Катушку индуктивности: Катушка индуктивности. Устройство и принцип работы.

Катушка индуктивности. Устройство и принцип работы.

Всех приветствую, продолжаем изучать электронику с самых основ, и темой сегодняшней статьи будет катушка индуктивности. Забегая вперед скажу, что сначала мы обсудим теоретические аспекты, а несколько будущих статей посвятим целиком и полностью рассмотрению различных электрических схем, в которых используются катушки индуктивности, а также элементы, которые мы изучили ранее в рамках нашего курса — резисторы и конденсаторы.

Устройство и принцип работы катушки индуктивности.

Как уже понятно из названия элемента — катушка индуктивности, в первую очередь, представляет из себя не что иное, как катушку. То есть некоторое количество витков изолированного проводника. Причем наличие изоляции является важнейшим условием — витки катушки не должны замыкаться друг с другом. Чаще всего витки наматываются на цилиндрический или тороидальный каркас:

Важнейшей характеристикой катушки индуктивности является, естественно, индуктивность. {-7}\medspace\frac{Гн}{м}

\mu — магнитная проницаемость магнитного материала сердечника. Пара слов о том, что это за сердечник и для чего он нужен. Дело все в том, что если катушку намотать не просто на каркас (внутри которого воздух), а на магнитный сердечник, то индуктивность возрастет многократно. Посудите сами — магнитная проницаемость воздуха равна 1, а для никеля она может достигать величины 1100. Вот мы и получаем увеличение индуктивности более чем в 1000 раз

S — площадь поперечного сечения катушки

N — количество витков

l — длина катушки

Из формулы следует, что при увеличении числа витков или, к примеру, диаметра (а соответственно и площади поперечного сечения), индуктивность будет увеличиваться. А при увеличении длины — уменьшаться. Таким образом, витки на катушке стоит располагать как можно ближе друг к другу, поскольку это приведет к уменьшению длины.

С устройством катушки индуктивности разобрались, пришло время рассмотреть физические процессы, которые протекают в этом элементе при прохождении электрического тока. Для этого мы рассмотрим две схемы — в одной будем пропускать через катушку постоянный ток, а в другой -переменный.

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока.

И, в первую очередь, разберемся, что происходит в самой катушке при протекании тока. Если ток не изменяет своей величины, то катушка не оказывает на него никакого влияния. Значит ли это, что в случае постоянного тока использование катушек индуктивности и рассматривать не стоит? Однозначно нет. Ведь постоянный ток можно «включать/выключать», и как раз в моменты переключения и происходят все ключевые процессы. Давайте рассмотрим цепь:

Резистор выполняет в данном случае роль нагрузки, на его месте могла бы быть, к примеру, лампа. Помимо резистора и индуктивности в цепь включены источник постоянного тока и переключатель, с помощью которого мы будем замыкать и размыкать цепь. Что же произойдет в тот момент когда мы замкнем выключатель?

Ток через катушку начнет изменяться, поскольку в предыдущий момент времени он был равен 0. Изменение тока приведет к изменению магнитного потока внутри катушки, что, в свою очередь, вызовет возникновение ЭДС (электродвижущей силы) самоиндукции, которую можно выразить следующим образом:

\varepsilon_s = -\frac{d\Phi}{dt}

Возникновение ЭДС приведет к появлению индукционного тока в катушке, который будет протекать в направлении, противоположном направлению тока источника питания. Таким образом, ЭДС самоиндукции будет препятствовать протеканию тока через катушку (индукционный ток будет компенсировать ток цепи из-за того, что их направления противоположны). А это значит, что в начальный момент времени (непосредственно после замыкания выключателя) ток через катушку I_L будет равен 0. В этот момент времени ЭДС самоиндукции максимальна.

А далее произойдет следующее — поскольку величина ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока, то она будет постепенно ослабевать, а ток, соответственно, наоборот, будет возрастать. Давайте посмотрим на графики, иллюстрирующие то, что мы обсудили:

На первом графике мы видим входное напряжение цепи — изначально цепь разомкнута, но при замыкании переключателя появляется постоянное значение. На втором графике мы видим изменение величины тока через катушку индуктивности. Непосредственно после замыкания ключа ток отсутствует из-за возникновения ЭДС самоиндукции, а затем начинает плавно возрастать.

