ИНДУКТОР — это… Что такое ИНДУКТОР?

ИНДУКТОР — 1) прибор для возбуждения электричества посредством земного магнетизма, 2) всякое наэлектризованное тело, от прикосновения к которому мгновенно возбуждается индукт. ток. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке.… …   Словарь иностранных слов русского языка

индуктор — а, м. inducteur, нем. Induktor <лат. inductor побудитель, возбудитель. Электрическая машина с ручным приводом для получения переменного тока. Телефонный индуктор. БАС 1. Индукторный ая, ое. Индукторная катушка. Уш. 1934. Лекс. Брокг.:… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

ИНДУКТОР — ИНДУКТОР, устройство для создания индуктивности в электрической цепи. Типичный индуктор это ТОР, представляющий собой металлическое или керамическое кольцо в виде бублика, вокруг которого имеется обмотка, проводящая электрический ток …   Научно-технический энциклопедический словарь

Индуктор — Индуктор  это часть электрической машины, отвечающая за создание в ней рабочего магнитного потока. В качестве индуктора может выступать как ротор, так и статор. Индуктор нагревательный  катушка индуктивности с водяным охлаждением… …   Википедия

индуктор — катушка, индукторий Словарь русских синонимов. индуктор сущ., кол во синонимов: 2 • индукторий (2) • …   Словарь синонимов

индуктор — (от лат. induco ввожу, побуждаю) субъект, адресующий сообщение реципиенту. Синоним коммуникатор. Краткий психологический словарь. Ростов на Дону: «ФЕНИКС». Л.А.Карпенко, А.В.Петровский, М. Г. Ярошевский. 1998. индуктор …   Большая психологическая энциклопедия

индуктор — Индуктор, используемый при индукционном нагреве и плавлении, а также при индукционной сварке, пайке твердым и мягким припоем. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN induction work coil …   Справочник технического переводчика

ИНДУКТОР — (лат. inductor от induco ввожу, навожу, побуждаю), 1) электромагнитное устройство для индукционного нагрева тел (преимущественно проводников) вихревыми токами, возбуждаемыми переменным магнитным полем2)] Магнитоэлектрическая машина (обычно с… …   Большой Энциклопедический словарь

ИНДУКТОР — ИНДУКТОР, индуктора, муж. (от лат. induco навожу, нагнетаю) (физ.). Прибор для получения электрического тока более высокого напряжения. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

ИНДУКТОР — ИНДУКТОР, а, муж. (спец.). Электромагнитное устройство, предназначенное для индукционного нагрева, а также небольшая электромагнитная машина, применяемая в телефонной аппаратуре. | прил. индукторный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов …   Толковый словарь Ожегова

ИНДУКТОР — (Inductor) 1. Небольшая магнитоэлектрическая машина переменного тока, применяемая: а) в телефонии для посылки тока с целью вызвать абонента или станцию; б) для определения целости данного участка цепи. 2. Электромагнит в магнитной системе динамо… …   Морской словарь

Взаимный индуктор

Описание

Блок Mutual Inductor позволяет вам смоделировать взаимный индуктор (2D извилистый трансформатор) с номинальными допусками индуктивности к каждой обмотке. Модель включает следующие эффекты:

Можно включить и выключить эти опции моделирования друг независимо от друга.

В ненеработающем состоянии следующие уравнения описывают поведение блока Mutual Inductor:

где:

• _v1 и _v2 являются напряжениями через первичную и вторичную обмотку, соответственно.

• _L1 и _L2 являются индуктивностью первичной и вторичной обмотки.

• _R1 и _R2 являются серийными сопротивлениями первичной и вторичной обмотки.

• M является взаимной индуктивностью.

• k является коэффициентом связи. Чтобы инвертировать одно из извилистых направлений, используйте отрицательную величину.

• t время.

Параллельная проводимость помещается через + и – терминалы первичных и вторичных обмоток, так, чтобы _iL1 = _i1 – _{G1 v1}, где _G1 является параллельной проводимостью первичной обмотки и _i1, был терминальным током в основное устройство. Подобные определения и уравнение применяются _{к iL2}.

Допуски

Можно применить допуски отдельно к каждой обмотке. Таблицы данных обычно обеспечивают процент допуска для данного типа индуктора. Поэтому это значение является тем же самым для обеих обмоток. Таблица показывает, как блок применяет допуски к номинальному значению индуктивности и вычисляет индуктивность на основе выбранного параметра приложения допуска для обмотки, L1 tolerance application или L2 tolerance application.

Опция	Значение индуктивности
None — use nominal value	L
Random tolerance	Равномерное распределение: L· (1 – tol + 2 · tol · rand) Распределение Гаусса: L· (1 + tol · randn / nSigma)
Apply maximum tolerance value	L· (1 + tol)
Apply minimum tolerance value	L· (1 – tol)

В таблице:

• L является номинальной индуктивностью для первичной или вторичной обмотки, Inductance L1 или значения параметров Inductance L2.

• tol является дробным допуском, Tolerance (%)/100.

• nSigma является значением, вы предусматриваете параметр Number of standard deviations for quoted tolerance.

• rand и randn стандартные функции MATLAB^® для генерации случайных чисел равномерного и нормального распределения.

Примечание

Если вы выбираете Random tolerance опция и вы находитесь в режиме «Fast Restart», случайное значение допуска обновляется на каждой симуляции, если по крайней мере один между дробным допуском, tol, или Number of standard deviations for quoted tolerance, nSigma, установлен во Время выполнения и задан с переменной (даже если вы не изменяете ту переменную).

Работа пределами

Индукторы обычно оцениваются с особым текущим насыщением, и возможно допустимое рассеивание энергии имеющее. Можно задать операционные пределы в терминах этих значений, чтобы сгенерировать предупреждения или ошибки, если индуктор управляется вне его спецификации.

Когда операционный предел превышен, блок может или сгенерировать предупреждение или остановить симуляцию с ошибкой. Для получения дополнительной информации смотрите Операционный Предельный раздел параметров.

Отказы

Мгновенные изменения в параметрах индуктора являются нефизическими. Поэтому, когда блок Mutual Inductor вводит неработающее состояние, короткую схему и переход напряжений разомкнутой цепи к их неработающим значениям в течение времени на основе этой формулы:

CurrentValue = FaultedValue – (FaultedValue – UnfaultedValuesech(∆t / τ)

где:

• ∆t время начиная с начала условия отказа.

• τ пользовательская постоянная времени, сопоставленная с переходом отказа.

Для отказов короткой схемы проводимость пути к короткой схеме также изменяется согласно sech(∆t / τ), функционируют от маленького значения (представляющий путь разомкнутой цепи) к большому значению.

Блок Mutual Inductor позволяет вам выбрать, происходят ли отказы в первичной или вторичной обмотке. Блок моделирует неработающую обмотку как неработающий индуктор. Ненеработающая обмотка связывается с неработающей обмоткой. В результате фактические уравнения включают в общей сложности три двойных обмотки: два для неработающей обмотки и один для ненеработающей обмотки. Связь между первичными и вторичными обмотками задана параметром Coefficient of coupling.

Блок может инициировать запуск перехода отказа:

• В определенное время

• После того, как напряжение превышает максимальное допустимое значение определенное число времен

• Когда текущий превышает максимальное допустимое значение для дольше, чем определенный временной интервал

Можно включить или отключить эти триггерные механизмы отдельно или использовать их вместе, если больше чем один триггерный механизм требуется в симуляции. Когда больше чем один механизм включен, первый механизм, который инициирует переход отказа, более приоритетен. Другими словами, компонент перестал работать не больше, чем однажды на симуляцию.

Можно также выбрать, выпустить ли утверждение, когда отказ происходит при помощи параметра Reporting when a fault occurs. Утверждение может принять форму предупреждения или ошибки. По умолчанию блок не выпускает утверждение.

Индукторы Faultable часто требуют, чтобы вы использовали фиксированный шаг локальный решатель, а не решатель переменного шага. В частности, если вы моделируете переходы к неработающему состоянию, которые включают короткие замыкания, MathWorks рекомендует, чтобы вы использовали фиксированный шаг локальный решатель. Для получения дополнительной информации смотрите Делающий Оптимальный Выбор Решателя для Физической Симуляции.

Переменные

Используйте раздел Variables интерфейса блока, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных в блоках до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Приоритет Набора и Начальную Цель для Переменных в блоках.

Переменные Primary current и Secondary current позволяют вам задать высокоприоритетную цель для начального индуктора, текущего в соответствующей обмотке в начале симуляции.

Установки индукционного нагрева, ТВЧ установки, кузнечные и закалочные комплексы :: Индуктор для ТВЧ :: Заказ по телефону +7-499-6413840

Индуктор – это обязательная часть каждой установки ТВЧ. Он представляет собой один или несколько витков проводника, в котором создаются высокочастотные электрические колебания – до 5 МГц. Это становится возможным за счет мощного генератора переменного тока. В витки помещают заготовки, выполненные из электропроводящего материала.

Разогревает заготовку электромагнитное излучение, появляющееся после приведения в действие ТВЧ генератора. Система, включающая индуктор и заготовку, – это трансформатор. Индуктор в нем является первичной обмоткой, а заготовка – вторичной. Она замыкается накоротко. Появляющийся между обмотками магнитный поток может замыкаться по воздуху, защитному газу, вакууму, жидкости и пр.

Плоские заготовки можно разместить у торца, а трубчатые – одеть снаружи на спираль индуктора.

Индуктор нагрева заготовок (www.coilfab.com)

Индуктор выполняется и в других формах. Змееобразный используется при нагреве плоских поверхностей, имеющий вид трехлистного клевера – при нагреве уголков, в форме восьмерки – при нагреве зубьев зубчатых колес.

Обычно индуктор ТВЧ для мощных установок делают из медных трубок, которые регулярно охлаждают с помощью воды. Ведь работающие индукторы, через которые протекает большой ток (от сотен до тысяч ампер), сильно нагреваются. Кроме того, они поглощают тепловое излучение от разогретой заготовки. Для того чтобы вода брызгала на заготовку и в одно время с нагревом происходила поверхностная закалка, в медных трубках просверливают отверстия.

Индуктор нагрева внутренней части детали

Индукторы недолго работающих или маломощных установок индукционного нагрева делают из массивного медного провода. Можно для этих целей применять даже обычный изолированный. Ведь такие индукторы ТВЧ не успевают сильно нагреться.

Проектирование индуктора – это одна из самых сложных задач нагрева ТВЧ. При разработке инженеры применяют специальные программные средства. Так удается без ошибок рассчитать и смоделировать проект.

Вариан сложного индуктора (www.coilfab.com)

Для проведения простых операций, которые не подразумевают высокой точности нагрева, допускается использование простых методик, которые разрабатывают сотрудники ВНИИТВЧ.

