Mikä on induktori?

Alkuperäinen Bingsen Industrial Control

Induktanssi on piirin fysikaalinen ominaisuus, joka kuvaa, miten piirin komponentit vastustavat virran muutoksia ja tuottavat jännitettä. Selittääksemme tämän käsitteen yksityiskohtaisesti ja maallikkotermein, tarkastellaan sitä useissa osissa:

1. Virta ja magneettikenttä
Ensinnäkin on tärkeää ymmärtää, että kun virta kulkee johtimen läpi, se synnyttää magneettikentän. Tämä on sähkömagnetismin perusperiaate. Magneettikentän voimakkuus riippuu virran suuruudesta: mitä suurempi virta, sitä voimakkaampi magneettikenttä syntyy.

2. Sähkömagneettinen induktio
Seuraavaksi esittelemme sähkömagneettisen induktion. Faradayn sähkömagneettisen induktion laki kertoo meille, että muuttuva magneettikenttä voi tuottaa jännitteen ympäröiviin johtimiin. Tämä tarkoittaa, että jos sinulla on magneettikenttä ja sen voimakkuus muuttuu, se voi "virittää" tai "indusoida" jännitteen lähellä oleviin johtimiin.

3. Induktanssin toiminta
Miten induktanssi sitten toimii? Kun johdossa (kuten käämissä) on sähköä, syntyy magneettikenttä. Jos virta alkaa muuttua (kasvaa tai laskea), myös sitä ympäröivä magneettikenttä muuttuu. Faradayn lain mukaan tämä muuttuva magneettikenttä synnyttää johtimeen indusoituneen jännitteen, joka pyrkii pitämään alkuperäisen virran muuttumattomana. Tämä ilmiö on induktanssin ilmentymä.

Jos virta kasvaa, induktori tuottaa vastajännitteen ja yrittää pienentää virtaa. Jos virta pienenee, induktori tuottaa myötäjännitteen ja yrittää lisätä virtaa. Siksi induktoreita joskus kuvataan virran "inertiaksi", joka vastustaa virran muutoksia.

4. Käämi ja induktanssi
Käytännön sovelluksissa induktanssivaikutuksen lisäämiseksi johtimet yleensä kierretään kelojen muotoon. Käämin sisällä olevat johtimet vaikuttavat toisiinsa vierekkäisten kelojen synnyttämän magneettikentän vuoksi, mikä tekee koko kelan induktanssista paljon suuremman kuin suoran johtimen.

5. Hakemus
Induktoreilla on monia käytännön sovelluksia. Esimerkiksi teholaitteissa induktoreita voidaan käyttää jännitevaihteluiden tasoittamiseen; langattomissa tietoliikennelaitteissa niitä käytetään yhdessä kondensaattoreiden kanssa värähtelypiirien luomiseen, jotka voivat suodattaa tietyn taajuuden signaaleja.

(1) Tehosuodatin
Induktoreita käytetään virtapiireissä, erityisesti kytkentävirtalähteissä, virran ja jännitteen tasoittamiseen, kohinan ja piikkien vähentämiseen. Niitä käytetään vaimentamaan korkeataajuista kohinaa ja tarjoamaan vakaata tasavirtaa piireille.
(2) Resonanssipiirin ja taajuuden valinta
Induktoreita ja kondensaattoreita käytetään yhdessä muodostamaan resonanssipiirejä, jotka voivat valita tai vahvistaa signaaleja tietyillä taajuuksilla. Tämä on erittäin tärkeää langattomissa viestintälaitteissa, kuten radioissa ja matkapuhelimissa, koska sitä voidaan käyttää taajuuksien suodattamiseen ja virittämiseen.

(3) Energian varastointi ja siirto
Induktorit toimivat energian varastokomponentteina piireissä, erityisesti pulssivirtalähteissä ja väliaikaisissa energian varastointisovelluksissa. Muuntajissa induktoreita käytetään energian siirtämiseen eri piirien välillä magneettisen kytkennän avulla ja jännite- ja virtatasojen muutosten mahdollistamiseen.
(4) Virranrajoitus- ja ylivirtasuojaus
Sähkömoottoreiden käynnistys- ja virransyöttöpiireissä induktorit voivat rajoittaa virran nousun ja huippuvirran nopeutta, mikä tarjoaa ylivirtasuojan ja estää piirin vaurioitumisen.

(5) Signaalinkäsittely
Analogisessa signaalinkäsittelyssä induktoreita käytetään korkeataajuisten signaalien suodattamiseen, impedanssin sovittamiseen ja viivesignaalien suorittamiseen. Ne ovat yleisiä erilaisissa suodatinrakenteissa.
(6) Sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) vaimennus
Induktanssia käytetään sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) vaimentamiseen ja suodattamiseen, mikä voi estää kohinan pääsyn piiriin ja estää myös kohinan pääsyn piiristä, välttäen siten häiriöitä muiden laitteiden kanssa.

(7) Anturit
Joissakin anturitekniikoissa induktoreita käytetään magneettikenttien muutosten havaitsemiseen, jotka voivat liittyä sijaintiin, nopeuteen tai muihin fysikaalisiin suureisiin.
(8) Tehokertoimen korjaus
Vaihtovirtajärjestelmissä induktoreita ja kondensaattoreita käytetään yhdessä tehokertoimen parantamiseksi, loistehon kulutuksen vähentämiseksi ja siten sähköenergian käytön tehokkuuden parantamiseksi.

6. Mittayksikkö
Induktanssin yksikkö on Henry (H), joka on nimetty amerikkalaisen tiedemiehen Joseph Henryn mukaan. Jos kelan induktanssi on 1 Henry, niin joka kerta, kun virta muuttuu 1 ampeerin sekunnissa, se tuottaa kelaan 1 voltin indusoituneen jännitteen.

yhteenveto
Induktanssi on siis komponentin ominaisuus, joka vastustaa virran muutoksia tuottamalla komponentin sisällä vastajännitteen, joka vastustaa nopeita virran muutoksia. Tällä yksinkertaisella periaatteella on laaja valikoima sovelluksia elektroniikkatekniikassa ja sähkötekniikassa, yksinkertaisimmasta tehosuodatuksesta monimutkaiseen radiotaajuuksien viritykseen.