Напряжение на катушке наоборот в начальный момент времени максимально, а затем уменьшается. График напряжения на нагрузке будет по форме (но не по величине) совпадать с графиком тока через катушку (поскольку при последовательном соединении ток, протекающий через разные элементы цепи одинаковый).

Аналогичный переходный процесс в цепи будет наблюдаться и при размыкании ключа. В катушке индуктивности возникнет ЭДС самоиндукции, но индукционный ток в случае размыкания будет направлен в том же самом направлении, что и ток в цепи, а не в противоположном, поэтому запасенная энергия катушки индуктивности пойдет на поддержание тока в цепи:

После размыкания ключа возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока через катушку, поэтому ток достигает нулевого значения не сразу, а по истечении некоторого времени. Напряжение же в катушке по форме идентично случаю замыкания переключателя, но противоположно по знаку. Это связано с тем, что изменение тока, а соответственно и ЭДС самоиндукции, в первом и втором случаях противоположны по знаку (в первом случае ток возрастает, а во втором убывает).

Кстати, я упомянул, что величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, так вот, коэффициентом пропорциональности является как раз индуктивность катушки:

\varepsilon_s = -L\medspace\frac{dI}{dt}

На этом мы заканчиваем с катушками индуктивности в цепях постоянного тока и переходим к цепям переменного тока.

Важный (!) нюанс заключается в том, что напряжение на катушке при описанных переходных процессах может достигнуть весьма значительных величин. Это, в свою очередь, легко может привести к выходу из строя тех или иных компонентов, входящих в состав цепи. Например, при управлении индуктивной нагрузкой при помощи ключа на транзисторе явление возникновения ЭДС самоиндукции с впечатляющей вероятностью приведет к выходу транзистора из строя. Для защиты от этого параллельно индуктивной нагрузке ставят защитный диод, но сегодня речь не об этом, поэтому для данного аспекта я опубликую отдельный материал с рассмотрением основных нюансов.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

Рассмотрим цепь, в которой на катушку индуктивности подается переменный ток:

И теперь посмотрим на зависимости тока и ЭДС самоиндукции от времени, а затем уже разберемся, почему они выглядят именно так:

Как мы уже выяснили ЭДС самоиндукции у нас прямо пропорциональна и противоположна по знаку скорости изменения тока:

\varepsilon_L = -L\medspace\frac{dI}{dt}

Собственно, график нам и демонстрирует эту зависимость. Смотрите сами — между точками 1 и 2 ток у нас изменяется, причем чем ближе к точке 2, тем изменения меньше, а в точке 2 в течение какого-то небольшого промежутка времени ток и вовсе не изменяет своего значения. Соответственно скорость изменения тока максимальна в точке 1 и плавно уменьшается при приближении к точке 2, а в точке 2 равна 0, что мы и видим на графике ЭДС самоиндукции. Причем на всем промежутке 1-2 ток возрастает, а значит скорость его изменения положительна, в связи с этим на ЭДС на всем этом промежутке напротив принимает отрицательные значения.

Аналогично между точками 2 и 3 — ток уменьшается — скорость изменения тока отрицательная и увеличивается — ЭДС самоиндукции увеличивается и положительна. Не буду расписывать остальные участки графика — там все процессы протекают по такому же принципу.

Кроме того, на графике можно заметить очень важный момент — при увеличении тока (участки 1-2 и 3-4) ЭДС самоиндукции и ток имеют разные знаки (участок 1-2: \varepsilon < 0, i > 0, участок 3-4: \varepsilon > 0, i < 0). Таким образом, ЭДС самоиндукции препятствует возрастанию тока (индукционные токи направлены «навстречу» току источника).

А на участках 2-3 и 4-5 все наоборот — ток убывает, а ЭДС препятствует убыванию тока (поскольку индукционные токи будут направлены в ту же сторону, что и ток источника и будут частично компенсировать уменьшение тока).