Чтобы увеличить КПД индуктора ТВЧ, нужно поместить его максимально близко к заготовке – от 2 до нескольких см.

Индуктор для закалки совмещенный со спрейером

Снаружи индуктор обклеивают высокочастотными магнитопроводами (магнитодиэлектриками), то есть небольшими панелями из материалов Fluxtrol или Ferrotron. Так удается уменьшить рассеяние магнитного потока. Fluxtrol и Ferrotron – это мелкодисперсный порошок из магнитного материала, который связан эпоксидной смолой. Эти панельки концентрируют электромагнитное излучение на частотах до 3 МГц и выдерживают температуру до 250 °С. С помощью магнитопровода удается более точно выделить зону ТВЧ нагрева. Заменой панелек иногда выступает феррит или ферритовая крошка, связанная эпоксидной смолой.

Индуктор с Fluxtrol концентраторами (fluxtrol.com)

Что такое SMD индуктор?

Индуктор — это пассивный электронный компонент, который создает электромагнитное поле, которое может накапливать энергию. Индукторы часто используются в силовых цепях или для изменения сигналов переменного тока. SMD-индуктор, или индуктор устройства поверхностного монтажа, представляет собой модель индуктора, на концах которого нет проводов. Индукторы этого типа монтируются непосредственно на поверхность монтажной платы через металлическую накладку на любом конце устройства.

SMD-индуктор обычно состоит из небольшой катушки, имеющей форму пружины и изготовленной из электропроводного провода. В некоторых моделях индукторов в центре катушки присутствует сердечник определенного типа. В зависимости от материала, выбранного в качестве сердечника, часто на основе феррита, а также от размера и плотности самого сердечника, эксплуатационные свойства катушки могут быть изменены в соответствии с конкретными потребностями.

Когда электрический ток проходит через катушку, между ее витками создается электромагнитное поле. Это поле имеет тенденцию противостоять любым изменениям электрического тока, который его создал. Из-за этой тенденции простой SMD-индуктор часто находит применение в силовой цепи, чтобы предотвратить изменения напряжения или тока, проходящие через цепь и включенные в другие электронные компоненты. Индуктор, используемый таким образом, называется дросселем и является частью фильтрующего узла силовой цепи.

Принцип работы индуктора зависит от принципов работы создаваемого ими электромагнитного поля. Как только поле встроено в индуктор, любое изменение тока или напряжения, которое поддерживает это поле, приводит к возникновению магнитного потока. Этот поток будет вызывать новое напряжение, которое будет существовать внутри поля и прямо противоположно напряжению, пытающемуся пройти через поле. Эффект индуцирования нового напряжения называется индуктивностью, от которой индуктор получил свое название.

Способность индуктора генерировать индуктивность измеряется в единицах, называемых генри. Основное описание Генри — 1 вольт, индуцированный на каждое 1-амперное изменение тока через катушку в секунду. В зависимости от предполагаемого использования индукторов, их номиналы могут варьироваться от миллионных долей генри до многих генри. SMD-индуктор, который будет частью монтажной платы, обычно рассчитан на нижний предел этого диапазона. Физически маленький, он чаще всего используется для контроля и фильтрации относительно небольших электрических сигналов.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Базовая электроника — индукторы — CoderLessons.com

Позвольте мне представить вам еще один важный компонент в области электроники и электрики, индуктор . Индуктор представляет собой пассивный двухконтактный компонент, который временно накапливает энергию в форме магнитного поля. Обычно его называют катушкой . Основным свойством индуктора является то, что он противостоит любому изменению тока .

Катушка индуктивности

Согласно закону Фарадея об электромагнитной индукции, когда ток, протекающий через индуктор, изменяется, изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует напряжение в проводнике. Согласно закону линзы, направление наведенной ЭДС противодействует изменению тока, который его создал. Следовательно,

наведенная ЭДС противоположна напряжению, приложенному к катушке. Это свойство индуктора.

На следующем рисунке показано, как выглядит индуктор.

Индуктор блокирует любой компонент переменного тока, присутствующий в сигнале постоянного тока. Индуктор иногда наматывается на сердечник, например ферритовый сердечник. Затем он выглядит как на рисунке ниже.

На следующем рисунке показан индуктор с маркировкой различных частей.

Символы

Символы индукторов различных типов приведены ниже.

Хранение Энергии

Одним из основных свойств электромагнетизма является то, что при прохождении тока через индуктор магнитное поле создается перпендикулярно течению тока. Это продолжает накапливаться. В какой-то момент он стабилизируется, что означает, что индуктивность не будет расти после этого. Когда ток перестает течь, магнитное поле уменьшается.

Эта магнитная энергия превращается в электрическую энергию. Следовательно, энергия временно накапливается в виде магнитного поля.

Работа Индуктора

Согласно теории электромагнитной индукции любой переменный электрический ток, протекающий в проводнике, создает вокруг него магнитное поле, перпендикулярное току. Кроме того, любое изменяющееся магнитное поле создает ток в проводнике, присутствующем в этом поле, тогда как ток перпендикулярен магнитному полю.

Теперь, если мы рассмотрим индуктор, который состоит из проводящей катушки, и когда некоторый ток проходит через индуктор, магнитное поле создается перпендикулярно к нему. На следующем рисунке показан индуктор с магнитным полем вокруг него.

Теперь у нас есть переменное магнитное поле, которое создает некоторый ток через проводник. Но этот ток создается так, что он противодействует основному току, создавшему магнитное поле.

Если этот ток назван Im, что означает ток, создаваемый магнитным полем, а магнитное поле обозначено β, это показано на следующем рисунке.

Этот противоположный ток усиливается с помощью переменного магнитного поля, которое получает энергию от частоты входного питания. Следовательно, поскольку входной ток становится все более переменным с высокой частотой, результирующий противодействующий ток также приобретает свою силу в направлении, противоположном самой причине, вызывающей его. Теперь этот противоположный ток пытается остановить прохождение высокочастотного переменного тока через индуктор, что означает «блокирование переменного тока».

Индукционный нагрев, основные принципы и технологии.

1 августа 2013

Индукционный нагрев (Induction Heating) — метод бесконтактного нагрева токами высокой частоты (англ. RFH — radio-frequency heating, нагрев волнами радиочастотного диапазона) электропроводящих материалов.

Описание метода.

Индукционный нагрев — это нагревание материалов электрическими токами, которые индуцируются переменным магнитным полем. Следовательно — это нагрев изделий из проводящих материалов (проводников) магнитным полем индукторов (источников переменного магнитного поля). Индукционный нагрев проводится следующим образом. Электропроводящая (металлическая, графитовая) заготовка помещается в так называемый индуктор, представляющий собой один или несколько витков провода (чаще всего медного). В индукторе с помощью специального генератора наводятся мощные токи различной частоты (от десятка Гц до нескольких МГц), в результате чего вокруг индуктора возникает электромагнитное поле. Электромагнитное поле наводит в заготовке вихревые токи. Вихревые токи разогревают заготовку под действием джоулева тепла (см. закон Джоуля-Ленца).

Система «индуктор-заготовка» представляет собой бессердечниковый трансформатор, в котором индуктор является первичной обмоткой. Заготовка является вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. Магнитный поток между обмотками замыкается по воздуху.

На высокой частоте вихревые токи вытесняются образованным ими же магнитным полем в тонкие поверхностные слои заготовки Δ (Поверхностный-эффект), в результате чего их плотность резко возрастает, и заготовка разогревается. Нижерасположенные слои металла прогреваются за счёт теплопроводности. Важен не ток, а большая плотность тока. В скин-слое Δ плотность тока уменьшается в e раз относительно плотности тока на поверхности заготовки, при этом в скин-слое выделяется 86,4 % тепла (от общего тепловыделения. Глубина скин-слоя зависит от частоты излучения: чем выше частота, тем тоньше скин-слой. Также она зависит от относительной магнитной проницаемости μ материала заготовки.

Для железа, кобальта, никеля и магнитных сплавов при температуре ниже точки Кюри μ имеет величину от нескольких сотен до десятков тысяч. Для остальных материалов (расплавы, цветные металлы, жидкие легкоплавкие эвтектики, графит, электролиты, электропроводящая керамика и т. д.) μ примерно равна единице.

Например, при частоте 2 МГц глубина скин-слоя для меди около 0,25 мм, для железа ≈ 0,001 мм.

Индуктор сильно нагревается во время работы, так как сам поглощает собственное излучение. К тому же он поглощает тепловое излучение от раскалённой заготовки. Делают индукторы из медных трубок, охлаждаемых водой. Вода подаётся отсасыванием — этим обеспечивается безопасность в случае прожога или иной разгерметизации индуктора.

Применение:
Сверхчистая бесконтактная плавка, пайка и сварка металла.
Получение опытных образцов сплавов.
Гибка и термообработка деталей машин.
Ювелирное дело.
Обработка мелких деталей, которые могут повредиться при газопламенном или дуговом нагреве.
Поверхностная закалка.
Закалка и термообработка деталей сложной формы.
Обеззараживание медицинского инструмента.

Преимущества.

Высокоскоростной разогрев или плавление любого электропроводящего материала.

Возможен нагрев в атмосфере защитного газа, в окислительной (или восстановительной) среде, в непроводящей жидкости, в вакууме.

Нагрев через стенки защитной камеры, изготовленной из стекла, цемента, пластмасс, дерева — эти материалы очень слабо поглощают электромагнитное излучение и остаются холодными при работе установки. Нагревается только электропроводящий материал — металл (в том числе расплавленный), углерод, проводящая керамика, электролиты, жидкие металлы и т. п.

За счёт возникающих МГД усилий происходит интенсивное перемешивание жидкого металла, вплоть до удержания его в подвешенном состоянии в воздухе или защитном газе — так получают сверхчистые сплавы в небольших количествах (левитационная плавка, плавка в электромагнитном тигле).

Поскольку разогрев ведётся посредством электромагнитного излучения, отсутствует загрязнение заготовки продуктами горения факела в случае газопламенного нагрева, или материалом электрода в случае дугового нагрева. Помещение образцов в атмосферу инертного газа и высокая скорость нагрева позволят ликвидировать окалинообразование.

Удобство эксплуатации за счёт небольшого размера индуктора.

Индуктор можно изготовить особой формы — это позволит равномерно прогревать по всей поверхности детали сложной конфигурации, не приводя к их короблению или локальному непрогреву.

Легко провести местный и избирательный нагрев.

Так как наиболее интенсивно разогрев идет в тонких верхних слоях заготовки, а нижележащие слои прогреваются более мягко за счёт теплопроводности, метод является идеальным для проведения поверхностной закалки деталей (сердцевина при этом остаётся вязкой).

