İndüktörlere Giriş

Her zaman belirsiz kalan bir pasif bileşen indüktörlerdir. Bunlar çoğu güç elektroniğinde bulacağınız bobin benzeri yapılardır ve trafolarınızın çalıştığı özellikler nedeniyledir. Birçok insanın Endüktörleri anlamalarının nedeni, sadece elektrik alanını değil aynı zamanda etrafındaki manyetik alanı da değiştirmeleridir. Bu derste, bir İndüktörün temellerini anlayalım ve uygulamalarımızı nasıl ve ne zaman kullanacağımızı bilmemiz için onu küçümseyelim.

Bir İndüktör Nedir?

İndüktör, muhtemelen bir rezistansa benzer şekilde inşa edilen tüm elektronik bileşenlerin en basitidir - sarılmış olan basit bir tel uzunluğu. Ancak, burada, direnç aradığımız özellik değildir. Telin şekli nedeniyle ortaya çıkan bir şey - bir bobin - içinden bir akım geçtiğinde manyetik bir alan yaratır. Bu indüklenen manyetik alan bu bit teline bazı ilginç elektriksel özellikler, özellikle endüktansı verir - bu kısımlara isimlerini verir.

Bir İndüktör ve Kondansatör Arasındaki Fark

Önceki makalede kapasitör hakkında çok şey öğrendik. Şimdi indüktörün temellerini bildiğinize göre, “İndüktör ve Kapasitör arasındaki fark nedir?”

İlk önce her şey önce bir voltaj potansiyeli uygulandığında her ikisi de enerji depolar, ancak bir Kondansatör bir Elektrik Alan şeklinde enerji depolar ve bir İndüktör, enerjiyi Manyetik bir alan şeklinde depolar. Tamam, ama performansını nasıl etkiliyor?

Bunu anlamak için çok derin bir kazmaya ihtiyacımız var, ancak şimdilik bir Kondansatörün bir devredeki voltajı dengelemeye çalıştığını, yani her bir bileşendeki potansiyel değişiklikten hoşlanmadığını ve dolayısıyla şarj edeceğini veya gerilimi artırmak için boşaltın. Öte yandan, bir İndüktör, bir devre içindeki akımdaki değişikliği sevmez, böylece akım, devreden geçen akımı eşitlemek için şarj veya deşarj olur.

Ayrıca bir İndüktörün boşaltma sırasındaki kutupsallığını değiştirdiğini unutmayın, böylece şarj sırasındaki potansiyel boşaltma sırasındaki potansiyelin karşısında olacaktır.

İndüktörler İçin Semboller

Diğer birçok elektronik bileşen gibi, bir indükleyicinin simgesi de aslında neye benzediğinin basitleştirilmiş bir resmidir:

Sembolün yakınındaki çizgiler temel materyali temsil eder - daha sonra tartışacağımız bir şey.

Bir İndüktörün Çalışması

Bir indüktör, daha önce belirtildiği gibi, sadece bir tel bobinidir.

Başka bir şeye girmeden önce, şu soruyu soralım, neden bir bobin?

Bildiğimiz gibi, herhangi bir akım taşıyan iletken aşağıdaki şekilde bir manyetik alan oluşturur:

Bununla birlikte, akımın değerini formüllere bağlarsanız, üretilen manyetik alanın minik olduğunu fark edersiniz - akımlar inanılmaz derecede yüksek olmadıkça mega-amp'ler sırasında neredeyse göz ardı edilebilir.

Böylece, belirli bir kablo uzunluğunun yarattığı manyetik alanı arttırmak için onu bobin şeklinde sarıyoruz. Bu, manyetik alanı arttırır, bunun gibi:

Bu şekle solenoid de denir.

Bir indüktörün terminalleri boyunca bir voltaj uygulandığında, akım akışı bir manyetik alan yaratır. Bu manyetik alan, yine Lenz yasasına göre, karşı kutup indükleyicide indüklenmiş bir akım oluşturur. Akımlar birbirlerini iptal etmez - bunun yerine indüklenen akım, indüktör üzerindeki voltaj nedeniyle gelen akıma aktif olarak karşı çıkmaya çalışır. Bu savaşın genel sonucu, bir indüktörden geçen akımın hızlı bir şekilde değişemeyeceğidir - daima doğrusal bir eğimdir.

Bir İndüktör Ölçümü

Bir indükleyicinin çalışma davranışı ilginç bir soruyu ortaya çıkarır - bir indükleyicinin davranışını kolayca ölçülebilir olarak nasıl ölçebiliriz?