И в итоге мы приходим к очень интересному факту — катушка индуктивности оказывает сопротивление переменному току, протекающему по цепи. А значит она имеет сопротивление, которое называется индуктивным или реактивным, и вычисляется следующим образом:

X_L = w\medspace L

Где w — угловая частота: w = 2 \pi f. [/latex]f[/latex] — это частота переменного тока. Таким образом, чем больше частота тока, тем большее сопротивление будет ему оказывать катушка индуктивности. А если ток постоянный (f = 0), то реактивное сопротивление катушки равно 0, соответственно, она не оказывает влияния на протекающий ток.

Давайте вернемся к нашим графикам, которые мы построили для случая использования катушки индуктивности в цепи переменного тока. Мы определили ЭДС самоиндукции катушки, но каким же будет напряжение u? Здесь все просто, по 2-му закону Кирхгофа:

u + \varepsilon_L = 0

А следовательно:

u = - \varepsilon_L

Построим на одном графике зависимости тока и напряжения в цепи от времени:

Как видите ток и напряжение сдвинуты по фазе (ссылка) друг относительно друга, и это является одним из важнейших свойств цепей переменного тока, в которых используется катушка индуктивности:

При включении катушки индуктивности в цепь переменного тока в цепи появляется сдвиг фаз между напряжением и током, при этом ток отстает по фазе от напряжения на четверть периода. 

Вот и с включением катушки в цепь переменного тока мы разобрались 👍 На этом, пожалуй, закончим сегодняшнюю статью, она получилась уже довольно объемной, поэтому разговор о катушках индуктивности мы продолжим в следующий раз.

Катушка индуктивности — Виды катушек, практические опыты

Что такое катушка индуктивности

Что вы себе представляете под словом «катушка» ? Ну… это, наверное, какая-нибудь «фиговинка», на которой намотаны нитки, леска, веревка, да что угодно! Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции.

Изоляция может быть из бесцветного лака, из ПВХ-изоляции и даже из матерчатой. Тут фишка такая, что хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности своими руками, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

Индуктивность

Любая катушка индуктивности обладает индуктивностью. Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется с помощью LC — метра.

Что такое индуктивность?  Если через  провод пропустить электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

где

В — магнитное поле, Вб

I — сила тока, А

А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы напряжение

И у нас получится вот такая картина с магнитными силовыми линиями:

Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, в нашем случае площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как через катушку течет электрический ток, значит, через нее проходит ток с  Силой тока (I), а коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью и вычисляется по формуле:

С научной же точки зрения, индуктивность — это способность извлекать энергию из источника электрического тока и сохранять ее в виде магнитного поля. Если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется, а если ток уменьшается , то магнитное поле сжимается.

Самоиндукция

Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.

Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения на катушку сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение, в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения. Согласно Закону Ома:

где

I — сила тока в катушке , А 

U — напряжение в катушке, В 

 R — сопротивление катушки, Ом

Как мы видим по формуле, напряжение меняется от нуля и до напряжения, подаваемого в катушку, следовательно и ток тоже будет меняться от нуля и до какого то значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянное.

[quads id=1]

И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности — источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.

То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть  в разы больше, чем было до размыкания  цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.

Сделаем первые выводы о работе катушки индуктивности при подаче на нее постоянного тока. При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.

Типы катушек индуктивности

Катушки индуктивности делятся в основном на два класса: с магнитным и  немагнитным сердечником. Снизу  на фото катушка с немагнитным сердечником.

Но где у нее сердечник? Воздух — это немагнитный сердечник :-).  Такие катушки также могут быть намотаны на какой-нибудь цилиндрической бумажной трубочке. Индуктивность катушек с немагнитным  сердечником используется, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри.

А вот катушки индуктивности с сердечником:

В основном используют сердечники из феррита и железных пластин. Сердечники повышают индуктивность катушек в разы. Сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, нежели просто сердечники из цилиндра.

Для катушек средней индуктивности используются ферритовые сердечники:

Катушки с большой индуктивностью делают как трансформатор с железным сердечником, но с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.

Дроссель

Также есть особый вид катушек индуктивностей. Это так называемые дроссели. Дроссель — это катушка индуктивности, задача которой состоит в том, чтобы создать в цепи большое сопротивление для переменного тока, чтобы подавить токи высоких частот.

