Razumijevanje induktora: osnove i primjene

Uvod u induktore

Indukcija je praktički važna elektronička stvar koja se opsežno primjenjuje u nekoliko krugova za minutno vježbanje u magnetskom polju. Sastoji se od vodiča, općenito žičane zavojnice koja se suprotstavlja promjenama struje putem elektromagnetske indukcije. Ova se kvaliteta u osnovi pridržava Jouleovog zakona i Faradayevog zakona indukcije. Induktor se ponaša na temelju svoje sposobnosti da se suprotstavi promjenama u protoku električne struje poznatoj kao "induktivnost" mjerena u henriesima.

Induktivnost i njezini čimbenici

S druge strane, nekoliko čimbenika poput broja zavoja na zavojnici, površine zatvorene tim zavojima i korištenog materijala, kao i konstrukcije njezine jezgre, utječu na induktivnost, uključujući fizičke čimbenike kao što su: Broj petlji oko nje; zatvoreni prostor tim krugovima; Koja tvar prekriva njegovu jezgru i kako je napravljena? U ovom slučaju, na primjer, induktor zračne jezgre imat će manju induktivnost od onog s feromagnetskom jezgrom (željezo ili ferit) zbog veće propusnosti potonjeg. Stoga inženjeri mogu manipulirati tim parametrima pomoću pružene matematičke jednadžbe, što im omogućuje precizno dizajniranje specifičnih aplikacija.

Skladištenje i oslobađanje energije

Osim toga, kada električna energija teče kroz induktor, njegova glavna funkcija postaje skladištenje energije sadržane u magnetskom polju. Ova pohranjena energija oslobađa se natrag u strujni krug nakon povlačenja struje. Izvori napajanja koriste ovu karakteristiku jer pomažu u održavanju struje stabilnom uz smanjenje prolaznih skokova napona, čime veći dijelovi postaju kritični za njihovu stabilnost. Formula E = 0,5 * L * I^2 izračunava energiju koju nosi induktor, gdje L predstavlja njegovu induktivnost, dok I označava tekuću električnu struju.

Frekvencijski odziv i filtriranje

Elektronički govorni filtri i oblikovanje frekvencijskog odziva kritične su primjene u kojima su zavojnice potrebne za pružanje potrebnih impedancija, posebno na visokim frekvencijama. LC filtri, koji se često kombiniraju s kondenzatorima, mogu dopustiti prolazak određenih frekvencija ili ih potpuno blokirati, ovisno o dizajnu. Što se toga tiče, ovaj se princip koristi pri izglađivanju istosmjernih izlaza u izvorima napajanja i pri odabiru specifičnih signala u radio prijemnicima. Rezonantna frekvencija za LC krug na kojem maksimalno reagira može se procijeniti s f = 1/(2π√(LC)).

Induktivnost u sklopnim izvorima napajanja

Kako bi se održala energetska učinkovitost, razine napona transformiraju se pomoću induktora za prebacivanje napajanja. Nakon uključivanja prekidača, njegovinduktorPohranjuje nešto energije i zatim je ponovno oslobađa nakon isključivanja istog prekidača. Omogućuje pretvorbu između izmjenične (izmjenične struje) i istosmjerne (istosmjerne struje) uz minimalan gubitak energije. Faktor kvalitete induktora koji se naziva učinkovitost takve izmjene energije ovisi o njegovom otporu, frekvenciji rada kao i vrijednosti samoindukcije.

Zaključak: Višestruka uloga induktora

Konačno, indukcija djeluje kao elementarni dio ne samo za proizvodnju, već i za skladištenje ili oslobađanje električne energije; također oblikuje promjenjive frekvencije i modificira moći iz jednog oblika u drugi. Stabilna metoda za kontrolu električne energije u bilo kojem krugu sada postoji kroz njihovu upotrebu temeljenu na principima elektromagnetske indukcije. Konačno, znati koje granice ove kvalitete znače za elektroničke inženjere koji dizajniraju točna električna svojstva iznimno je potrebno pri stvaranju tehnoloških sustava koji zahtijevaju preciznu kontrolu nad električnim svojstvima. Štoviše, optimizaciji i minijaturizaciji trenutno se posvećuje velika pažnja tijekom razvojnih i istraživačkih radova što se tiče induktora jer se tehnologija danas značajno promijenila.