Лёгкая автоматизация оборудования — циклов нагрева и охлаждения, регулировка и удерживание температуры, подача и съём заготовок.

Установки индукционного нагрева:

На установках с рабочей частотой до 300 кГц используют инверторы на IGBT-сборках или MOSFET-транзисторах. Такие установки предназначены для разогрева крупных деталей. Для разогрева мелких деталей используются высокие частоты (до 5 МГц, диапазон средних и коротких волн), установки высокой частоты строятся на электронных лампах.

Также для разогрева мелких деталей строятся установки повышенной частоты на MOSFET-транзисторах на рабочие частоты до 1,7 МГц. Управление транзисторами и их защита на повышенных частотах представляет определённые трудности, поэтому установки повышенной частоты пока ещё достаточно дороги.

Индуктор для нагрева мелких деталей имеет небольшие размеры и небольшую индуктивность, что приводит к уменьшению добротности рабочего колебательного контура на низких частотах и снижению КПД, а также представляет опасность для задающего генератора (добротность колебательного контура пропорциональна L/C, колебательный контур с низкой добротностью слишком хорошо «накачивается» энергией, образует короткое замыкание по индуктору и выводит из строя задающий генератор). Для повышения добротности колебательного контура используют два пути:
— повышение рабочей частоты, что приводит к усложнению и удорожанию установки;
— применение ферромагнитных вставок в индукторе; обклеивание индуктора панельками из ферромагнитного материала.

Так как наиболее эффективно индуктор работает на высоких частотах, промышленное применение индукционный нагрев получил после разработки и начала производства мощных генераторных ламп. До первой мировой войны индукционный нагрев имел ограниченное применение. В качестве генераторов тогда использовали машинные генераторы повышенной частоты (работы В. П. Вологдина) или искровые разрядные установки.

Схема генератора может быть в принципе любой (мультивибратор, RC-генератор, генератор с независимым возбуждением, различные релаксационные генераторы), работающей на нагрузку в виде катушки-индуктора и обладающей достаточной мощностью. Необходимо также, чтобы частота колебаний была достаточно высока.

Например, чтобы «перерезать» за несколько секунд стальную проволоку диаметром 4 мм, необходима колебательная мощность не менее 2 кВт при частоте не менее 300 кГц.

Выбирают схему по следующим критериям: надёжность; стабильность колебаний; стабильность выделяемой в заготовке мощности; простота изготовления; удобство настройки; минимальное количество деталей для уменьшения стоимости; применение деталей, в сумме дающих уменьшение массы и габаритов, и др.

На протяжении многих десятилетий в качестве генератора высокочастотных колебаний применялась индуктивная трёхточка (генератор Хартли, генератор с автотрансформаторной обратной связью, схема на индуктивном делителе контурного напряжения). Это самовозбуждающаяся схема параллельного питания анода и частотно-избирательной цепью, выполненной на колебательном контуре. Она успешно использовалась и продолжает использоваться в лабораториях, ювелирных мастерских, на промышленных предприятиях, а также в любительской практике. К примеру, во время второй мировой войны на таких установках проводили поверхностную закалку катков танка Т-34.

Недостатки трёх точки:

Низкий кпд (менее 40 % при применении лампы).

Сильное отклонение частоты в момент нагрева заготовок из магнитных материалов выше точки Кюри (≈700С) (изменяется μ), что изменяет глубину скин-слоя и непредсказуемо изменяет режим термообработки. При термообработке ответственных деталей это может быть недопустимо. Также мощные твч-установки должны работать в узком диапазоне разрешённых Россвязьохранкультурой частот, поскольку при плохом экранировании являются фактически радиопередатчиками и могут оказывать помехи телерадиовещанию, береговым и спасательным службам.

При смене заготовок (например, более мелкой на более крупную) изменяется индуктивность системы индуктор-заготовка, что также приводит к изменению частоты и глубины скин-слоя.

При смене одновитковых индукторов на многовитковые, на более крупные или более малогабаритные частота также изменяется.

Под руководством Бабата, Лозинского и других учёных были разработаны двух- и трёхконтурные схемы генераторов, имеющих более высокий кпд (до 70 %), а также лучше удерживающие рабочую частоту. Принцип их действия состоит в следующем. За счёт применения связанных контуров и ослабления связи между ними, изменение индуктивности рабочего контура не влечёт сильного изменения частоты частотозадающего контура. По такому же принципу конструируются радиопередатчики.

Недостаток многоконтурных систем — повышенная сложность и возникновение паразитных колебаний УКВ-диапазона, которые бесполезно рассеивают мощность и выводят из строя элементы установки. Также такие установки склонны к затягиванию колебаний — самопроизвольному переходу генератора с одной из резонансных частот на другую.

Современные твч-генераторы — это инверторы на IGBT-сборках или мощных MOSFET-транзисторах, обычно выполненные по схеме мост или полумост. Работают на частотах до 500 кГц. Затворы транзисторов открываются с помощью микроконтроллерной системы управления. Система управления в зависимости от поставленной задачи позволяет автоматически удерживать

а) постоянную частоту
б) постоянную мощность, выделяемую в заготовке
в) максимально высокий КПД.

Например, при нагреве магнитного материала выше точки Кюри толщина скин-слоя резко увеличивается, плотность тока падает, и заготовка начинает греться хуже. Также пропадают магнитные свойства материала и прекращается процесс перемагничивания — заготовка начинает греться хуже, сопротивление нагрузки скачкообразно уменьшается — это может привести к «разносу» генератора и выходу его из строя. Система управления отслеживает переход через точку Кюри и автоматически повышает частоту при скачкообразном уменьшении нагрузки (либо уменьшает мощность).

Замечания.

Индуктор по возможности необходимо располагать как можно ближе к заготовке. Это не только увеличивает плотность электромагнитного поля вблизи заготовки (пропорционально квадрату расстояния), но и увеличивает коэффициент мощности Cos(φ).

Увеличение частоты резко уменьшает коэффициент мощности (пропорционально кубу частоты).

При нагреве магнитных материалов дополнительное тепло также выделяется за счет перемагничивания, их нагрев до точки Кюри идет намного эффективнее.

При расчёте индуктора необходимо учитывать индуктивность подводящих к индуктору шин, которая может быть намного больше индуктивности самого индуктора (если индуктор выполнен в виде одного витка небольшого диаметра или даже части витка — дуги).

Имеются два случая резонанса в колебательных контурах: резонанс напряжений и резонанс токов.
Параллельный колебательный контур – резонанс токов.
В этом случае на катушке и на конденсаторе напряжение такое же, как у генератора. При резонансе, сопротивление контура между точками разветвления становится максимальным, а ток (I общ) через сопротивление нагрузки Rн будет минимальным (ток внутри контура I-1л и I-2с больше чем ток генератора).

В идеальном случае полное сопротивление контура равно бесконечности — схема не потребляет тока от источника. При изменение частоты генератора в любую сторону от резонансной частоты полное сопротивление контура уменьшается и линейный ток (I общ) возрастает.

Последовательный колебательный контур – резонанс напряжений.

Главной чертой последовательного резонансного контура является то, что его полное сопротивление минимально при резонансе. (ZL + ZC – минимум). При настройке частоты на величину, превышающую или лежащую ниже резонансной частоты, полное сопротивление возрастает.
Вывод:
В параллельном контуре при резонансе ток через выводы контура равен 0, а напряжение максимально.
В последовательном контуре наоборот — напряжение стремится к нулю, а ток максимален.

Статья взята с сайта http://dic.academic.ru/ и  переработана в более понятный для читателя текст, компанией ООО «Проминдуктор».

Индукционный нагреватель МИКРОША-2000 от производителя

Модернизированный МИКРОША-2000 с 10.06.2020 производится в новом корпусе с удобной ручкой и кнопкой под большой палец. Пресс-форму нам делали в Таганроге, любимом городе Светлакова.

Индукционный нагреватель МИКРОША-2000, разработанный и производимый компанией НАША ЭЛЕКТРОНИКА, используется в ремонтных мастерских и цехах. Он предназначен для нагрева металлических деталей: гаек, болтов, рычагов, тяг и плоских железных поверхностей  под действием переменного магнитного поля в индукторе. В связи с этим МИКРОША-2000 находит свое применение для автосервиса — для разблокировки соединений, в мастерских — для ТВЧ нагрева небольших заготовок для закалки, а так же для нагрева и сгибания металлических прутков. Принцип действия основан на создании вихревых токов в нагреваемой детали, а так как металл оказывает значительное сопротивление проходящему через него электрическому току, то и раскаляется как нихромовая проволока, только бесконтактно, поглощая энергию поля излучателя.  Аппарат индукционного нагрева МИКРОША-2000 комплектуется несколькими сменными индукторами различного диаметра для более эффективной передачи мощности нагреваемой детали. Для работы с тягами, на которые физически невозможно надеть «спиральку» индуктора, так как они прикручены с обеих сторон, предназначен гибкий индуктор, который наматывается ( 2-4 витка) на деталь, а затем его концы фиксируются прижимными болтами с пластиковыми барашками в выходных зажимах устройства. Зачем нужно иметь несколько сменных индукторов «а-ля советский кипятильник» ? Дело в том, что наиболее эффективно мощность индукционного нагревателя передается в деталь только тогда, когда она занимает наибольший объем индуктора-спиральки. То есть для гайки на 10 нужен один индуктор, а для гайки на 22 – другой. Не вопрос, можно гайку на 10 нагреть и индуктором большого диаметра, но процесс займет больше времени. Кроме того, при малой концентрации поля при медленном нагреве, будет раскаляться и болт на котором ржавая гайка сидит и эффект расширившейся гайки на холодной шпильке будет сведен к минимуму, т.к. болт или шпилька тоже будет красной.