Постоянный ток через дроссель проходит без проблем. Почему это происходит, можете прочитать в этой статье. Обычно дроссели включаются в цепях питания усилительных устройств. Дроссели предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые дроссели:

Также существует еще один особый вид дросселей — это сдвоенный дроссель. Он представляет из себя две встречно намотанных катушки индуктивности. За счет встречной намотки и взаимной индукции он более эффективен. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, а также в звуковой технике.

Что влияет на индуктивность?

От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько опытов.  Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Ее индуктивность настолько мала, что LC — метр мне показывает ноль.

Имеется ферритовый сердечник

Начинаю вводить катушку в сердечник на самый край

LC-метр  показывает 21 микрогенри.

Ввожу катушку на середину феррита

35 микрогенри. Уже лучше.

Продолжаю вводить катушку на правый край феррита

20 микрогенри. Делаем вывод, самая большая индуктивность на цилиндрическом феррите возникает в его середине.  Поэтому, если будете мотать на цилиндрике, старайтесь мотать в середине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности  в переменных катушках индуктивности:

где

1 — это каркас катушки

2 — это витки катушки

3 — сердечник, у которого сверху пазик под маленькую отвертку. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы тем самым изменяем индуктивность катушки.

Экспериментируем дальше. Давайте попробуем сжимать и разжимать витки катушки. Для начала ставим ее в середину и начинаем сжимать витки

Индуктивность стала почти 50 микрогенри!

А давайте-ка попробуем расправим витки по всему ферриту

13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности мотать катушку надо «виток к витку».

Убавим витки катушки в два раза. Было 24 витка, стало 12.

Совсем маленькая индуктивность. Убавил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз.  Вывод: чем меньше количество витков — тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

[quads id=1]

Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.

Замеряем индуктивность

15 микрогенри

Отдалим витки катушки друг от друга

Замеряем снова

Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка  не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.

Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.

Замеряем

Офигеть! Увеличил количество витков  в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от «витков в квадрате». Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.

Обозначение на схемах

Последовательное и параллельное соединение катушек индуктивности

При последовательном соединении индуктивностей, их общая индуктивность будет равняться сумме индуктивностей.

А при параллельном соединении получаем вот так:

При соединении индуктивностей должно выполняться правило, чтобы они были пространственно разнесены на плате. Это связано с тем, что при близком расположении друг друга их магнитные поля будут влиять с друг другом, и поэтому показания индуктивностей будут неверны. Не ставьте на одну железную ось две и более тороидальных катушек.   Это может привести к неправильным показаниям общей индуктивности.

Резюме

Катушка индуктивности играет в электронике очень большую роль, особенно в приемопередающей аппаратуре. На катушках индуктивности строятся также различные фильтры для электронной радиоаппаратуры, а в электротехнике ее используют также в качестве ограничителя скачка силы тока.

Ребята из Паяльника забабахали очень неплохой видос про катушку индуктивности. Советую посмотреть в обязательном порядке:

Что такое индуктор? – Определение TechTarget

К

• Роберт Шелдон

Что такое индуктор?

Индуктор — это пассивный электронный компонент, который временно накапливает энергию в магнитном поле, когда электрический ток протекает через катушку индуктора. В своей простейшей форме индуктор состоит из двух клемм и катушки из изолированного провода, которая либо закручивается вокруг воздуха, либо окружает материал сердечника, усиливающий магнитное поле. Катушки индуктивности помогают справляться с колебаниями электрического тока, проходящего через цепь.

Когда электрический ток течет по проводнику, такому как медный провод, ток создает небольшое магнитное поле вокруг провода. Если проволока свернута в катушку, магнитное поле становится намного сильнее. Если проволока намотана вокруг центрального сердечника, сделанного из такого материала, как железо, магнитное поле становится еще сильнее — по сути, так работает электромагнит. Магнитное поле полностью зависит от электрического тока. Изменение электрического тока также изменяет это поле.

