Kas ir induktors?

Oriģinālā Bingsen rūpnieciskā vadība

Induktivitāte ir fiziska ķēdes īpašība, kas apraksta, kā ķēdes komponenti pretojas strāvas izmaiņām un ģenerē spriegumu. Lai detalizēti un vienkārši izskaidrotu šo jēdzienu, aplūkosim to vairākās daļās:

1. Strāva un magnētiskais lauks
Pirmkārt, ir svarīgi saprast, ka, strāvai plūstot caur vadu, tā rada magnētisko lauku. Tas ir elektromagnētisma pamatprincips. Magnētiskā lauka stiprums ir atkarīgs no strāvas lieluma: jo lielāka strāva, jo spēcīgāks tiek ģenerēts magnētiskais lauks.

2. Elektromagnētiskā indukcija
Tālāk mēs iepazīsimies ar elektromagnētisko indukciju. Faraday elektromagnētiskās indukcijas likums nosaka, ka mainīgs magnētiskais lauks var radīt spriegumu apkārtējos vadītājos. Tas nozīmē, ka, ja jums ir magnētiskais lauks un tā intensitāte mainās, tas var "ierosināt" vai "inducēt" spriegumu tuvumā esošajos vados.

3. Induktivitātes funkcija
Tātad, kā darbojas induktivitāte? Kad vada (piemēram, spoles) iekšpusē tiek pievadīta elektrība, rodas magnētiskais lauks. Ja strāva sāk mainīties (palielināties vai samazināties), mainīsies arī ap to esošais magnētiskais lauks. Saskaņā ar Faradeja likumu šis mainīgais magnētiskais lauks ģenerēs vada inducētu spriegumu, kas mēģina saglabāt sākotnējo strāvas plūsmu nemainīgu. Šī parādība ir induktivitātes izpausme.

Ja strāva palielinās, induktors ģenerēs pretēju spriegumu, mēģinot samazināt strāvu. Ja strāva samazinās, induktors ģenerēs tiešu spriegumu, mēģinot palielināt strāvu. Tāpēc induktorus dažreiz raksturo kā strāvas "inerci", kas pretojas strāvas izmaiņām.

4. Spole un induktivitāte
Praktiskos pielietojumos, lai palielinātu induktivitātes efektu, vadus parasti tin spoļu formā. Katrs vads spoles iekšpusē ietekmēs viens otru blakus esošo spoļu radītā magnētiskā lauka dēļ, kas padarīs visas spoles induktivitāti daudz lielāku nekā taisnam vadītājam.

5. Pieteikums
Induktoriem ir daudz praktisku pielietojumu. Piemēram, jaudas iekārtās induktorus var izmantot, lai izlīdzinātu sprieguma svārstības; bezvadu sakaru iekārtās tos izmanto kopā ar kondensatoriem, lai izveidotu svārstību shēmas, kas var filtrēt noteiktu frekvenču signālus.

(1) Jaudas filtrs
Induktori tiek izmantoti strāvas ķēdēs, īpaši komutācijas barošanas avotos, lai izlīdzinātu strāvu un spriegumu, samazinātu troksni un svārstības. Tos izmanto, lai apslāpētu augstfrekvences troksni un nodrošinātu ķēdēm stabilu līdzstrāvas barošanu.
(2) Rezonanses shēma un frekvences izvēle
Induktori un kondensatori tiek izmantoti kopā, lai izveidotu rezonanses ķēdes, kas var atlasīt vai pastiprināt signālus noteiktās frekvencēs. Tas ir ļoti svarīgi bezvadu sakaru ierīcēs, piemēram, radioaparātos un mobilajos tālruņos, jo to var izmantot frekvenču filtrēšanai un regulēšanai.

(3) Enerģijas uzglabāšana un pārvade
Induktori kalpo kā enerģijas uzkrāšanas komponenti ķēdēs, īpaši impulsu barošanas avotos un pagaidu enerģijas uzkrāšanas lietojumos. Transformatoros induktori tiek izmantoti, lai pārsūtītu enerģiju starp dažādām ķēdēm, izmantojot magnētisko savienojumu, un nodrošinātu izmaiņas sprieguma un strāvas līmeņos.
(4) Strāvas un pārslodzes aizsardzības ierobežošana
Elektromotoru iedarbināšanas un barošanas ķēdēs induktori var ierobežot strāvas pieauguma ātrumu un maksimālo strāvu, tādējādi nodrošinot aizsardzību pret pārslodzi un novēršot ķēdes bojājumus.

(5) Signālu apstrāde
Analogo signālu apstrādē induktori tiek izmantoti, lai filtrētu augstfrekvences signālus, saskaņotu impedanci un aizkaves signālus. Tie ir izplatīti dažādās filtru konstrukcijās.
(6) Elektromagnētisko traucējumu (EMI) slāpēšana
Induktivitāte tiek izmantota, lai nomāktu un filtrētu elektromagnētiskos traucējumus (EMI), kas var novērst trokšņa iekļūšanu ķēdē un arī novērst trokšņa izstarošanu no ķēdes, tādējādi novēršot traucējumus citām ierīcēm.

(7) Sensori
Dažās sensoru tehnoloģijās induktori tiek izmantoti, lai noteiktu magnētisko lauku izmaiņas, kas var būt saistītas ar pozīciju, ātrumu vai citiem fizikāliem lielumiem.
(8) Jaudas koeficienta korekcija
Maiņstrāvas barošanas sistēmās induktori un kondensatori tiek izmantoti kopā, lai uzlabotu jaudas koeficientu, samazinātu reaktīvās jaudas patēriņu un tādējādi uzlabotu elektroenerģijas izmantošanas efektivitāti.

6. Mērvienība
Induktivitātes mērvienība ir henrijs (H), kas nosaukts amerikāņu zinātnieka Džozefa Henrija vārdā. Ja spoles induktivitāte ir 1 henrijs, tad katru reizi, kad strāva mainās ar ātrumu 1 ampērs sekundē, spolē radīsies inducēts 1 volta spriegums.

kopsavilkums
Tātad kopumā induktivitāte ir komponentes īpašība, kas pretojas strāvas izmaiņām, ģenerējot komponentes iekšienē apgrieztu spriegumu, lai neitralizētu straujas strāvas izmaiņas. Šim vienkāršajam principam ir plašs pielietojumu klāsts elektroniskajās tehnoloģijās un elektrotehnikā, sākot no vienkāršākās jaudas filtrēšanas līdz sarežģītai radiofrekvenču regulēšanai.