cewki wytwarzane jest 1 V pola elektromagnetycznego, wówczas wartość indukcyjności wyniesie 1 Henry.

W elektronice rzadko stosuje się cewkę o wartości Henry'ego, ponieważ ma ona bardzo dużą wartość pod względem zastosowania. Zazwyczaj w większości aplikacji używane są znacznie niższe wartości, takie jak Milli Henry, Micro Henry lub Nano Henry.

Symbol	Wartość	Relacja z Henrykiem
mH	Milli Henry	1/1000
uH	Micro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

Symbol induktora jest przedstawione poniżej image-

Symbol jest reprezentacją skręconych drutów, co oznacza, że ​​druty są skonstruowane, aby stać się cewką.

Budowa cewki indukcyjnej

Cewki indukcyjne są wykonane z izolowanych drutów miedzianych, które są dalej uformowane jako cewka. Cewka może mieć różne kształty i rozmiary, a także może być owinięta innym rodzajem materiałów.

Indukcyjność cewki indukcyjnej jest wysoce zależna od wielu czynników, takich jak liczba zwojów drutu, odstępy między zwojami, liczba warstw zwojów, rodzaj materiału rdzenia, jego przenikalność magnetyczna, rozmiar, kształt itp.

Istnieje ogromna różnica między idealnymi cewkami indukcyjnymi a rzeczywistymi cewkami używanymi w obwodach elektronicznych. Prawdziwy induktor ma nie tylko indukcyjność, ale także pojemność i rezystancję. Ciasno owinięte cewki wytwarzają mierzalną ilość błądzącej pojemności między zwojami cewki. Ta dodatkowa pojemność, a także rezystancja drutu, zmieniają zachowanie cewki indukcyjnej przy wysokich częstotliwościach.

Cewki indukcyjne są używane w prawie każdym produkcie elektronicznym, niektóre zastosowania cewki indukcyjnej dla majsterkowiczów to:

• Wykrywacz metali
• Wykrywacz metali Arduino
• Nadajnik FM
• Oscylatory

Jak działa cewka indukcyjna?

Przed dalszą dyskusją ważne jest, aby zrozumieć różnicę między dwiema terminologiami, polem magnetycznym i strumieniem magnetycznym.

Podczas przepływu prądu przez przewodnik generowane jest pole magnetyczne. Te dwie rzeczy są liniowo proporcjonalne. Dlatego jeśli prąd zostanie zwiększony, wzrośnie również pole magnetyczne. To pole magnetyczne jest mierzone w jednostce SI, Tesla (T). Teraz, co jest Magnetic Flux ? Cóż, jest to pomiar lub wielkość pola magnetycznego, które przechodzi przez określony obszar. Strumień magnetyczny również ma jednostkę w standardzie SI, jest nią Weber.

Tak więc od teraz istnieje pole magnetyczne na cewkach indukcyjnych, wytwarzane przez przepływający przez nie prąd.

Aby lepiej zrozumieć, konieczne jest zrozumienie prawa indukcyjności Faradaya. Zgodnie z prawem indukcyjności Faradaya, generowane pole elektromagnetyczne jest proporcjonalne do szybkości zmian strumienia magnetycznego.

VL = N (dΦ / dt)

Gdzie N to liczba zwojów, a Φ to ilość strumienia.

Budowa cewki indukcyjnej

Ogólną, standardową konstrukcję i działanie cewki indukcyjnej można przedstawić jako drut miedziany ciasno owinięty w poprzek materiału rdzenia. Na poniższym obrazku drut miedziany jest ściśle owinięty na rdzeniu, dzięki czemu jest dwuzaciskowym biernym cewką indukcyjną.

Kiedy prąd przepływa przez drut, pole elektromagnetyczne rozwinie się w poprzek przewodnika i siła elektromotoryczna lub pole elektromagnetyczne będzie generowane w zależności od szybkości zmiany strumienia magnetycznego. Zatem połączenie strumienia będzie wynosić Nɸ.

Indukcyjności cewki indukcyjnej cewki nawinięte w materiale rdzenia jest uważany

µN ² A / L

gdzie N to liczba zwojów

A to pole przekroju poprzecznego materiału rdzenia

L to długość cewki

µ jest stałą przepuszczalnością materiału rdzenia.

Formuła generowanego impulsu zwrotnego to

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

W obwodzie, jeśli źródło napięcia zostanie przyłożone do cewki za pomocą przełącznika. Ten przełącznik może być czymś takim jak tranzystory, MOSFET lub dowolny typ typowego przełącznika, który zapewni źródło napięcia dla cewki indukcyjnej.

Istnieją dwa stany obwodów.

Gdy przełącznik jest otwarty, w cewce nie wystąpi przepływ prądu, a szybkość zmian prądu wynosi zero. Zatem pole elektromagnetyczne również wynosi zero.

Gdy przełącznik jest zamknięty, prąd ze źródła napięcia do cewki indukcyjnej zaczyna wzrastać, aż przepływ prądu osiągnie maksymalną wartość stanu ustalonego. W tym czasie przepływ prądu przez cewkę wzrasta, a szybkość zmian prądu zależy od wartości indukcyjności. Zgodnie z prawem Faradaya, cewka indukcyjna generuje z powrotem EMF, który pozostaje, dopóki DC nie osiągnie stanu stabilnego. W stanie ustalonym nie ma zmiany prądu w cewce, a prąd po prostu przepływa przez cewkę.

W tym czasie idealny induktor będzie działał jako zwarcie, ponieważ nie ma rezystancji, ale w praktyce prąd płynie przez cewkę, a cewka ma rezystancję, jak również pojemność.

W drugim stanie, gdy przełącznik jest ponownie zamykany, prąd cewki indukcyjnej gwałtownie spada i ponownie następuje zmiana prądu, co dalej prowadzi do generowania pola elektromagnetycznego.

Prąd i napięcie w cewce indukcyjnej

Powyższy wykres przedstawia stan przełącznika, prąd cewki indukcyjnej i napięcie indukowane w stałej czasowej.

Moc przez cewkę indukcyjną można obliczyć przy użyciu prawa mocy omowego, gdzie P = napięcie x prąd. Dlatego w takim przypadku napięcie wynosi –L (di / dt), a prąd wynosi i. Zatem moc cewki indukcyjnej można obliczyć za pomocą tego wzoru

P _L = L (di / dt) i

Ale w stanie ustalonym rzeczywisty cewka działa jak rezystor. Więc moc można obliczyć jako

P = V ² R.

Możliwe jest również obliczenie energii zgromadzonej w cewce indukcyjnej. Induktor przechowuje energię za pomocą pola magnetycznego. Energię zmagazynowaną w cewce indukcyjnej można obliczyć za pomocą tego wzoru:

W (t) = Li ² (t) / 2

Dostępne są różne typy cewek pod względem konstrukcji i rozmiaru. Pod względem konstrukcji Cewki indukcyjne mogą być formowane w rdzeniu powietrznym, rdzeniu ferrytowym, rdzeniu żelaznym itp., A pod względem kształtu dostępne są różne typy cewek, takie jak typ rdzenia bębna, typ dławika, typ transformatora itp.

Zastosowania cewek

Cewki indukcyjne mają szerokie zastosowanie.

1. W aplikacji związanej z częstotliwością radiową.
2. SMPS i zasilacze.
3. W Transformerze.
4. Ochronnik przeciwprzepięciowy ograniczający prąd rozruchowy.
5. Wewnątrz przekaźników mechanicznych itp.