Pochopení induktoru a funguje to

Induktor je jednou z hlavních pasivních součástek v elektronice. Základními pasivními součástmi v elektronice jsou rezistory, kondenzátory a induktory. Induktory úzce souvisí s kondenzátory, protože oba používají k ukládání energie elektrické pole a oba jsou dvě koncové pasivní součásti. Kondenzátory a induktory však mají různé konstrukční vlastnosti, omezení a použití.

Induktor je dvoukoncová součást, která ukládá energii ve svých magnetických polích. Také se označuje jako cívka nebo tlumivka. Blokuje jakékoli změny proudu protékajícího jím.

Induktor je charakterizován hodnotou indukčnosti, což je poměr změny napětí (EMF) a proudu uvnitř cívky. Jednotka indukčnosti je Henry. Pokud se tok proudu induktorem změní rychlostí jednoho ampéru za sekundu a uvnitř cívky se vytvoří 1V EMF, bude hodnota indukčnosti 1 Henry.

V elektronice se induktor s hodnotou Henryho používá jen zřídka, protože jde o velmi vysokou hodnotu z hlediska aplikace. Ve většině aplikací se obvykle používají mnohem nižší hodnoty jako Milli Henry, Micro Henry nebo Nano Henry.

Symbol	Hodnota	Vztah s Henrym
mH	Milli Henry	1/1000
uH	Micro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

Symbol induktoru je znázorněn na níže image-

Symbol je znázorněním zkroucených vodičů, což znamená, že dráty jsou konstruovány tak, aby se staly cívkou.

Konstrukce induktoru

Induktory jsou tvořeny izolovanými měděnými dráty, které se dále tvoří jako cívka. Cívka může mít různé tvary a velikosti a může být také zabalena do jiného typu materiálů.

Indukčnost induktoru je vysoce závislá na mnoha faktorech, jako je počet závitů drátu, vzdálenost mezi závity, počet vrstev závitů, typ materiálů jádra, jeho magnetická propustnost, velikost, tvar atd.

Mezi ideálním induktorem a skutečnými induktory používanými v elektronických obvodech je obrovský rozdíl. Skutečný induktor má nejen indukčnost, ale má také kapacitu a odpor. Úzce zabalené cívky produkují měřitelné množství zbloudilé kapacity mezi závity cívky. Tato dodatečná kapacita, stejně jako odpor drátu, mění vysokofrekvenční chování induktoru.

Induktory se používají téměř v každém elektronickém produktu, některé aplikace induktorů pro vlastní potřebu jsou:

• Detektor kovů
• Arduino detektor kovů
• FM vysílač
• Oscilátory

Jak funguje induktor?

Před další diskusí je důležité pochopit rozdíl mezi dvěma terminologiemi, magnetickým polem a magnetickým tokem.

Během toku proudu vodičem se vytváří magnetické pole. Tyto dvě věci jsou lineárně úměrné. Pokud se tedy zvýší proud, zvýší se také magnetické pole. Toto magnetické pole se měří v jednotce SI, Tesla (T). A teď, co je magnetický tok ? Je to měření nebo množství magnetického pole, které prochází určenou oblastí. Magnetic Flux má také jednotku ve standardu SI, to je Weber.

Takže nyní existuje magnetické pole přes induktory, produkované proudem, který protéká.

Pro další pochopení je nutné porozumět Faradayovu zákonu indukčnosti. Podle Faradayova zákona indukčnosti je generovaný EMF úměrný rychlosti změny magnetického toku.

VL = N (dΦ / dt)

Kde N je počet závitů a Φ množství toku.

Konstrukce induktoru

Jedna obecná, standardní konstrukce a práce induktoru může být demonstrována jako měděný drát pevně zabalený přes materiál jádra. Na níže uvedeném obrázku je měděný drát těsně obalen materiálem jádra, což z něj činí pasivní induktor se dvěma terminály.

Když proud protéká drátem, elektromagnetické pole se bude vyvíjet napříč vodičem a elektromotorická síla nebo EMF se bude generovat v závislosti na rychlosti změny magnetického toku. Takže vazba toku bude Nɸ.

Indukčnost navinuté cívky induktoru v materiálu jádra se říká, že

µN ² A / L

kde N je počet závitů

A je plocha průřezu materiálu jádra

L je délka cívky

µ je permeabilita materiálu jádra, která je konstantní.

Vzorec zpětně generovaného EMF je

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

V obvodu, pokud je zdroj napětí přiveden na induktor pomocí spínače. Tento přepínač může být jakýkoli, jako jsou tranzistory, MOSFET nebo jakýkoli druh typického spínače, který poskytuje zdroj napětí induktoru.

Existují dva stavy obvodů.

Když je spínač otevřený, v induktoru nedojde k žádnému toku proudu a rychlost změny proudu je nulová. Takže, EMF je také nulová.

Když je spínač sepnut, začne proud ze zdroje napětí do induktoru stoupat, dokud proudový proud nedosáhne maximální hodnoty ustáleného stavu. V této době se tok proudu induktorem zvyšuje a rychlost změny proudu závisí na hodnotě indukčnosti. Podle Faradayova zákona induktor generuje zpět EMF, který zůstává, dokud se DC nedostane do stabilního stavu. Během ustáleného stavu nedochází k žádné změně proudu v cívce a proud jednoduše prochází cívkou.

Během této doby bude ideální induktor fungovat jako zkrat, protože nebude mít odpor, ale v praktické situaci bude proud protékat cívkou a cívkou odpor i kapacita.

V druhém stavu, když je spínač opět sepnut, proud induktoru rychle klesá a opět dochází ke změně proudu, což dále vede k generování EMF.

Proud a napětí v induktoru

Výše uvedený graf zobrazuje stav spínače, proud induktoru a indukované napětí v časové konstantě.

Výkon přes induktor lze vypočítat pomocí zákona o výkonu Ohm, kde P = napětí x proud. Proto je v takovém případě napětí –L (di / dt) a proud i. Síla v induktoru lze tedy vypočítat pomocí tohoto vzorce

P _L = L (di / dt) i

Ale během ustáleného stavu se skutečný induktor chová jako odpor. Výkon lze tedy vypočítat jako

P = V ² R

Je také možné vypočítat uloženou energii v induktoru. Induktor ukládá energii pomocí magnetického pole. Energii uloženou v induktoru lze vypočítat pomocí tohoto vzorce -

W (t) = Li ² (t) / 2

Z hlediska jejich konstrukce a velikosti jsou k dispozici různé typy induktorů. Konstrukční induktory mohou být vytvořeny ve vzduchovém jádře, feritovém jádře, železném jádru atd. Tvarově jsou k dispozici různé typy induktorů, jako je typ jádra bubnu, typ tlumivky, typ transformátoru atd.

Aplikace induktorů

Induktory se používají v široké oblasti použití.

1. V aplikaci související s RF.
2. SMPS a napájecí zdroje.
3. V Transformátoru.
4. Přepěťová ochrana pro omezení zapínacího proudu.
5. Uvnitř mechanických relé atd.