Dowiedz się, jak działają induktory, gdzie ich używamy, dlaczego ich używamy, różne typy i dlaczego są ważne.
przewiń do dołu, aby obejrzeć tutorial YouTube.
pamiętaj, że elektryczność jest niebezpieczna i może być śmiertelna, powinieneś być wykwalifikowany i kompetentny do wykonywania wszelkich prac elektrycznych.
Co To jest cewka indukcyjna?
induktor jest elementem obwodu elektrycznego, który gromadzi energię w swoim polu magnetycznym. Może to uwolnić się niemal natychmiast. Możliwość magazynowania i szybkiego uwalniania energii jest bardzo ważną cechą i dlatego używamy ich w różnego rodzaju obwodach.
w naszym poprzednim artykule przyjrzeliśmy się, jak działają kondensatory, aby je przeczytać kliknij tutaj.
Jak działa cewka indukcyjna?
najpierw pomyśl o wodzie płynącej przez niektóre rury. Jest pompa popychająca tę wodę, która jest odpowiednikiem naszej baterii. Rura dzieli się na dwie gałęzie, rury są odpowiednikiem naszych przewodów. Jedna gałąź ma rurę z reduktorem, ta redukcja sprawia, że przepływ wody jest trochę trudny, więc jest to równoważne rezystancji w obwodzie elektrycznym.
druga gałąź ma wbudowane koło wodne. Koło wodne może się obracać, a przepływająca przez nie woda spowoduje jego obrót. Koło jest jednak bardzo ciężkie, więc potrzeba trochę czasu, aby uzyskać prędkość, a woda musi naciskać na nią, aby ją przenieść. Jest to odpowiednik naszego induktora.
Kiedy po raz pierwszy uruchamiamy pompę, woda będzie płynąć i chce wrócić do pompy, ponieważ jest to zamknięta pętla, podobnie jak elektrony opuszczają baterię płyną, aby spróbować wrócić na drugą stronę baterii.
uwaga – w tych animacjach używamy przepływu elektronów, który jest od ujemnego do dodatniego, ale możesz być przyzwyczajony do konwencjonalnego przepływu, który jest od dodatniego do ujemnego. Po prostu bądź świadomy tych dwóch i których używamy.
poprzez GIPHY
Gdy woda płynie, dociera do gałęzi i musi zdecydować, którą ścieżką wybrać. Woda popycha koło, ale koło zajmie trochę czasu, aby się poruszać, a więc dodaje dużo oporu do rury, co utrudnia przepływ wody przez tę ścieżkę, dlatego woda zamiast tego będzie podążać ścieżką reduktora, ponieważ może płynąć prosto i wrócić do pompy o wiele łatwiej.
gdy woda będzie naciskać, koło zacznie obracać się coraz szybciej, aż osiągnie maksymalną prędkość. Teraz koło nie zapewnia prawie żadnego oporu, więc woda może przepływać przez tę ścieżkę znacznie łatwiej niż ścieżka reduktora. Woda przestanie przepływać przez reduktor i będzie przepływać przez koło wodne.
Kiedy wyłączymy pompę, woda już nie dostanie się do układu, ale koło wodne jedzie tak szybko, że nie może się po prostu zatrzymać, ma bezwładność. Gdy się obraca, popycha wodę i działa jak pompa. Woda będzie płynąć wokół pętli z powrotem na siebie, aż opór rur i reduktor spowalnia wodę na tyle, że koło przestaje się obracać.
możemy więc włączać i wyłączać pompę, a koło wodne utrzyma wodę w ruchu przez krótki czas podczas przerw.
otrzymujemy bardzo podobny scenariusz, gdy podłączamy cewkę równolegle z obciążeniem rezystancyjnym, takim jak lampa.
Kiedy zasilamy Obwód, elektrony najpierw przepływają przez lampę i zasilają ją, bardzo mało prądu przepłynie przez cewkę indukcyjną, ponieważ jej opór na początku jest zbyt duży. Opór zmniejszy się i pozwoli na większy przepływ prądu. Ostatecznie induktor nie zapewnia prawie żadnego oporu, więc elektrony wolą tę ścieżkę z powrotem do źródła zasilania, a lampa zgaśnie.
Po odłączeniu zasilania, cewka będzie nadal przepychać elektrony w pętli i przez lampę, aż opór rozproszy energię.
co się dzieje w Induktorze, żeby tak się zachowywał?
Kiedy przepuszczamy prąd elektryczny przez przewód, przewód wytworzy wokół niego pole magnetyczne. Możemy to zobaczyć umieszczając kompasy wokół drutu, kiedy przepuszczamy prąd przez drut, kompasy poruszają się i wyrównują się z polem magnetycznym.
Kiedy odwracamy kierunek prądu; pole magnetyczne odwraca się, a więc kompasy również odwracają kierunek, aby wyrównać się z tym. Im więcej prądu przechodzimy przez drut, tym większe staje się pole magnetyczne.
