Een inductor begrijpen en het werkt

De inductor is een van de belangrijkste passieve componenten in elektronica. De passieve basiscomponenten in elektronica zijn weerstanden, condensatoren en inductoren. Inductoren zijn nauw verwant aan de condensatoren, omdat ze allebei een elektrisch veld gebruiken om energie op te slaan en beide twee passieve eindcomponenten zijn. Maar condensatoren en inductoren hebben verschillende constructie-eigenschappen, beperkingen en gebruik.

Inductor is een component met twee aansluitingen die energie opslaat in zijn magnetische velden. Het wordt ook wel spoel of smoorspoel genoemd. Het blokkeert alle veranderingen in de stroom die er doorheen stroomt.

De inductor wordt gekenmerkt door de waarde van inductantie, de verhouding tussen spanning (EMF) en stroomverandering in de spoel. De eenheid van inductie is Henry. Als de stroom door een inductor wordt veranderd met een snelheid van één ampère per seconde en 1 V EMF wordt geproduceerd in de spoel, dan is de waarde van de inductantie 1 Henry.

Bij elektronica wordt de inductor met een waarde van Henry zelden gebruikt, omdat deze een zeer hoge waarde heeft in termen van de toepassing. Meestal worden in de meeste toepassingen veel lagere waarden zoals Milli Henry, Micro Henry of Nano Henry gebruikt.

Symbool	Waarde	Relatie met Henry
mH	Milli Henry	1/1000
uH	Micro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

Het symbool van een inductor wordt getoond in de onderstaande afbeelding-

Het symbool is een weergave van gedraaide draden, wat betekent dat draden zijn geconstrueerd om een ​​spoel te worden.

Constructie van inductor

Inductoren worden gevormd met behulp van geïsoleerde koperdraden die verder worden gevormd als een spoel. De spoel kan in vormen en maten verschillen en kan ook in een ander soort materiaal worden gewikkeld.

De inductie van een inductor is in hoge mate afhankelijk van meerdere factoren, zoals het aantal draadwikkelingen, de afstand tussen de windingen, het aantal windingslagen, het type kernmateriaal, de magnetische permeabiliteit, de grootte, de vorm enz.

Er is een enorm verschil tussen Ideal Inductor en de werkelijke echte inductoren die in elektronische schakelingen worden gebruikt. Echte inductor heeft niet alleen inductie, maar heeft ook capaciteit en weerstand. De dicht omwikkelde spoelen produceren een meetbare hoeveelheid strooicapaciteit tussen de windingen. Deze extra capaciteit, evenals draadweerstand, verandert het hoogfrequente gedrag van een inductor.

Inductoren worden in bijna elk elektronisch product gebruikt, sommige doe-het-zelftoepassingen van inductor zijn:

• Metaaldetector
• Arduino metaaldetector
• FM-zender
• Oscillatoren

Hoe werkt een inductor?

Voordat we verder ingaan, is het belangrijk om het verschil te begrijpen tussen twee terminologieën, magnetisch veld en magnetische flux.

Tijdens de stroom die door de geleider vloeit, wordt een magnetisch veld opgewekt. Deze twee dingen zijn lineair evenredig. Daarom, als de stroom wordt verhoogd, zal het magnetische veld ook toenemen. Dit magnetische veld wordt gemeten in de SI-eenheid, Tesla (T). Nu, wat is Magnetic Flux ? Welnu, het is de meting of hoeveelheid van het magnetische veld dat door een bepaald gebied gaat. Magnetic Flux heeft ook een eenheid in SI-standaard, het is Weber.

Dus vanaf nu is er een magnetisch veld over inductoren, geproduceerd door de stroom die er doorheen stroomt.

Om verder te begrijpen, is begrip van de inductiewet van Faraday vereist. Volgens de inductiewet van Faraday is de gegenereerde EMF evenredig met de mate van verandering van de magnetische flux.

VL = N (dΦ / dt)

Waarbij N het aantal beurten is en Φ de hoeveelheid flux.