Катушки индуктивности используют взаимосвязь между электрическим током и магнитным полем для компенсации изменений в протекании тока. Когда ток начинает проходить через катушку индуктора, магнитное поле начинает расширяться, пока окончательно не стабилизируется. До тех пор катушка препятствует протеканию тока. После того, как магнитное поле стабилизируется, ток через катушку течет нормально.

Энергия сохраняется в магнитном поле, пока ток продолжает течь через катушку. Когда ток перестает течь, магнитное поле начинает разрушаться, и магнитная энергия снова преобразуется в электрическую энергию, которая продолжает поступать в цепь до тех пор, пока магнитное поле полностью не исчезнет.

Катушки индуктивности и индуктивности

Если поток тока остается в устойчивом состоянии, ток проходит через индуктор точно так же, как любой провод, без какой-либо реакции со стороны индуктора. Однако при резких изменениях тока индуктор пытается им противостоять.

Катушка индуктивности всегда отстает от изменения тока из-за своего магнитного поля. Когда ток изменяется, магнитное поле катушки индуктивности изменяется — увеличивается, если ток увеличивается, и уменьшается, если ток уменьшается. Изменения в магнитном поле вызывают изменения в магнитном потоке, который, в свою очередь, индуцирует электромагнитное поле (ЭДС), которое пытается противодействовать изменению тока. Если ток уменьшается, ЭДС пытается его увеличить. Если ток увеличивается, ЭДС пытается его уменьшить.

Способность индуктора сопротивляться изменениям тока называется его индуктивностью, которая представляет собой отношение напряжения к скорости изменения тока в катушке. Стандартной единицей индуктивности является генри (Гн). Поскольку генри является такой большой единицей, многие катушки индуктивности измеряются в меньших количествах, таких как миллигенри, сокращенно мГн (1 мГн равен 10 ^-3 Гн), и микрогенри, сокращенно мкГн (1 мкГн равен 10 ^-6 Н). Иногда используются наногенри (нГн) (1 нГн равен 10 ^-9 Н).

Многие факторы могут влиять на уровень индуктивности индуктора, включая количество витков, длину намотанной проволоки, материал, используемый для сердечника, а также размер и форму сердечника. Если сердечник не используется, то индуктивность также зависит от радиуса катушки.

Для данного радиуса катушки и количества витков воздушные сердечники или сердечники без твердых сердечников обеспечивают наименьшую индуктивность. Такие материалы, как дерево, стекло и пластик, известные как диэлектрические материалы, по своей индуктивности практически такие же, как воздух. Ферромагнитные материалы, такие как железо, многослойное железо и порошковое железо, увеличивают индуктивность. В некоторых случаях это увеличение составляет порядка тысяч раз. Форма ядра также имеет значение. Тороидальные или кольцевые сердечники обеспечивают большую индуктивность для данного материала сердечника и количества витков, чем соленоидальные или цилиндрические сердечники.

Изготовление катушек индуктивности на микросхемах интегральных схем (ИС) может быть трудным, но выполнимым, хотя они имеют довольно низкую индуктивность. Когда катушки индуктивности нельзя использовать, их можно заменить резисторами. В некоторых случаях индуктивность можно моделировать с помощью транзисторов, резисторов и конденсаторов, встроенных в микросхемы.

Хотя это и сложно, изготовление катушек индуктивности на микросхемах интегральных схем возможно. Катушки индуктивности

используются с конденсаторами в беспроводной связи, аудиосистемах и многих других приложениях. Катушка индуктивности, соединенная последовательно или параллельно с конденсатором, может помочь отфильтровать нежелательные сигналы. Большие катушки индуктивности используются в источниках питания электронной аппаратуры всех типов, в том числе компьютеров и их периферийных устройств. В этих системах катушки индуктивности помогают сгладить мощность выпрямленного переменного тока (AC), обеспечивая чистую мощность постоянного тока (DC), подобную батарее.

См. также: электромагнитная индукция, электрическая диэлектрическая проницаемость, электрическая сеть, вольт на метр, диэлектрическая проницаемость, ультраконденсатор, преобразователь, пикофарад на метр, кулон, закон Ома, чистое электричество, вольт-ампер, полное сопротивление, электрическая проводимость и сопротивление.