İndüktörleri, oluşturdukları manyetik alan ile ölçmeyi deneyebiliriz. Bunu yapar yapmaz sorun yaşarız. Bir indüktör tarafından oluşturulan manyetik alan, içinden geçen akıma bağlıdır, böylece küçük bir indüktör bile büyük bir manyetik alan yaratabilir.

Bunun yerine, kondansatörler için kullandığımız aynı yaklaşımı kullanabiliriz ve bir devrenin indüktansını, akım belirli bir oranda değiştiğinde meydana gelen voltaj değişimi olarak tanımlayabiliriz.

Matematiksel olarak,

V = L (dI / dt)

V voltaj olduğunda, L indüktans, I akımdır ve t zaman aralığıdır.

İndüktans, 'L', elektromanyetik indüksiyonu keşfeden Amerikalı bilim adamı Joseph Henry'den sonra adlandırılan Henrys cinsinden ölçülür.

Bir tel bobininin indüktansının hesaplanması için formül bu formül ile verilmektedir:

L = (µn2a) / l

L, Henryslerde indüktans olduğunda, perm geçirgenlik sabitidir, yani manyetik alanın belirli bir ortamda ne kadar kolay yaratılabileceğinin bir katsayısı, n, dönüş sayısıdır, a, bobin alanıdır ve l, uzunluktur. Bobinin

Yine, Henry çok büyük bir ünitedir, bu nedenle pratik olarak indüktörler, Henry'nin milyonda biri olan mikroHenrys, Henry'nin binde biri olan mHHenrys, mH cinsinden ölçülür. Bazen nanoHenrys'te ölçülen, uH'nin binde biri olan çok küçük endüktanslar bile bulabilirsiniz.

Farklı İndüktör Tipleri

Şimdi yukarıdaki denklemdeki µ'nin bazı ilginç çıkarımları var. İndüktörün içindeki manyetik alanın manipüle edilebileceğini öne sürer. Yukarıda bahsedildiği gibi, bazen bir solenoid tarafından oluşturulan manyetik alan bazen gereksinimlerin yetersiz kalmaktadır. Bu yüzden hemen hemen her durumda bir çekirdek malzemenin etrafında oluşturulmuş indüktörler bulursunuz.

Çekirdekler, manyetik alan oluşumunu destekleyen malzemelerdir. Genellikle demirden ve ferrit (bir demir oksidi olan) gibi bileşiklerinden yapılırlar. Çekirdek kullanarak olmayandan daha büyük bir manyetik alan elde edebilirsiniz.

1. HAVA CORE GÖSTERGELERİ:

Adından da anlaşılacağı gibi, bu tür bir indüktörün çekirdeği yoktur - çekirdek malzeme havadır! Hava nispeten düşük bir geçirgenliğe sahip olduğundan, hava çekirdek indüktörlerinin endüktansı oldukça düşüktür - nadiren 5uH'nin üzerindedir. Düşük bir endüktansa sahip olduklarından, akım yükselme oranı, uygulanan bir voltaj için oldukça hızlıdır ve bu onları yüksek frekanslarla başa çıkma kapasitesine getirir. Çoğunlukla RF devrelerinde kullanılırlar.

2. DEMİR ÇEKİRDE GÖSTERGELERİ

Demir belki de en tanınabilir manyetik malzemedir ve bu onu indüktörler için ideal bir seçim yapar. Bunlar demir çekirdekli indüktörler şeklini alır. Genellikle düşük frekanslı hat filtrelemede kullanılırlar, çünkü oldukça etli olabilirler ve büyük endüktansları olabilirler. Ayrıca ses ekipmanlarında da kullanılırlar.

3. FERRİT CORE GÖSTERGELERİ

Ferrit sadece bir demir oksitler tozu. Bu toz bir epoksi reçinesi ile karıştırılır ve etrafına tellerin sarılabileceği göbekleri oluşturmak için kalıplanır. Ferrit çekirdek indüktörler, donuk gri-siyah renklerinden dolayı kolayca tanınabilir. Ayrıca çok kırılgan ve kolayca kırılırlar. Bunlar, en yaygın kullanılan indüktör tipleridir, çünkü geçirgenlik, karışımdaki ferritin epoksi oranına kontrol edilerek hassas bir şekilde kontrol edilebilir.

Seri ve Paralel İndüktörler

Seri ve paralel bağlanmış indüktörler, kapasitörlerin tam tersi yönde davranır.

Örneğin, seri halinde bir indüktör grubunun indüktansını hesaplamak için, tek tek indüktansların değerlerini toplayabilirsiniz.

L = L1 + L2 +… + Ln

L toplam endüktans olduğunda ve L1, L2… Ln ayrı endüktanslardır.

