Čo je to induktor?

Originálne priemyselné riadenie Bingsen

Indukčnosť je fyzikálna charakteristika v obvode, ktorá opisuje, ako súčiastky obvodu odolávajú zmenám prúdu a generujú napätie. Aby sme tento koncept vysvetlili podrobne a zrozumiteľne, rozoberme si ho v niekoľkých častiach:

1. Prúd a magnetické pole
V prvom rade je dôležité pochopiť, že keď prúd prechádza vodičom, vytvára sa magnetické pole. Toto je základný princíp elektromagnetizmu. Sila magnetického poľa závisí od veľkosti prúdu: čím väčší je prúd, tým silnejšie je generované magnetické pole.

2. Elektromagnetická indukcia
Ďalej si predstavíme elektromagnetickú indukciu. Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie nám hovorí, že meniace sa magnetické pole môže generovať napätie v okolitých vodičoch. To znamená, že ak máte magnetické pole a jeho intenzita sa mení, môže „vyvolať“ alebo „indukovať“ napätie v blízkych vodičoch.

3. Funkcia indukčnosti
Ako teda funguje indukčnosť? Keď máte vodič (napríklad cievku) a dovnútra privediete elektrický prúd, vygeneruje sa magnetické pole. Ak sa prúd začne meniť (zvyšovať alebo znižovať), zmení sa aj magnetické pole okolo neho. Podľa Faradayovho zákona toto meniace sa magnetické pole vygeneruje na vodiči indukované napätie, ktoré sa snaží udržať pôvodný tok prúdu nezmenený. Tento jav je prejavom indukčnosti.

Ak sa prúd zvýši, cievka vygeneruje spätné napätie a pokúsi sa ho znížiť. Ak sa prúd zníži, cievka vygeneruje priame napätie a pokúsi sa ho zvýšiť. Preto sa cievky niekedy opisujú ako „zotrvačnosť“ prúdu, ktorá odoláva zmenám prúdu.

4. Cievka a indukčnosť
V praktických aplikáciách sa na zvýšenie indukčného účinku vodiče zvyčajne navíjajú do tvaru cievok. Jednotlivé vodiče vo vnútri cievky sa navzájom ovplyvňujú magnetickým poľom generovaným susednými cievkami, čo spôsobí, že indukčnosť celej cievky bude oveľa väčšia ako indukčnosť priameho vodiča.

5. Žiadosť
Induktory majú mnoho praktických aplikácií. Napríklad v energetických zariadeniach sa induktory môžu použiť na vyhladenie kolísania napätia; v bezdrôtových komunikačných zariadeniach sa používajú spolu s kondenzátormi na vytvorenie oscilačných obvodov, ktoré dokážu filtrovať signály špecifických frekvencií.

(1) Výkonový filter
Induktory sa používajú v silových obvodoch, najmä v spínaných zdrojoch, na vyhladenie prúdu a napätia, zníženie šumu a špičiek. Používajú sa na potlačenie vysokofrekvenčného šumu a zabezpečenie stabilného jednosmerného napájania obvodov.
(2) Výber rezonančného obvodu a frekvencie
Induktory a kondenzátory sa používajú spoločne na vytvorenie rezonančných obvodov, ktoré dokážu vybrať alebo zosilniť signály na špecifických frekvenciách. To je veľmi dôležité v bezdrôtových komunikačných zariadeniach, ako sú rádiá a mobilné telefóny, pretože sa to dá použiť na filtrovanie a ladenie frekvencií.

(3) Skladovanie a prenos energie
Induktory slúžia ako komponenty na ukladanie energie v obvodoch, najmä v impulzných napájacích zdrojoch a aplikáciách na dočasné ukladanie energie. V transformátoroch sa induktory používajú na prenos energie medzi rôznymi obvodmi prostredníctvom magnetickej väzby a umožňujú zmeny úrovní napätia a prúdu.
(4) Ochrana proti obmedzeniu prúdu a nadprúdu
V štartovacích a napájacích obvodoch elektromotorov môžu induktory obmedziť rýchlosť nárastu prúdu a špičkového prúdu, čím poskytujú ochranu pred nadprúdom a zabraňujú poškodeniu obvodu.

(5) Spracovanie signálu
Pri spracovaní analógových signálov sa induktory používajú na filtrovanie vysokofrekvenčných signálov, prispôsobenie impedancie a oneskorenie signálov. Sú bežné v rôznych konštrukciách filtrov.
(6) Potlačenie elektromagnetického rušenia (EMI)
Indukčnosť sa používa na potlačenie a filtrovanie elektromagnetického rušenia (EMI), čo môže zabrániť vstupu šumu do obvodu a tiež zabrániť jeho vyžarovaniu z obvodu, čím sa zabráni rušeniu iných zariadení.

(7) Senzory
V niektorých senzorových technológiách sa induktory používajú na detekciu zmien magnetických polí, ktoré môžu súvisieť s polohou, rýchlosťou alebo inými fyzikálnymi veličinami.
(8) Korekcia účinníka
V systémoch striedavého prúdu sa induktory a kondenzátory používajú spoločne na zlepšenie účinníka, zníženie spotreby jalového výkonu a tým na zvýšenie účinnosti využitia elektrickej energie.

6. Jednotka merania
Jednotkou indukčnosti je Henry (H), pomenovaný po americkom vedcovi Josephovi Henrym. Ak je indukčnosť cievky 1 Henry, potom vždy, keď sa prúd zmení rýchlosťou 1 ampér za sekundu, vygeneruje sa na cievke indukované napätie 1 volt.

zhrnutie
Celkovo je teda indukčnosť charakteristikou súčiastky, ktorá odoláva zmenám prúdu generovaním spätného napätia v súčiastke, aby pôsobila proti rýchlym zmenám prúdu. Tento jednoduchý princíp má širokú škálu aplikácií v elektronickej technológii a elektrotechnike, od najjednoduchšieho filtrovania výkonu až po zložité ladenie rádiových frekvencií.