Индукционный беспламенный нагреватель МИКРОША-2000 имеет мощность 2000 Ватт ( 2,0 KW), что в два раза превышает мощность китайской «палки», продаваемой на али. Это позволяет быстрее нагревать гайку, чтобы успеть сорвать ее с места, пока болт относительно холодный. Китаец имеет в длину 40 сантиметров, наш аппаратик 14,5 см. Конечно, соглашусь, что он скорее похож на сварочник-наладонник, но это обусловлено тем, что для получения реальной мощности пришлось поставить хорошие радиаторы для охлаждения транзисторов преобразователя, более мощный и габаритный вентилятор и силовой трансформатор из нано кристаллического материала, такого же размера, как и в сварочном аппарате МИКРОША-160. Только в индукционном нагревателе, в отличие от сварочника, используется не ШИМ, а резонанс с автоподстройкой частоты и фазы. Резонансная частота автоматически изменяется в зависимости от диаметра индуктора и внесения металла в него в диапазоне 20 – 50 кГц ( килогерц). Это ультразвук. На этих частотах работают все сварочные инверторы. Не путайте с микроволновкой и смартфоном – они работают на гигагерцах, т.е. частота в этих девайсах в миллион раз выше и жарит из телефона прямо в мозг. Здесь же частота низкая, главное не работать с кольцами и браслетами на руках. Cхема, примененная нами в аппарате беспламенного нагрева МИКРОША-2000 отечественная, в своей основе от боевых источников питания, работающих многие годы. На видео можно посмотреть начинку китайских и наших аппаратов. Иноземец выполнен по схеме параллельного резонансного контура, которую азиатские друзья позаимствовали из европейского патента https://patents.google.com/patent/EP2608634A1/en с ее недостатками. МИКРОША — по схеме последовательного резонансного контура с резонансными конденсаторами в первичной обмотке трансформатора. Мой патент на фото. В отличие от «палки» у нашего малыша нет киловольтного напряжения на транзисторах (что чревато пробоем по пыли). Транзисторы мы ставим немецкой фирмы Infineon, т.к. лучше просто не существует. Печатная плата покрывается, как и на всех наших аппаратах, компаундом «Виксинт-ПК68». На индукторы надет чулок-трубка из керамической жаростойкой нити для изоляции витков между собой и деталью. В случае истирания нитей и короткого замыкания между витками индукционному нагревателю ничего не грозит. МИКРОША-2000 имеет защиту и от КЗ и от случайного включения без индуктора-излучателя, а небольшие габариты индукционного нагревателя позволяют работать прибором в труднодоступных местах. Мощный светодиод включается при нажатии кнопки «нагрев», подсвечивая рабочую зону, так что для нагрева гаек и болтов не придется пользоваться фонарем под автомобилем. Купить индукционный нагреватель МИКРОША-2000 – значит значительно облегчить себе работу, уменьшив бесполезный труд и потраченное время на борьбу с «прикипевшими» гайками и болтами. Кроме того, возможен так же и нагрев подшипников под посадку. Для этого индуктор подходящего диаметра вставляется «спиралькой» внутрь кольца подшипника и нагрев происходит от внешнего поля излучения индуктора. Для закалки небольших деталей необходимо: поместив нагреваемый участок внутрь индуктора, разогреть его до рекомендуемой температуры для конкретной марки стали, обычно это в районе 800 градусов цельсия. Для сгибания прутков — подобрать подходящий по диаметру индуктор или намотать самостоятельно по имеющимся в комплекте образцам.                                                                    Через индукторы, изготовленные из медного провода, протекает значительный высокочастотный ток, порядка 210 ампер. Разумеется это вызывает серьезный нагрев как самих индукторов, так и площадок их крепления, а так же обмоток силового трансформатора. Плюс излучение от раскаленного металла. Это касается как наших, так и китайских аппаратов, поэтому процент нагрузки таких нагревателей составляет ПН=50%. Мы рекомендуем работу циклами  —  до 2-х минут нагрев, 2 минуты охлаждение. При несоблюдении теплового режима возможно оплавление пластиковых барашков на фиксирующих винтах и перегрев обмоток трансформатора. Практика показывает, что для индукционного нагрева детали до 800 градусов достаточно 20-60 секунд, в зависимости от размера.  В модернизированных аппаратах в новом корпусе установлен термостат, который отключает прибор через 2 мин. непрерывного нагрева. Это время может колебаться в ту или иную сторону, в зависимости от температуры окружающего воздуха. Обратное включение термостата происходит через 30-40 сек., так он устроен, что его гистерезис составляет порядка 20 град., т.е. например идет нагрев при температуре воздуха 30 град., в течении 2 мин. температура компонентов достигает 70 град., термостат срабатывает, аппарат продувается, охлаждаясь до 50 град. и термостат включается обратно. Он не может быть настроен на более низкую температуру обратного включения, например на 30 град., потому что если окружающий воздух будет 35 град., то он никогда обратно не включится, пока погода не изменится. Все это к тому, что если сразу после обратной активации термостата, не выждав 2 мин. в общей сложности, снова включить аппарат на нагрев, то и проработает он до следующего отключения те же 30-40 сек., а не 2 минуты. Дайте ему остыть. Все это связано с достаточно большой мощностью, упакованной компактно, чтобы можно было работать под автомобилем в ограниченном пространстве, ПОЭТОМУ МЫ НЕ РЕКОМЕНДУЕМ ПОКУПАТЬ АППАРАТ ДЛЯ РАБОТ С ДЛИТЕЛЬНЫМ ЦИКЛОМ НАГРЕВА ИЛИ НЕПРЕРЫВНОЙ КОНВЕЙЕРНОЙ РАБОТЫ.                                                   Для этих целей предназначен индукционный нагреватель МИКРОША-3000  с размерами 14х14х15 см, работающий с индукторами из медной трубки сколь угодно долго.

Комплект поставки:

— индукционный нагреватель (аппарат),

— индуктор диаметром 15 мм ( для гаек М6, М8 ключ на 8 – 13),

— индуктор диаметром 20 мм ( для гаек М8, М10 ключ на 14 – 17),

— индуктор диаметром 25 мм ( для гаек М12, М14 ключ на 19 – 22),

— индуктор диаметром 31 мм ( для гаек М16, М18 ключ на 24 – 27),

— индуктор плоский спиральный для нагрева поверхностей,

— индуктор гибкий  длиной 80 см для нагрева деталей сложной формы,

— индуктор-заготовка для самостоятельной навивки требуемого диаметра,

— паспорт.

Страна производства — Россия
Производитель — разработано и произведено компанией НАША ЭЛЕКТРОНИКА.

ВНИМАНИЕ ! ОРИГИНАЛЬНОЕ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАПАТЕНТОВАНО. КОПИРОВАНИЕ И КЛОНИРОВАНИЕ С ЦЕЛЬЮ ПРОДАЖИ ПРЕСЛЕДУЕТСЯ ПО ЗАКОНУ.

Понимание роли индукторов в силовой электронике

ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ Понимание роли индукторов в силовой электронике

17.12.2020 Автор / Редактор: Люк Джеймс / Johanna Erbacher

Один из самых непонятных компонентов силовой электроники — это индуктор: катушечная структура, которую можно найти в большинстве схем. Именно благодаря этим и их свойствам работают трансформаторы и другие схемы силовой электроники.

Связанные компании

Что такое индукторы, как они устроены и какие бывают типы? Катушки индуктивности

обычно используются в качестве накопителей энергии в импульсных силовых устройствах для выработки постоянного тока. Катушка индуктивности, которая накапливает энергию, подает энергию в схему для поддержания протекания тока во время периодов выключения, что позволяет создавать топографии, в которых выходное напряжение превышает входное.

Из-за того, как они работают — не только изменяя электрическое поле, но и магнитное поле вокруг него — многим людям трудно их понять.

#expert

Что такое индуктор?

Индуктор, пожалуй, самый простой из всех электронных компонентов. Это пассивный двухконтактный электрический компонент, который накапливает энергию в магнитном поле, когда через него протекает электрический ток. Как правило, катушка индуктивности состоит из изолированного провода, намотанного на катушку, очень похожую на резистор. Этот план был основан на следующих обширных методах проб и ошибок, которые учитывали такие методы, как кривые Ханны и произведение площади.

Когда ток, протекающий через катушку, изменяется, изменяющееся во времени магнитное поле индуцирует напряжение в проводнике с полярностью, которая противодействует изменению тока, создавшего его. Таким образом, индукторы препятствуют любым изменениям тока, проходящего через них.

Индуцированное магнитное поле также индуцирует электрическое свойство, известное как индуктивность — отношение напряжения к скорости изменения тока. Индуктивность определяет количество энергии, которое индуктор может хранить.

Конструкция индуктора и основные компоненты

Конструкция индуктора определяется электрическими, механическими и тепловыми требованиями конкретного приложения.Как правило, это включает:

• Выбор материала сердечника

• Определение формы и размера сердечника

Материал сердечника представляет собой покрытый эмалью магнитный провод, обычно изготовленный из меди, который затем покрывается слоями изоляционного полимерного материала. . Обмотка может иметь множество форм, включая круглую, прямоугольную из фольги и квадратное поперечное сечение. Магнитный провод выбирается для ограничения и направления магнитных полей, и он изолирован, чтобы предотвратить такие проблемы, как короткие замыкания и поломки.

Различные типы индукторов

Для различных приложений требуются разные типы индукторов. Почти во всех случаях вы обнаружите, что индуктор в системе сформирован вокруг материала сердечника — обычно железа или соединений железа — для поддержки создания сильного магнитного поля.

Индукторы с железным сердечником

Индукторы с железным сердечником, производимые Jantzen Audio для аудио приложений. (Источник: Hifi Collective)

Железо — классический и самый узнаваемый магнитный материал, что делает его идеальным выбором для использования в индукторах.Как и выше, железо в индукторах имеет форму железного сердечника. Они обычно используются для фильтрации низкочастотных линий из-за их относительно большой индуктивности. Они также часто используются в звуковом оборудовании. Однако индукторы не всегда должны иметь железный сердечник.

Индукторы с воздушным сердечником

Индукторы с воздушным сердечником производства Wurth Elektronik. (Источник: Farnell)

Как следует из названия, индукторы с воздушным сердечником не имеют сердечника — сердечник находится под открытым небом.Поскольку воздух имеет низкую проницаемость, индуктивность индукторов с воздушным сердечником очень мала. Это означает, что скорость нарастания тока относительно высока для приложенного напряжения, что делает их способными обрабатывать высокие частоты, которые встречаются в таких приложениях, как радиочастотные цепи.

Дроссели с ферритовым сердечником

Дроссель с ферритовым сердечником производства Wurth Elektronik. (Источник: RS Components)

Феррит — это керамический материал, полученный путем смешивания и обжига оксида железа (III) с небольшими количествами одного или нескольких дополнительных металлических элементов, таких как никель и цинк.При использовании в индукторах порошок феррита смешивают с эпоксидной смолой и формуют, чтобы сформировать сердечник, вокруг которого можно намотать магнитный провод. Ферритовые индукторы являются наиболее широко используемым типом, поскольку их проницаемость можно точно регулировать, регулируя соотношение феррита к эпоксидной смоле.

Практическое применение

Катушки индуктивности из-за того, что для их изготовления необходимы медь и железо, обычно бывают дорогими. Это относит большинство их вариантов использования к приложениям в областях, где такие расходы могут быть оправданы, например, в телекоммуникационном оборудовании, радиоприемниках и источниках питания.

В источниках питания роль катушки индуктивности заключается в предотвращении внезапных изменений используемого тока. Работая вместе с конденсатором, индуктор предотвращает резкие изменения выходного напряжения и тока источника питания.

В целом, это очень простые компоненты, которые играют решающую роль в силовой электронике.