Последнее обновление: декабрь 2022 г.

Продолжить чтение о катушке индуктивности

• Масштабирование новых технологий памяти, используемых для постоянной памяти

• ЦП и микропроцессор: в чем разница?

• Создание руководства по электробезопасности для центра обработки данных

• Инструменты и советы по отслеживанию энергопотребления сервера

• Какое отношение сигнал постоянного тока в вольтах имеет к телекоммуникациям?

устойчивый AI

Устойчивый ИИ — это использование систем искусственного интеллекта, которые работают в соответствии с устойчивой деловой практикой.

Сеть

• полоса (полоса частот)

  В телекоммуникациях полоса частот, иногда называемая полосой частот, относится к определенному диапазону частот в …

• HAProxy

  HAProxy — это высокопроизводительный балансировщик нагрузки с открытым исходным кодом и обратный прокси-сервер для приложений TCP и HTTP.

• ACK (подтверждение)

  В некоторых протоколах цифровой связи ACK — сокращение от «подтверждение» — относится к сигналу, который устройство отправляет, чтобы указать…

Безопасность

• постквантовая криптография

  Постквантовая криптография, также известная как квантовое шифрование, представляет собой разработку криптографических систем для классических компьютеров…
• деинициализация

  Деинициализация — это часть жизненного цикла сотрудника, в ходе которой лишаются прав доступа к программному обеспечению и сетевым службам.

• Требования PCI DSS 12

  Требования PCI DSS 12 представляют собой набор мер безопасности, которые предприятия должны внедрить для защиты данных кредитных карт и соблюдения …

ИТ-директор

• Agile-манифест

  Манифест Agile — это документ, определяющий четыре ключевые ценности и 12 принципов, которые его авторы считают разработчиками программного обеспечения…

• Общее управление качеством (TQM)

  Всеобщее управление качеством (TQM) — это структура управления, основанная на убеждении, что организация может добиться долгосрочного успеха, …

• системное мышление

  Системное мышление — это целостный подход к анализу, который фокусируется на том, как взаимодействуют составные части системы и как…

HRSoftware

• вовлечения сотрудников

  Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.

• кадровый резерв

  Кадровый резерв — это база данных кандидатов на работу, которые могут удовлетворить немедленные и долгосрочные потребности организации.

• разнообразие, равенство и инклюзивность (DEI)

  Разнообразие, равенство и инклюзивность — термин, используемый для описания политики и программ, которые способствуют представительству и …

Служба поддержки клиентов

• требующий оценки

  Оценка потребностей — это систематический процесс, в ходе которого изучается, какие критерии должны быть соблюдены для достижения желаемого результата.

• точка взаимодействия с клиентом

  Точка соприкосновения с покупателем — это любой прямой или косвенный контакт покупателя с брендом.

• устав обслуживания клиентов

  Устав обслуживания клиентов — это документ, в котором описывается, как организация обещает работать со своими клиентами, а также . ..

Основы индуктора — типы индуктора, формула, символ, единица измерения, использование, функция

Изучение основ индуктора — типы индуктора, формула, символ, единица измерения, использование и функция подробно описаны.

Здесь мы узнаем Основы индуктора – Типы индуктора , формула, символ, единица измерения, использование и функция.

Различные типы индукторов

Содержание

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности представляет собой пассивное электрическое устройство ( обычно проводящая катушка ), которое вводит индуктивность в электрическую цепь. По сути, это катушка провода с множеством витков, часто намотанная на сердечник из магнитного материала, такого как железо. Простейшая форма катушки индуктивности состоит из катушки проволоки.

Катушки индуктивности — это третий и последний тип основных электронных компонентов.

Индуктивность, измеренная в генри , пропорциональна количеству витков провода, диаметру петли провода и материалу или сердечнику, вокруг которого намотан провод.

Единица индуктивности и обозначение

Единицей индуктивности в системе СИ является генри ( H ), названный в честь американского ученого Джозефа Генри.

Обозначение индуктора:

Обозначение индуктора

Свойства индуктора

Свойства индукторов зависят от силы магнитного, а не электрического.