Kiedy zawijamy drut w cewkę, każdy drut ponownie wytwarza pole magnetyczne, ale teraz wszystkie połączą się i utworzą większe, silniejsze pole magnetyczne.
możemy zobaczyć pole magnetyczne magnesu po prostu posypując kilka opiłków żelaza na magnesie, który ujawnia linie strumienia magnetycznego.
via GIPHY
Gdy zasilanie elektryczne jest wyłączone; nie ma pola magnetycznego, ale po podłączeniu zasilania prąd zacznie przepływać przez cewkę, więc pole magnetyczne zacznie się formować i zwiększać rozmiar do swojego maksymalnego rozmiaru.
pole magnetyczne magazynuje energię. Gdy moc zostanie odcięta, pole magnetyczne zacznie się zapadać, a więc pole magnetyczne zostanie przekształcone w energię elektryczną, co popycha elektrony wzdłuż.
via GIPHY
w rzeczywistości dzieje się to niesamowicie szybko, po prostu spowolniliśmy animacje, aby łatwiej było je zobaczyć i zrozumieć.
dlaczego to robi?
cewki indukcyjne nie lubią zmiany prądu, chcą, aby wszystko pozostało takie samo. Gdy prąd wzrasta, próbują go zatrzymać przeciwną siłą. Gdy prąd maleje, próbują go zatrzymać, wypychając elektrony, aby utrzymać go tak samo, jak był.
więc kiedy Obwód przejdzie z off na on, nastąpi zmiana prądu, on się zwiększył. Induktor będzie starał się to zatrzymać, aby wytworzyć przeciwną siłę znaną jako tylny EMF lub siła elektromotoryczna, która przeciwstawi się sile, która ją stworzyła. W tym przypadku prąd przepływa przez induktor z akumulatora. Część prądu nadal będzie płynąć, tworząc w ten sposób pole magnetyczne, które będzie stopniowo rosło. Ponieważ zwiększa się coraz więcej prądu będzie przepływać przez cewkę i powrót EMF zniknie. Pole magnetyczne osiągnie maksimum, a prąd ustabilizuje się. Cewka nie jest już odporna na przepływ prądu i działa jak normalny kawałek drutu. Tworzy to bardzo łatwą ścieżkę dla elektronów do przepływu z powrotem do baterii, znacznie łatwiejsze niż przepływ przez lampę, więc elektrony będą przepływać przez cewkę indukcyjną, a lampa nie będzie już świecić.
po odcięciu zasilania cewka uświadamia sobie, że nastąpiło zmniejszenie prądu. Nie podoba mu się to i stara się utrzymać to na stałym poziomie, więc wypycha elektrony, aby spróbować je ustabilizować, to zasili światło. Pamiętaj, że pole magnetyczne zgromadziło energię z przepływających przez nie elektronów i przekształci ją z powrotem w energię elektryczną, aby spróbować ustabilizować przepływ prądu, ale pole magnetyczne będzie istniało tylko wtedy, gdy prąd przechodzi przez przewód i tak jak prąd zmniejsza się od oporu obwodu, pole magnetyczne zapada się, aż nie zapewnia już żadnej mocy.
Jeśli podłączymy rezystor i cewkę w oddzielnych obwodach do oscyloskopu, możemy wizualnie zobaczyć efekty. Gdy żaden prąd nie płynie, linia jest stała i płaska w punkcie zerowym. Ale kiedy przepuszczamy prąd przez rezystor, otrzymujemy natychmiastowy pionowy Wykres prosto w górę, a następnie płaską linię I kontynuuje się z określoną wartością. Jednak, gdy podłączymy cewkę i przepuścimy przez nią prąd, nie natychmiast podniesie się, stopniowo zwiększy się i utworzy zakrzywiony profil, ostatecznie kontynuując w ryczałtowym tempie.
Kiedy zatrzymamy prąd przez rezystor, znowu natychmiast spada i otrzymujemy tę nagłą i pionową linię z powrotem do zera. Ale kiedy zatrzymamy prąd przez cewkę, prąd nadal trwa i otrzymujemy kolejny zakrzywiony profil do zera. To pokazuje nam jak induktor ten przeciwstawia się początkowemu wzrostowi oraz stara się zapobiegać temu spadkowi.
przy okazji omówiliśmy szczegółowo aktualny w poprzednim artykule, sprawdź to tutaj.
Jak wyglądają cewki indukcyjne?
cewki indukcyjne w płytkach drukowanych będą wyglądać mniej więcej tak jak poniżej.
zasadniczo, po prostu jakiś drut miedziany owinięty wokół cylindra lub pierścienia. Otrzymujemy inne projekty, które mają pewną obudowę, zwykle ma to na celu osłonę pola magnetycznego i zapobiec ingerencji w inne komponenty.
zobaczymy induktory przedstawione na rysunkach inżynierskich z takimi symbolami.
warto pamiętać, że wszystko, co ma zwinięty drut, będzie działać jako induktor, który obejmuje silniki, transformatory i przekaźniki.
do czego używamy cewek indukcyjnych?
- używamy ich w konwerterach boost, aby zwiększyć napięcie wyjściowe DC przy jednoczesnym zmniejszeniu prądu.
- możemy ich użyć do dławienia zasilacza AC i przepuszczenia tylko PRĄDU STAŁEGO.
- używamy ich do filtrowania i oddzielania różnych częstotliwości.
- używamy ich również do transformatorów, silników i przekaźników.
Jak mierzyć Indukcyjność
mierzymy indukcyjność induktora w jednostce Henry ’ ego, im większa liczba, tym większa indukcyjność. Im wyższa indukcyjność, im więcej energii możemy przechowywać i dostarczać, tym dłużej będzie trwało budowanie pola magnetycznego, a pokonanie tylnego pola elektromagnetycznego zajmie więcej czasu.
nie można zmierzyć indukcyjności za pomocą standardowego multimetru, chociaż można uzyskać niektóre modele z wbudowaną tą funkcją, ale nie da to najdokładniejszego wyniku, może być ok dla ciebie to zależy do czego go używasz. Aby dokładnie zmierzyć indukcyjność, musimy użyć miernika RLC. Po prostu podłączamy cewkę do urządzenia i przeprowadzimy szybki test, aby zmierzyć wartości.