(ID: 47041174)

5 применений индукторов, которые вы должны знать

Как один из основных пассивных компонентов, индукторы играют важную роль в электронике, от запуска двигателей до подачи энергии в ваш дом.Индукторы накапливают энергию в магнитном поле, когда через него протекает ток. В типичном индукторе используется изолированный провод, намотанный в катушку вокруг центрального сердечника.

Какими бы полезными ни были индукторы, самая большая проблема — это их физический размер. Индукторы часто затмевают другие электронные компоненты в цепи и также добавляют вес. Некоторые методы имитируют большую катушку индуктивности в цепи. Однако добавленная сложность и дополнительные компоненты ограничивают использование этих методов.

демарко-медиа / Getty Images

Фильтры

Индукторы широко используются с конденсаторами и резисторами для создания фильтров для аналоговых схем и при обработке сигналов.Сама по себе катушка индуктивности функционирует как фильтр нижних частот, поскольку сопротивление катушки индуктивности увеличивается с увеличением частоты сигнала.

В сочетании с конденсатором, сопротивление которого уменьшается с увеличением частоты сигнала, получается режекторный фильтр, который пропускает только определенный частотный диапазон.

Комбинируя конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы, улучшенные топологии фильтров поддерживают множество приложений. Фильтры используются в большинстве электронных устройств, хотя по возможности часто используются конденсаторы, а не катушки индуктивности, поскольку они меньше и дешевле.

Датчики

Бесконтактные датчики ценятся за их надежность и простоту эксплуатации. Индукторы обнаруживают магнитные поля или присутствие магнитопроницаемого материала на расстоянии.

Индуктивные датчики занимают центральное место почти на каждом перекрестке со светофором, который определяет интенсивность движения и соответствующим образом регулирует сигнал. Эти датчики отлично подходят для легковых и грузовых автомобилей. Некоторые мотоциклы и другие транспортные средства не обладают достаточной сигнатурой для обнаружения датчиками без наддува путем добавления магнита h4 к нижней части транспортного средства.

Индуктивные датчики имеют два основных ограничения. Либо обнаруживаемый объект должен быть магнитным и индуцировать ток в датчике, либо датчик должен иметь питание, чтобы обнаруживать присутствие материалов, которые взаимодействуют с магнитным полем. Эти параметры ограничивают область применения индуктивных датчиков и влияют на конструкции, в которых они используются.

Трансформаторы

Объединение катушек индуктивности, имеющих общий магнитный путь, образует трансформатор. Трансформатор является основным компонентом национальных электрических сетей.Трансформаторы используются во многих источниках питания для повышения или понижения напряжения до желаемого уровня.

Серые канистры, которые часто можно найти на верхних столбах электросети, содержат трансформаторы.

Поскольку магнитные поля создаются изменением тока, чем быстрее изменяется ток (увеличивается частота), тем эффективнее работает трансформатор. По мере увеличения входной частоты импеданс катушки индуктивности ограничивает эффективность трансформатора. На практике трансформаторы на основе индуктивности ограничены десятками кГц, обычно ниже.Преимущество более высокой рабочей частоты — это меньший по размеру и легкий трансформатор, который обеспечивает такую ​​же нагрузку.

Архив Harley-Davidson

Двигатели

Индукторы обычно находятся в фиксированном положении и не могут перемещаться для выравнивания с каким-либо близлежащим магнитным полем. Индуктивные двигатели используют магнитную силу, приложенную к индукторам, для превращения электрической энергии в механическую.

Индуктивные двигатели сконструированы таким образом, что вращающееся магнитное поле создается синхронно с входом переменного тока.Поскольку скорость вращения контролируется входной частотой, асинхронные двигатели часто используются в приложениях с фиксированной скоростью, которые могут получать питание непосредственно от сети 50/60 Гц. Самым большим преимуществом асинхронных двигателей перед другими конструкциями является отсутствие электрического контакта между ротором и двигателем, что делает асинхронные двигатели прочными и надежными.

Многие простые электродвигатели, которые вы встретите, например, в вентиляторах, являются индуктивными.

Накопитель энергии

Как и конденсаторы, индукторы накапливают энергию.В отличие от конденсаторов, индукторы ограничены в том, как долго они могут хранить энергию, потому что энергия хранится в магнитном поле, которое разрушается при отключении питания.

В основном индукторы используются в качестве накопителей энергии в импульсных источниках питания, таких как блоки питания в ПК. В более простых неизолированных импульсных источниках питания вместо трансформатора и элемента аккумулирования энергии используется один индуктор. В этих схемах отношение времени, в течение которого катушка индуктивности запитана, ко времени отсутствия питания определяет соотношение входного и выходного напряжения.

Спасибо, что сообщили нам об этом!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Трудно понять

Введение в индукторы — что такое индукторы, основы, типы и работа индукторов

Один пассивный компонент, который всегда остается неясным, — это индукторы . Это структуры, похожие на катушки, которые вы найдете в большинстве силовых электронных схем, и именно из-за их свойств работают ваши трансформаторы. Причина, по которой многие люди не понимают индуктивности, заключается в том, что они изменяют не только электрическое поле, но и магнитное поле вокруг него.В этом руководстве мы познакомимся с основами индуктора и демистифицируем его, чтобы мы знали, как и когда использовать его в наших приложениях.

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности , пожалуй, самый простой из всех электронных компонентов, сконструированный так же, как резистор — простой кусок проволоки, намотанный на катушку. Однако здесь сопротивление — это не то свойство, которое мы ищем. Это происходит из-за формы провода — катушки — он создает магнитное поле, когда через него проходит ток.Это индуцированное магнитное поле придает этому кусочку провода некоторые интересные электрические свойства, особенно индуктивность, что и дало этим частям их название.

Разница между индуктором и конденсатором

О конденсаторе мы уже узнали в предыдущей статье. И теперь, когда вы знаете основы индуктора, у вас может возникнуть вопрос: « В чем разница между индуктором и конденсатором? ”

Во-первых, оба накапливают энергию, когда к нему прикладывается потенциал напряжения, но конденсатор хранит энергию в форме электрического поля, а индуктор хранит энергию в форме магнитного фелида.Ладно, но как это влияет на его работоспособность.

Нам нужно глубоко покопаться, чтобы понять это, но пока вы можете просто вспомнить, что конденсатор пытается выровнять напряжение в цепи, то есть ему не нравится изменение потенциала на каждом компоненте, и, следовательно, он будет заряжаться. или разрядите для повышения напряжения. Индуктору, с другой стороны, не нравится изменение тока в цепи, поэтому при изменении тока он будет заряжаться или разряжаться, чтобы уравновесить ток в цепи.

Также помните, что индуктор меняет полярность во время разряда, поэтому потенциал во время зарядки будет противоположен потенциалу во время разряда.

Обозначения для индукторов

Как и многие другие электронные компоненты, символ индуктора представляет собой упрощенную пиктограмму того, как он выглядит на самом деле:

Линии возле символа представляют основной материал — мы обсудим это позже.

Работа индуктора

Катушка индуктивности, как уже упоминалось, представляет собой просто катушку с проволокой.

Прежде чем мы перейдем к чему-либо еще, зададимся вопросом, почему именно катушка?

Как мы уже знаем, любой проводник с током создает магнитное поле следующим образом:

Однако, если вы подставите значение тока в формулы, то поймете, что создаваемое магнитное поле крошечное — почти незначительное, если только токи не являются невероятно высокими, порядка мегаампер.

Итак, чтобы увеличить магнитное поле, создаваемое проволокой определенной длины, мы наматываем ее в виде катушки.Это увеличивает магнитное поле, например:

Эту форму также называют соленоидом .

Когда на клеммы индуктора подается напряжение, протекающий ток создает магнитное поле. Это магнитное поле снова создает индуцированный ток в индукторе противоположной полярности согласно закону Ленца. Токи не компенсируют друг друга — скорее, индуцированный ток активно пытается противодействовать входящему току из-за напряжения на катушке индуктивности.Общий результат этой битвы состоит в том, что ток через катушку индуктивности не может быстро меняться — это всегда линейный наклон.

Измерение индуктора

Рабочее поведение катушки индуктивности ставит интересный вопрос — как мы можем количественно измерить поведение катушки индуктивности в терминах, которые легко измерить?

Мы могли бы попробовать измерить индукторы по создаваемому ими магнитному полю. Как только мы это сделаем, мы столкнемся с проблемами.Магнитное поле, создаваемое индуктором, зависит от проходящего через него тока, поэтому даже небольшой индуктор может создать большое магнитное поле.

Вместо этого мы могли бы использовать тот же подход, который мы использовали для конденсаторов, и мы можем определить индуктивность цепи как изменение напряжения, индуцированное при изменении тока с определенной скоростью.

Математически,

V = L (dI / dt)

Где V — напряжение, L — индуктивность, I — ток, а t — период времени.

Индуктивность, «L», измеряется в Генри, названном в честь Джозефа Генри, американского ученого, открывшего электромагнитную индукцию.

Формула для расчета индуктивности катушки с проволокой определяется по следующей формуле:

L = (мкн2а) / л

Где L — индуктивность в Генри, µ — постоянная проницаемости, то есть коэффициент того, насколько легко магнитное поле может быть создано в данной среде, n — количество витков, a — площадь катушки, а l — длина катушки.

Опять же, Генри — очень большая единица измерения, поэтому на практике индукторы измеряются в микрогенри, мкГн, что составляет миллионную долю Генри, или миллигенри, мГн, что составляет тысячную долю Генри. Иногда вы можете даже найти очень маленькие индуктивности, измеряемые в нано-генри, которые составляют тысячную долю мкГн.

Различные типы индукторов

Теперь µ в приведенном выше уравнении имеет некоторые интересные значения. Это говорит о том, что магнитным полем внутри индуктора можно управлять.Как уже упоминалось выше, иногда магнитное поле, создаваемое даже соленоидом, иногда не соответствует требованиям. Вот почему почти во всех случаях вы найдете индукторы, сформированные вокруг материала сердечника.

Ядра — это материалы, которые поддерживают создание магнитного поля. Обычно они сделаны из железа и его соединений, таких как феррит (оксид железа). Используя сердечник, можно получить большее магнитное поле, чем без него.

1. ИНДУКТОРЫ ВОЗДУШНОГО ЖИЛА:

Как следует из названия, у этого типа индуктора нет сердечника — материал сердечника — воздух! Поскольку воздух имеет относительно низкую проницаемость, индуктивность индукторов с воздушным сердечником довольно низкая — редко превышает 5 мкГн.Поскольку они имеют низкую индуктивность, скорость нарастания тока довольно высока для приложенного напряжения, что позволяет им работать с высокими частотами. В основном они используются в радиочастотных цепях.