Когда ток протекает через катушку ( или любой провод ), он создает магнитное поле в пространстве за пределами провода, и катушка действует точно так же, как любой естественный постоянный магнит, притягивая железо и другие магниты.

Комбинация катушек индуктивности

Мы уже знаем, как действуют комбинации катушек индуктивности, потому что они действуют точно так же, как резисторы. Индуктивность добавляет последовательно. Это имеет физический смысл, потому что два витка провода, соединенные последовательно, просто выглядят как более длинный виток.

Параллельное соединение снижает индуктивность, поскольку ток распределяется между несколькими катушками, и поэтому поля в каждой из них слабее.

Различные типы катушек индуктивности

Катушки индуктивности подразделяются на различные типы в зависимости от материала их сердечника и механической конструкции. Ниже приведены основные типы:

1. Индуктор с воздушным сердечником
2. Катушка индуктивности с железным сердечником
3. Катушка индуктивности с ферритовым сердечником
4. Индуктор железной силы
Катушки индуктивности
6. Тороидальные индукторы
7. Многослойные керамические индукторы
8. Пленочные катушки индуктивности
9. Катушки переменной индуктивности
10. Связанные катушки индуктивности
11. Литые индукторы

Как работает индуктор?

Если провести провод через магнитное поле, в проводе возникнет ток, который потечет по соответствующей цепи. Для перемещения провода через поле требуется энергия, и эта механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Так работает электрический генератор.

Если ток через катушку прекращается, магнитное поле также должно исчезнуть, но не сразу. Поле представляет собой накопленную энергию, и эта энергия должна куда-то уйти. Поле стягивается к катушке, и действие поля, движущегося по проводу катушки, такое же, как при движении провода через стационарное поле: в катушке генерируется ток.

Этот наведенный ток поддерживает ток в катушке; индуцированный ток противодействует любому изменению, увеличению или уменьшению тока через индуктор. Катушки индуктивности используются в цепях для сглаживания протекания тока и предотвращения его резких изменений.

Ток в катушке индуктивности аналогичен напряжению на конденсаторе. Для изменения напряжения на конденсаторе требуется время, а если постараться, то сначала течет большой ток.

Точно так же требуется время, чтобы изменить ток через индуктор, и если вы настаиваете, скажем, разомкнув переключатель, на индукторе возникнет большое напряжение, когда он попытается заставить ток течь.

Такие индуцированные напряжения могут быть очень большими и могут повредить другие компоненты схемы, поэтому обычно к катушке индуктивности подключают какой-либо элемент, например резистор или даже конденсатор, чтобы обеспечить путь тока и поглотить индуцированное напряжение. Часто используется диод.

Если ток течет по проводу, находящемуся в магнитном поле ( создаваемом либо постоянным магнитом, либо током, протекающим через катушку ), на провод будет воздействовать механическая сила. Эта сила может совершать работу.

В двигателе проволока, которая движется через поле и испытывает силу, также имеет форму катушки проволоки, механически соединенной с валом двигателя. Эта катушка выглядит и действует как индуктор; если отключить ток ( для остановки двигателя ), катушка по-прежнему будет двигаться через магнитное поле, а двигатель теперь выглядит как генератор и может производить большое напряжение. Результирующий скачок индуктивного напряжения может повредить компоненты, такие как цепь, управляющая током двигателя.

Использование катушки индуктивности

Катушки индуктивности используются в нескольких приложениях:

1. Фильтр : Катушки индуктивности слишком часто используются с резисторами и конденсаторами для создания фильтров для аналоговых схем и обработки сигналов.
2. Датчик : Катушки индуктивности используются для измерения магнитных полей на расстоянии. Индуктивные датчики широко используются на светофорных перекрестках.
3. Трансформатор : Комбинация катушек индуктивности используется для изготовления меньшего и легкого трансформатора.
4. Двигатель : Индуктивные двигатели используют магнитную силу для преобразования электрической энергии в механическую. Эти моторы очень надежны.
5. Хранение энергии : Подобно конденсаторам, катушки индуктивности также можно использовать для хранения энергии с некоторыми ограничениями. Пример : SMPS ( Импульсный блок питания ).