Constructie van een inductor

Een generieke, standaard inductorconstructie en werking kan worden aangetoond als een koperdraad die strak om een ​​kernmateriaal is gewikkeld. In de onderstaande afbeelding is koperdraad nauw om een ​​kernmateriaal gewikkeld, waardoor het een passieve inductor met twee aansluitingen is.

Wanneer de stroom door de draad vloeit, zal het elektromagnetische veld zich over de geleider ontwikkelen en zal de elektromotorische kracht of EMF worden opgewekt, afhankelijk van de snelheid waarmee de magnetische flux verandert. De fluxkoppeling is dus Nɸ.

De inductantie van een gewikkelde spoelinductor in een kernmateriaal zou dat zijn

µN ² A / L

waarbij N het aantal beurten is

A is de dwarsdoorsnede van het kernmateriaal

L is de lengte van de spoel

µ is de permeabiliteit van het kernmateriaal die constant is.

De formule van gegenereerde back-EMF is

Vemf (L) = -L (di / dt)

In het circuit, als een spanningsbron wordt toegepast op de inductor met behulp van een schakelaar. Deze schakelaar kan van alles zijn zoals transistors, MOSFET of een andere typische schakelaar die de spanningsbron aan de inductor levert.

Er zijn twee toestanden van het circuit.

Als de schakelaar open is, zal er geen stroom vloeien in de inductor en is de snelheid van stroomverandering nul. Dus de EMF is ook nul.

Wanneer de schakelaar wordt gesloten, begint de stroom van de spanningsbron naar de inductor te stijgen totdat de stroom de maximale stabiele waarde bereikt. In deze tijd neemt de stroom door de inductor toe en de snelheid van stroomverandering hangt af van de waarde van de inductie. Volgens de wet van Faraday genereert de inductor EMF terug die blijft staan ​​totdat de DC in de stabiele toestand komt. Tijdens de stabiele toestand is er geen stroomverandering in de spoel en gaat de stroom gewoon door de spoel.

Gedurende deze tijd zal een ideale inductor fungeren als kortsluiting omdat deze geen weerstand heeft, maar in een praktische situatie vloeit de stroom door de spoel en heeft de spoel zowel een weerstand als een capaciteit.

In de andere toestand wanneer de schakelaar weer wordt gesloten, daalt de inductorstroom snel en is er opnieuw een verandering in de stroom die verder leidt tot het genereren van EMF.

Stroom en spanning in een inductor

De bovenstaande grafiek toont de schakeltoestand, inductorstroom en geïnduceerde spanning in de tijdconstante.

Het vermogen door de inductor kan worden berekend met behulp van de Ohm-vermogenswet waarbij P = spanning x stroom. Daarom is in zo'n geval de spanning –L (di / dt) en de stroom i. Dus het vermogen in een inductor kan met deze formule worden berekend

P _L = L (di / dt) ik

Maar tijdens de stabiele toestand werkt de echte inductor gewoon als een weerstand. Dus het vermogen kan worden berekend als

P = V ² R

Het is ook mogelijk om de opgeslagen energie in een inductor te berekenen. Een inductor slaat energie op met behulp van het magnetische veld. De energie die is opgeslagen in de inductor kan worden berekend met behulp van deze formule:

W (t) = Li ² (t) / 2

Er zijn verschillende soorten smoorspoelen beschikbaar qua constructie en afmeting. Qua constructie kunnen inductoren worden gevormd in luchtkern, ferrietkern, ijzeren kern enz. En Vormgewijs zijn er verschillende soorten inductoren beschikbaar, zoals het type trommelkern, smoorspoeltype, transformatortype enz.

Toepassingen van inductoren

Inductoren worden in een breed toepassingsgebied gebruikt.

1. In RF-gerelateerde applicatie.
2. SMPS en voedingen.
3. In Transformer.
4. Overspanningsbeveiliging om inschakelstroom te beperken.
5. Binnenin de mechanische relais enz.