2. ИНДУКТОРЫ ЖЕЛЕЗНОГО СЕРДЦА

Железо, пожалуй, самый узнаваемый магнитный материал, что делает его идеальным выбором для индукторов. Они имеют форму индукторов с железным сердечником. Обычно они используются для фильтрации низкочастотных линий, поскольку могут быть довольно мощными и иметь большую индуктивность.Они также используются в аудиоаппаратуре.

3. ИНДУКТОРЫ С ФЕРРИТОВЫМ СЕРДЕЧНИКОМ

Феррит — это просто порошок оксидов железа. Этот порошок смешивают с эпоксидной смолой и формуют в сердечники, на которые можно наматывать провода. Катушки индуктивности с ферритовым сердечником — самые узнаваемые из-за их тусклого серо-черного цвета. Они также очень хрупкие и легко ломаются. Это наиболее широко используемые типы индукторов, поскольку проницаемость можно точно контролировать, контролируя соотношение феррита и эпоксидной смолы в смеси.

Последовательные и параллельные индукторы

Катушки индуктивности, подключенные последовательно и параллельно, ведут себя прямо противоположно конденсаторам.

Например, чтобы рассчитать индуктивность группы последовательно соединенных катушек индуктивности, вы можете просто просуммировать значения отдельных индуктивностей.

L = L1 + L2 +… + Ln

Где L — общая индуктивность, а L1, L2… Ln — индивидуальные индуктивности.

Предположим, у вас есть две катушки индуктивности, одна из которых имеет размер 10 мкГн, а другая — 15 мкГн. Затем, включив их последовательно, вы получите общую индуктивность 25 мкГн.

Катушки индуктивности, включенные параллельно, ведут себя так же, как и резисторы, подключенные параллельно, индуктивность определяется по формуле:

1 / L = 1 / L1 + 1 / L2 +… + 1 / Ln

Где L — общая индуктивность, а L1, L2… Ln — индивидуальные индуктивности.

Таким образом, если вы соедините две индуктивности 10 мкГн параллельно, вы получите индуктивность 5 мкГн.

Полезные формулы индукторов

1. ЭНЕРГИЯ, СОХРАНЕННАЯ ИНДУКТОРАМИ:

Катушки индуктивности могут накапливать энергию так же, как конденсаторы, но энергия уходит в тот момент, когда вы отключаете питание, и магнитное поле исчезает.Другими словами, индуктор без питания не может поддерживать свое магнитное поле.

E = ½ * L * I2

Где E — энергия в Джоулях, L — индуктивность в Генри, а I — ток в амперах.

Если у вас есть индуктор на 20 мкГн с протекающим через него током 5А, то запасенная энергия будет 0,00025Дж. В этом аспекте катушки индуктивности, как и конденсаторы, хранят очень мало энергии.

2. СКОРОСТЬ НАРАЩИВАНИЯ ТОКА

Эта формула уже обсуждалась, но к ней стоит присмотреться.

V / L = dI / dt

Где V — напряжение, приложенное к катушке индуктивности, L — индуктивность, I — ток, а t — время.

Это означает, что когда на катушку индуктивности подается постоянное напряжение, ток возрастает с линейной крутизной. Это может быть полезно при создании скачков тока, так же как конденсатор создает скачки напряжения при постоянном токе.

3. ИМПЕДАНС

Катушки индуктивности имеют импеданс, который зависит от частоты по формуле:

.

XL = 2π * f * L

Где XL — индуктивный импеданс, f — частота в герцах, а L — индуктивность в Генри.

Поведение индуктора в цепях

Удивительно, но катушки индуктивности в значительной степени бесполезны в цепях постоянного тока, поскольку там протекает постоянный ток, а катушка индуктивности действует как кусок проволоки.

В основном они используются в цепях переменного тока. Как упоминалось выше, у них есть импеданс, что делает их полезными для ограничения тока в цепи переменного тока, такой как балласты люминесцентных ламп.

Их также можно использовать для фильтрации сигналов.

В первом случае катушка индуктивности пропускает весь постоянный ток через нее на землю, предотвращая попадание всех низких частот на выход.На более высоких частотах сопротивление катушки индуктивности постоянно увеличивается, поэтому сигнал может пройти на выход, поэтому он называется фильтром верхних частот.

Во втором случае индуктор пропускает постоянный ток и низкие частоты, но блокирует все высокие частоты на выходе, поэтому он называется фильтром нижних частот.

Катушки индуктивности в реальной жизни

Катушки индуктивности

, поскольку они сделаны из медной проволоки и феррита, обычно дороги и находят наиболее широкое применение в радиоприемниках, источниках питания и телекоммуникационном оборудовании.

В источниках питания используется свойство индуктора предотвращать резкие изменения тока. Вместе с конденсатором он предотвращает резкие изменения выходного напряжения и тока источника питания.

В схемах

RF используется интересная LC-схема, называемая резервуаром. Конденсатор заряжается и разряжается в катушке индуктивности, которая создает его магнитное поле. Когда магнитное поле схлопывается, создается напряжение, которое заряжает конденсатор. Это создает периодические колебания, которые можно использовать для генерации высоких частот.

Частоту можно рассчитать по формуле:

Где f — частота в герцах, L — индуктивность в Генри, а C — емкость в Фарадах.

Заключение

И это все практические знания, которые вам потребуются для работы с индукторами. Они по своей сути простые устройства и не так распространены, как их родственники из конденсаторов и резисторов, но все же очень полезны.

Индуктор

: определение, функция и применение — стенограмма видео и урока

Как работает индуктор

Индуктор работает, создавая магнитное поле, когда электрический ток течет через катушку с проволокой.Это магнитное поле временно сохраняет электрическую энергию в виде магнитной энергии, создавая напряжение на катушке индуктивности. Сила магнитного поля или индуктивность индуктора зависит от множества свойств, таких как количество витков в проводе, площадь поперечного сечения индуктора и тип материала, из которого изготовлен сердечник индуктора. из.

Индуктивность L катушки индуктивности можно рассчитать по следующему уравнению:

Здесь:

• μ — магнитная проницаемость индуктора
• k — коэффициент Нагаока
• N — количество витков катушки
• S — площадь поперечного сечения катушки
• l — длина змеевика в осевом направлении

Индуктивность ( L ) индуктора дана в единицах Генри по имени физика Джозефа Генри.

Различные типы сердечников для индукторов могут значительно увеличить их индуктивность. Например, индуктор с железным сердечником (с магнитной проницаемостью 600) будет иметь намного большую индуктивность, чем индуктор с сердечником из воздуха (магнитная проницаемость которого равна 1). Эти физические свойства катушки индуктивности позволяют ей сохранять напряжение на катушке индуктивности, а также противостоять резким изменениям тока. Следовательно, индуктор — это электрический компонент, который пропускает через него постоянный ток (постоянный ток), но не переменный ток (переменный ток).

Индуктор повседневного использования

Поскольку индукторы обладают особыми электрическими, магнитными и физическими свойствами, их можно найти во многих повседневных применениях, таких как фильтры, датчики, трансформаторы, двигатели и для аккумулирования энергии.

Два применения индукторов — это их использование в качестве фильтров и датчиков. Индукторы обычно используются с конденсаторами в электрической цепи для создания фильтра , который пропускает через цепь только определенную частоту, что делает их важным компонентом электроники.Кроме того, индукторы обычно используются в датчиках приближения, например, в датчиках светофора, которые помогают определять количество автомобилей. Когда автомобиль или грузовик приближается к датчику приближения, в металле автомобиля и грузовика накапливается ток, который снижает магнитное поле индуктивного датчика.

Трансформаторы, двигатели и аккумуляторы энергии

Индукторы также используются в трансформаторах, двигателях и для аккумулирования энергии. Трансформатор или электрический компонент, используемый для увеличения или уменьшения напряжения в цепи переменного тока, создается путем объединения двух катушек индуктивности.Трансформаторы стали незаменимыми для передачи электроэнергии через городские центры в нашем современном мире. Кроме того, индукторы могут использоваться в двигателях, создавая механическую энергию из их электрической и магнитной энергии. Наконец, они используются в качестве устройств хранения энергии, которые хранят энергию в своем магнитном поле в приложениях с фиксированным напряжением, таких как компьютеры. Однако при отключении источника питания накопленная в нем энергия быстро разрушается, являясь менее надежным источником накопления энергии, чем конденсаторы.

Резюме урока

Хорошо, давайте уделим пару минут, чтобы просмотреть важную информацию, которую мы узнали в этом уроке. Катушки индуктивности — это ключевой электронный компонент, состоящий из катушки с проволокой, намотанной вокруг центрального сердечника. Электрический ток, протекающий через катушку, индуцирует магнитное поле вокруг индуктора, накапливая электрическую энергию в виде магнитной энергии и создавая на ней напряжение. Мы также узнали, что индуктивность L катушки индуктивности может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:

Здесь:

• μ — магнитная проницаемость индуктора
• k — коэффициент Нагаока
• N — количество витков катушки
• S — площадь поперечного сечения катушки
• l — длина змеевика в осевом направлении

Наконец, мы узнали, что индуктивность ( L ) индуктора дана в единицах Генри, в честь физика Джозефа Генри.

Эти свойства индуктора и его способность противостоять резким изменениям тока в электрической цепи сделали его жизненно важным электронным компонентом в различных повседневных применениях и используются в фильтрах , которые пропускают только определенные частоты. цепей и трансформаторов , которые представляют собой электрические компоненты, используемые для увеличения или уменьшения напряжения в цепях переменного тока, а также датчиков, двигателей и для хранения энергии.

Основы индуктивности

— Типы индуктора, формула, символ, единица измерения, использование, функция

Изучите основы индуктивности — типы индукторов, формулы, символы, единицы измерения, использование и функции, подробно объясненные.

Здесь мы изучаем основы индуктивности — Типы индуктора , формула, символ, единицы измерения, использование и функции.

Различные типы индукторов

Что такое индуктор?

Катушка индуктивности — это пассивное электрическое устройство (, обычно проводящая катушка ), которое вводит индуктивность в электрическую цепь. По сути, это катушка с множеством обмоток, часто намотанная вокруг сердечника из магнитного материала, например железа. Самая простая форма индуктора состоит из катушки с проволокой.

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

Индуктивность, измеренная в henrys , пропорциональна количеству витков проволоки, диаметру проволочной петли и материалу или сердечнику, на который наматывается провод.

Блок индуктивности и символ

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

Символ индуктивности:

Символ индуктора

Свойства индуктора

Свойства индукторов основаны на магнитной силе, а не на электрической силе.

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

Комбинация индукторов

Мы уже знаем, как работают индукторы в комбинации, потому что они действуют так же, как резисторы. Индуктивность добавляется последовательно. Это имеет физический смысл, потому что две катушки, соединенные последовательно, выглядят как более длинная катушка.