Diyelim ki biri 10uH, diğeri 15uH olan iki indüktörünüz varsa, bunları seri hale getirerek toplam 25uH endüktans elde edersiniz.

Paralel indüktörler paralel dirençler gibi davranırlar, indüktans aşağıdaki gibidir:

1 / L = 1 / L1 + 1 / L2 +… + 1 / Ln

L toplam endüktans olduğunda ve L1, L2… Ln ayrı endüktanslardır.

Bu şekilde, iki 10uH indüktörü paralel bağlarsanız, 5uH'lik bir endüktans elde edersiniz.

Faydalı İndüktör Formülleri

1. GÖSTERGELER TARAFINDAN KAYNAKLANAN ENERJİ:

İndüktörler enerjiyi kapasitörler gibi depolayabilirler, ancak gücü kestiğinizde ve manyetik alan çöktüğü anda enerji kaybolur. Başka bir deyişle, güçsüz bir indüktör manyetik alanını koruyamaz.

E = ½ * L * I2

E, Joule cinsinden enerji olduğunda, L Henries'deki endüktans ve I amperdeki akımdır.

İçinde 5A akım olan 20uH'lık bir indüktörünüz varsa, depolanan enerji 0.00025J olacaktır. Bu açıdan indüktörler de, kapasitörler gibi, çok az enerji tutarlar.

2. GÜNCEL ARTIŞ ORANI

Bu formül zaten tartışılmış, ancak daha yakından bakmak için değer.

V / L = dI / dt

V indüktöre uygulanan voltaj ise, L indüktanstır, I akımdır ve t zamandır.

Bu, indüktör boyunca sabit bir voltaj uygulandığında, akımın doğrusal bir eğimde arttığını belirtir. Bu, sabit bir akımda kapasitörün yarattığı gerilim rampaları gibi, akım rampaları yaratmada yararlı olabilir.

3. ETKİLEŞİM

İndüktörler aşağıdaki formüle göre frekansla ilgili empedansa sahiptir:

XL = 2π * f * L

XL indüktif empedans ise, f Hertz'deki frekanstır ve L Henrys'teki endüktanstır.

Devrelerde İndüktör Davranışı

Şaşırtıcı bir şekilde, indüktörler DC devrelerinde oldukça kullanışsızdır, çünkü sabit bir akım akışı vardır ve indüktör bir tel gibi davranır.

Kullanımlarının çoğunu AC devrelerinde bulurlar. Yukarıda bahsedildiği gibi, floresan lamba balastları gibi bir AC devresindeki akımı sınırlamak için kullanışlı kılan bir empedansa sahiptirler.

Ayrıca, sinyalleri filtrelemek için de kullanılabilirler.

İlk durumda, indüktör tüm DC akımının içinden akmasına izin vererek tüm düşük frekansların çıkışa ulaşmasını önler. Daha yüksek frekanslarda, indükleyicinin empedansı düzenli olarak artar, böylece sinyal çıkışa geçebilir, bu nedenle yüksek geçiş filtresi olarak adlandırılır.

İkinci durumda, indüktör DC ve düşük frekansların geçmesine izin verir, ancak çıkıştaki tüm yüksek frekansları bloke eder ve bu nedenle düşük geçiş filtresi olarak adlandırılır.

Gerçek Hayattaki İndüktörler

İndüktörler, bakır tel ve ferrit olduklarından, pahalı olma eğilimindedir ve kullanımlarının çoğunu radyo, güç kaynakları ve telekomünikasyon ekipmanlarında bulurlar.

Güç kaynaklarında akımdaki ani değişiklikleri önlemek için indüktör özelliği kullanılır. Bir kondansatörle birlikte, güç kaynağı çıkış voltajında ve akımında ani değişiklikler olmasını önler.

RF devreleri, tank adı verilen ilginç bir LC devresini kullanır. Kapasitör, manyetik alanını oluşturan endüktöre yüklenir ve boşaltılır. Manyetik alan çöktüğünde, bir voltaj oluşur ve kapasitörün şarjını sağlar. Bu, yüksek frekanslar üretmek için kullanılabilecek periyodik salınımlar yaratır.

Frekans formülle hesaplanabilir:

F, Hertz'deki frekans olduğunda L, Henrys'deki endüktans ve C, Farads'daki kapasitanstır.

Sonuç

Ve indüktörlerle çalışmak için ihtiyaç duyacağınız tüm pratik bilgiler budur. Onlar aslında basit cihazlardır ve kapasitörleri ve direnç akrabaları kadar yaygın değillerdir, ancak yine de çok faydalıdırlar.

Daha fazla bilgi için, lütfen sales@xfullstar.com adresinden bize ulaşın.