Параллельное соединение снижает индуктивность, поскольку ток разделяется между несколькими катушками, и поля в каждой из них, таким образом, слабее.

Различные типы индукторов

Катушки индуктивности

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

1. Индуктор с воздушным сердечником
2. Индуктор с железным сердечником
3. Индуктор с ферритовым сердечником
4. Индуктор силы утюга
5. Катушечные индукторы
6. Тороидальные индукторы
7. Многослойные керамические индукторы
8. Пленочные индукторы
9. Переменные индукторы
10. Сопряженные индукторы
11. Литые индукторы

Как работает индуктор?

Если вы проведете провод через магнитное поле, в проводе будет генерироваться ток, который будет течь через связанную цепь.Чтобы переместить провод через поле, требуется энергия, и эта механическая энергия преобразуется в электрическую. Так работает электрогенератор.

Если ток через катушку прекращается, магнитное поле также должно исчезнуть, но это не может произойти немедленно. Поле представляет собой накопленную энергию, и эта энергия должна куда-то уходить. Поле сжимается по направлению к катушке, и действие поля, движущегося через провод катушки, такое же, как при перемещении провода через стационарное поле: в катушке генерируется ток.

Этот индуцированный ток поддерживает протекание тока в катушке; индуцированный ток препятствует любому изменению, увеличению или уменьшению тока через катушку индуктивности. Индукторы используются в цепях для сглаживания тока и предотвращения его быстрых изменений.

Ток в катушке индуктивности аналогичен напряжению на конденсаторе. Чтобы изменить напряжение на конденсаторе, нужно время, и если вы попытаетесь, сначала будет протекать большой ток.

Точно так же требуется время, чтобы изменить ток через катушку индуктивности, и если вы настаиваете, например, размыкая переключатель, на катушке индуктивности будет создаваться большое напряжение, поскольку она пытается заставить ток течь.

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

Если ток течет по проводу, находящемуся в магнитном поле ( создается либо постоянным магнитом, либо током, протекающим через катушку ), на проводе будет создаваться механическая сила. Эта сила может работать.

В двигателе провод, который движется через поле и испытывает силу, также имеет форму катушки с проволокой, механически соединенной с валом двигателя. Эта катушка выглядит и действует как индуктор; если вы отключите ток (, чтобы остановить двигатель, ), катушка все еще будет перемещаться через магнитное поле, а двигатель теперь выглядит как генератор и может производить большое напряжение. Возникающий в результате индукционный скачок напряжения может повредить компоненты, например схему, контролирующую ток двигателя.

Использование индуктора

Катушки индуктивности используются в нескольких приложениях:

1. Фильтр : Катушки индуктивности слишком часто используются с резисторами и конденсаторами для создания фильтров для аналоговых схем и при обработке сигналов.
2. Датчик : индукторы используются для магнитных полей на расстоянии. Индуктивные датчики широко используются на светофорных перекрестках.
3. Трансформатор : комбинация катушек индуктивности используется для создания более компактного и легкого трансформатора.
4. Двигатель : индукционные двигатели используют магнитную силу для преобразования электрической энергии в механическую. Эти моторы очень надежны.
5. Хранение энергии : Как и конденсаторы, катушки индуктивности также могут использоваться для хранения энергии с некоторыми ограничениями. Пример : SMPS (импульсный источник питания , ).

Объяснение основ индуктивности

— Что такое индуктор и как работает индуктор / катушка

Заключение:

Я надеюсь, что учебник по основам индуктивности был вам полезен.Не забывайте делиться с другими. Спасибо!

Похожие сообщения:

Что такое индуктор и как он работает (факты, которые вы НИКОГДА не должны забывать)

Индуктор, что это?

Мы все слышали термин «индуктор» много раз, но что это такое? Что ж, это пассивный элемент , предназначенный для хранения энергии в своем магнитном поле . Индукторы находят множество применений в электронных и энергетических системах. Они используются в источниках питания, трансформаторах, радиоприемниках, телевизорах, радарах и электродвигателях.

Что такое индуктор и как он работает — факты, которые вы НИКОГДА не должны забывать (фото предоставлено Тамара Кван через Flickr) Любой проводник электрического тока обладает индуктивными свойствами и может рассматриваться как индуктор.

Но для усиления индуктивного эффекта практический индуктор обычно формируется в виде цилиндрической катушки с большим количеством витков проводящего провода, как показано на рисунке 1.

Катушка индуктивности состоит из катушки с проводящим проводом .

Рисунок 1 — Типичная форма катушки индуктивности

Если ток проходит через катушку индуктивности, обнаруживается, что напряжение на катушке индуктивности прямо пропорционально скорости изменения тока во времени.Используя соглашение о пассивном знаке в следующем Уравнении (1) :

, где L — константа пропорциональности, называемая индуктивностью катушки индуктивности. Единица индуктивности — генри (H), названная в честь американского изобретателя Джозефа Генри (1797–1878) . Из приведенного выше уравнения ясно, что 1 генри равняется 1 вольт-секунде на ампер.

С учетом приведенного выше уравнения, чтобы на выводах индуктора было напряжение, его ток должен изменяться со временем. Следовательно, v = 0 для постоянного тока через катушку индуктивности .

Индуктивность — это свойство, при котором индуктор противодействует изменению протекающего через него тока, измеряемого в генри (H).

Индуктивность катушки индуктивности зависит от ее физических размеров и конструкции. Формулы для расчета индуктивности индукторов различной формы взяты из теории электромагнитного поля и могут быть найдены в стандартных справочниках по электротехнике.

Например, для индуктора (соленоида) , показанного на рисунке 1,

, где:

• N — количество витков,
• l — длина,
• A — площадь поперечного сечения, а
• м — проницаемость керна.

Из уравнения выше видно, что индуктивность можно увеличить, увеличив количество витков катушки, используя материал с более высокой проницаемостью в качестве сердечника, увеличив площадь поперечного сечения или уменьшив длину катушки.

Рисунок 2 — Различные типы индукторов: (a) индуктор с соленоидальной обмоткой, (b) тороидальный индуктор, (c) микросхема индуктивности.

Как и конденсаторы, имеющиеся в продаже индукторы бывают разных номиналов и типов. Типичные практические индукторы имеют значения индуктивности в диапазоне от нескольких микрогенри (мГн), , как в системах связи, до десятков генри (H), , как в энергосистемах. Индукторы могут быть фиксированными или переменными. Сердечник может быть сделан из железа, стали, пластика или воздуха.

Термины катушка и дроссель также используются для катушек индуктивности.

Общие катушки индуктивности показаны на Рисунке 2 выше. Обозначения схем для катушек индуктивности показаны на Рисунке 3 в соответствии с соглашением о пассивных знаках.

Рисунок 3 — Обозначения схем для катушек индуктивности: (a) воздушный сердечник, (b) железный сердечник, (c) регулируемый железный сердечник

Уравнение (1) представляет собой соотношение напряжения и тока для катушки индуктивности . На рисунке 4 графически показано это соотношение для катушки индуктивности, индуктивность которой не зависит от тока. Такой индуктор известен как линейный индуктор.

Для нелинейной катушки индуктивности график уравнения (1) не будет прямой линией , поскольку ее индуктивность изменяется в зависимости от тока .

В этой технической статье мы будем использовать линейные индукторы.

Рисунок 4 — Вольт-амперная зависимость катушки индуктивности

Вольт-амперная зависимость получается из уравнения (1) как:

Интегрирование дает:

или

, где i (t ₀ ) — полный ток для −∞ o и i (−∞) = 0 . Идея сделать i (−∞) практична и разумна, потому что в прошлом должно быть время, когда в катушке индуктивности не было тока.

Катушка индуктивности предназначена для хранения энергии в своем магнитном поле. Запасенная энергия может быть получена из уравнения (1). Мощность, подаваемая на катушку индуктивности:

Запасенная энергия:

Поскольку i (−∞) = 0 ,

Примечания //

Следует отметить следующие важные свойства катушки индуктивности:

ПРИМЕЧАНИЕ 1 //

Обратите внимание на Уравнение 1 , что напряжение на катушке индуктивности равно нулю при постоянном токе.

Таким образом, индуктор действует как короткое замыкание на постоянный ток .

ПРИМЕЧАНИЕ 2 //

Важным свойством индуктора является его сопротивление изменению тока, протекающего через него. Ток через катушку индуктивности не может измениться мгновенно.

Согласно формуле (1) , прерывистое изменение тока через катушку индуктивности требует бесконечного напряжения, что физически невозможно. Таким образом, индуктор препятствует резкому изменению тока через него.

Например, ток через катушку индуктивности может принимать форму, показанную на Рисунок 5 (a) , тогда как ток в катушке индуктивности не может принимать форму, показанную на Рисунок 5 (b) в реальных ситуациях из-за неоднородностей . Однако напряжение на катушке индуктивности может резко измениться.

Рисунок 5 — Ток через катушку индуктивности: (а) допустимый, (б) недопустимый; резкое изменение невозможно

ПРИМЕЧАНИЕ 3 //

Как и идеальный конденсатор, идеальная катушка индуктивности не рассеивает энергию .Энергия, хранящаяся в нем, может быть извлечена позже. Катушка индуктивности забирает энергию из схемы при накоплении энергии и передает ее в схему при возврате ранее сохраненной энергии.

ПРИМЕЧАНИЕ 4 //

Практический неидеальный индуктор имеет значительный резистивный компонент, как показано на рисунке 6. Это связано с тем, что индуктор изготовлен из проводящего материала, такого как медь, который имеет некоторое сопротивление. .

Поскольку индуктор часто изготавливается из высокопроводящего провода, он имеет очень маленькое сопротивление .

Рисунок 6.26 — Модель схемы для практической катушки индуктивности

Это сопротивление называется сопротивлением обмотки R _w , и оно появляется последовательно с индуктивностью катушки индуктивности. Наличие R _w делает его одновременно устройством накопления энергии и устройством рассеивания энергии. Поскольку R _w обычно очень мал, в большинстве случаев его игнорируют. Неидеальная катушка индуктивности также имеет емкость обмотки C _w из-за емкостной связи между проводящими катушками.

C _w очень маленький и его можно игнорировать в большинстве случаев, за исключением высоких частот. В этой статье мы предполагали только идеальные катушки индуктивности.

Кем был Джозеф Генри?

Джозеф Генри (1797–1878), американский физик, открыл индуктивность и сконструировал электродвигатель. Генри родился в Олбани, штат Нью-Йорк, окончил Академию Олбани и преподавал философию в Принстонском университете с 1832 по 1846 год.

Джозеф Генри (1797–1878), американский физик, открыл индуктивность и сконструировал электродвигатель.

Он был первым секретарем Института. Смитсоновский институт.Он провел несколько экспериментов по электромагнетизму и разработал мощные электромагниты, которые могли поднимать предметы весом в тысячи фунтов. Интересно, что Джозеф Генри открыл электромагнитную индукцию раньше Фарадея, но не смог опубликовать свои открытия.

Единица индуктивности Генри была названа его именем.

Ссылка // Основы электрических схем Чарльза К. Александера и Мэтью Н.О. Садику (приобретите бумажную копию на Amazon)

Простым языком, что такое индуктор | ОРЕЛ

Можете ли вы назвать трио пассивных компонентов для электронных устройств? Мы говорим о резисторах (R), конденсаторах (C) и индукторах (L). Это трио составляет основу всех наших электронных устройств, открывая путь к созданию удивительных вещей с такими простыми концепциями. Итак, в то время как резисторы сопротивляются потоку электричества, а конденсаторы изо всех сил стараются удерживать заряд, что вообще делают катушки индуктивности? Этот компонент немного загадочнее других, он использует магию магнетизма.Хотите знать, какие секреты внутри? Давайте разберемся!

Как яблоки к яблокам, сорт

Прежде чем мы углубимся в детали индуктора, давайте сначала начнем с того, что нам знакомо. Как и конденсатор, индуктор хранит электрическую энергию. За исключением того, что вместо накопления энергии в электрическом поле, как это делает конденсатор, индуктор накапливает энергию в магнитном поле.

Вся энергия индуктора накапливается в магнитном поле.(Источник изображения)

Когда вы смотрите на трио пассивных компонентов, конденсаторы и катушки индуктивности похожи на братьев-близнецов. Они оба занимаются схожей деятельностью, накапливая энергию, просто у них есть своя уникальная личность и способ выполнять эту работу. Если конденсатор любит поддерживать постоянное напряжение, катушка индуктивности предпочитает поддерживать постоянный ток. Они оба по-своему достигают одной и той же конечной цели — накапливать и препятствовать потоку энергии.

В отличие от сложной физической структуры конденсатора, катушки индуктивности немного проще и состоят из простой катушки с проволокой вокруг магнита или даже воздуха.Но почему форма катушки? Если есть что-то, что нужно знать об электромагнетизме, так это то, что, посылая электрический ток по куску меди, создается магнитное поле.

Катушки индуктивности

используют это естественное свойство, увеличивая величину магнитного поля с помощью витого провода. Когда ток проходит через медный провод индуктора, вы получаете магнитное поле, которое намного больше и намного сильнее, чем то, которое вы получили бы на прямом пути из меди.

Катушки индуктивности бывают всех форм и размеров, каждый со своим сердечником и медью.(Источник изображения)

Это настоящая красота индуктора. Создавая магнитное поле, вы можете преобразовывать электрическую энергию в магнитную и хранить ее там до тех пор, пока она не понадобится!

Еще одна аналогия с водой для понимания

Теперь, когда вы знаете, что такое индуктор, как именно он работает в цепи? Индукторы работают на основе свойства, называемого индуктивностью, которое представляет собой просто способность хранить некоторое количество энергии в магнитном поле.

Давайте подумаем на простом примере, таком как водяное колесо, чтобы понять, что здесь происходит.Допустим, у вас есть река с плотиной, в русле которой находится водяное колесо, готовое вырабатывать электричество. Теперь предположим, что вы открыли этот барьер и направили воду, текущую через водяное колесо. Когда он ударяется о колесо, вода сначала замедляется, поскольку водяное колесо работает, чтобы соответствовать скорости воды. Вот здесь и происходит процесс «зарядки» индуктора, когда через него проходит ток.

Водяное колесо готово к «зарядке», как и наш индуктор! (Источник изображения)

А затем представьте, что вы решили снова перекрыть реку плотиной.Это водяное колесо будет медленно замедляться, пока снова не остановится. И так же, как в индукторе, процесс сжатия магнитного поля при отсутствии тока происходит постоянно, а не сразу.

Звучит достаточно просто, правда? Но какова польза от накопления и высвобождения электрического заряда? Вот несколько примеров:

Сглаживающий ток

Если вам нужен очень плавный ток для чего-то вроде источника постоянного тока, то магнитное поле в индукторе помогает стабилизировать ток, когда он движется по цепи.И если у вас есть уменьшающийся ток в цепи, которая должна оставаться стабильной, вы можете использовать резервы в магнитном поле индуктора, чтобы накачать ток обратно до исходного уровня.

Действует как датчик

Вы также найдете индукторы, используемые в светофорах. Поместив индуктор под дорогой с датчиком, а затем проведя по нему большим металлическим предметом, например автомобилем, вы добавили сердечник к индуктору, создавая большее магнитное поле! Затем датчик в стоп-сигнале может использовать эти данные, чтобы узнать, что вас ждет машина, и поэтому свет изменится.

Ток передачи

Когда вы попадете в более крупное семейство индукторов, вы также обнаружите, что они используются в системах передачи энергии. Здесь они несут ответственность за стабилизацию огромного количества тока и следят за тем, чтобы ток оставался стабильным во время транспортировки.

Существует множество других применений индукторов в электронных устройствах, некоторые из которых зависят от определенного номинала индуктивности, например:

• Индукторы нано-генри .Эти катушки индуктивности отфильтровывают очень высокие частоты, и вы обнаружите, что они используются в радиосхемах.
• Индукторы микрогенри . Эти катушки индуктивности фильтруют частоты от 50 кГц до нескольких МГц, и вы обнаружите, что они сглаживают напряжения в источниках питания.
• Индукторы Миллигенри . Эти индукторы предназначены для разделения низкочастотных и высокочастотных звуков в схемах кроссовера аудио.

Измерительные индукторы с индуктивностью

Катушки индуктивности

измеряются по их индуктивности и представляют собой группу сопротивлений, когда нужно пропускать ток.Пока индуктор не получит полный магнитный заряд, он никогда не пропустит ток! Но сколько им нужно заряда? Емкость индуктивности катушки индуктивности может определяться несколькими факторами, в том числе:

Проницаемость ядра

Если у вас есть металлический сердечник в катушке индуктивности с низкой проницаемостью, такой как воздух, то вы получите и индуктивность с низкой проницаемостью. А если у вас высокая магнитная проницаемость, как у железного сердечника, то и индуктивность тоже будет высокой.

Чем выше проницаемость, тем выше индуктивность. (Источник изображения)

Площадь поверхности катушки

Наконец, если вы разделите магнитную катушку пополам и произведете измерение ее общей площади поверхности, то катушка с большей площадью поверхности будет иметь большую индуктивность и магнитное поле.

Чем больше площадь поверхности, тем выше индуктивность. (Источник изображения)

Длина катушки

У вас может быть как можно больше скручиваний в катушке, но если вы растягиваете катушку все дальше и дальше, вы обнаружите, что индуктивность уменьшается.Чем больше длина вашей катушки, тем меньше будет ваше магнитное поле.

Чем дальше вы его растянете, тем меньше индуктивность! (Источник изображения)

Скручивания в катушке

По мере того, как количество витков и витков в медном проводе увеличивается, увеличивается и индуктивность в вашей катушке индуктивности. Эта плотность медного провода в катушке индуктора также дает вам гораздо большее магнитное поле.

В катушке есть еще скрутки? Вы получите более высокую индуктивность.(Источник изображения)

Все эти коэффициенты индуктивности собраны вместе, чтобы сформировать измерение для катушек индуктивности, называемое Генри. 1 Генри — это большая индуктивность, поэтому обычно используются единицы меньшего размера, например:

Префикс	Обозначение	Множитель	Степень десяти
милли	м	1/1000	10-3
микро	мкм	1/1 000 000	10-6
нано	n	1/1 000 000 000	10-9

Поиск индукторов на схеме

Как выглядит один из этих символов индуктивности на схеме? Они удивительно похожи по своей физической форме и организованы на основе своего внутреннего ядра.Обычно вы видите символы индуктивности для воздушных сердечников, железных сердечников и ферритовых сердечников. Посмотрите их ниже:

Некоторые из множества символов индуктивности, которые вы встретите на схеме.

Теперь определить все катушки индуктивности на принципиальной схеме — это одно, но что произойдет, если вы захотите узнать общую величину индуктивности для всех ваших катушек индуктивности? Это просто, и работает он так же, как резисторы. Вот как:

Катушки индуктивности серии

Когда у вас есть группа катушек индуктивности, соединенных последовательно, общая индуктивность — это просто сумма всех индивидуальных индуктивностей:

Параллельные индукторы

А если у вас есть группа катушек индуктивности, соединенных параллельно, то вы можете найти свою общую индуктивность с помощью следующего уравнения:

Заметили сходство? Определение полной индуктивности для ваших катушек индуктивности похоже на определение общего сопротивления для резисторов!

Трио создателей индукторов

Да, когда-то было время, когда магия магнитных полей и производств была полной загадкой для мира науки.Индуктивность была впервые обнаружена еще в 1830 году Майклом Фарадеем. Фарадей наткнулся на свое открытие, обмотав бумажный цилиндр проволокой и соединив концы проволоки с помощью прибора, который мог измерять электрический ток, называемого гальванометром.

Когда магнит входил и выходил из цилиндра, устройство регистрировало небольшой ток, и так родилась теория индуктивности! После этого открытия преподобный Николас Каллан изобрел простую, но прочную катушку индуктивности, и так вошла история.

Но, конечно, нельзя забывать и о нашем дорогом Джозефе Генри, который первым открыл электромагнитное свойство самоиндукции. Он смог измерить, как катушка с проволокой может вызвать изменение напряжения в цепи за счет магнитной силы. Если бы только он опубликовал свои открытия до Фарадея, и сегодня он мог бы быть известен как отец самой индуктивности. Однако Генри продолжал создавать большие и лучшие вещи, такие как электрический дверной звонок и электрические реле.А измерение индуктивности Генри? Он назван в его честь.

Человек, миф, легенда, Джозеф Генри. (Источник изображения)

Оператор плавности

Когда дело доходит до сглаживания тока в цепи, нет лучшего выбора, чем наш верный старый индуктор. Этот компонент использует силу магнетизма для хранения электрического заряда, формируя основу для некоторых из наших наиболее важных электронных устройств, таких как аудиокроссоверы, источники питания постоянного тока, радиочастотные цепи и многое другое.А когда вы соедините три пассивных компонента, вы получите опасный арсенал электронного волшебства на кончиках ваших пальцев. Эти три элемента составляют основу всех наших крупных электронных изобретений, и без них наш мир никогда не был бы прежним.

У нас есть масса бесплатных библиотек индукторов, которые вы можете использовать в своей собственной конструкции электроники. Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

.