Indukční cívka: zařízení, princip činnosti, účel

Induktory jsou široce používány v elektrotechnice jako zásobníky energie, oscilační obvody, omezování proudu. Proto je lze nalézt všude, od přenosné elektroniky až po rozvodny v podobě obřích reaktorů. V tomto článku vám řekneme, co je to induktor, jak funguje a mnoho dalšího.

Definice a princip činnosti

Induktor je cívka izolovaného vodiče vinutého nebo jinak vinutého. Hlavní vlastnosti a vlastnosti: vysoká indukčnost s nízkou kapacitou a aktivním odporem.

Uchovává energii v magnetickém poli. Na obrázku níže vidíte jeho konvenční grafické označení na diagramu (UGO) v různých typech a funkčních účelech.

Může být s jádrem nebo bez něj. Přitom s jádrem bude indukčnost mnohonásobně větší, než když tam není. Velikost indukčnosti závisí také na materiálu, ze kterého je jádro vyrobeno. Jádro může být plné nebo otevřené (s mezerou).

Připomeňme si jeden ze zákonů komutace:

Proud v induktoru se nemůže změnit okamžitě.

To znamená, že induktor je druh setrvačného prvku v elektrickém obvodu (reaktance).

Pojďme si povídat, jak toto zařízení funguje? Čím větší je indukčnost, tím více se bude změna proudu zpožďovat za změnou napětí a v obvodech střídavého proudu bude fáze proudu za fází napětí.

To je princip činnosti induktorů - akumulace energie a zpoždění čela vzestupu proudu v obvodu.

Z toho také vyplývá následující skutečnost: v případě přerušení obvodu v obvodu s vysokou indukčností napětí na klíči stoupá a tvoří se obloukpokud je klíč polovodičový, porouchá se. K boji s tím se používají snubber řetězy, nejčastěji z odpor a kondenzátorinstalováno paralelně s klíčem.

Typy a typy cívek

Konstrukce cívky se může lišit v závislosti na aplikaci a frekvenci obvodu.

Podle frekvence lze podmíněně rozdělit na:

• Nízká frekvence. Příkladem je tlumivka zářivky, transformátor (každé vinutí je induktor), tlumivka, EMI filtry. Jádra jsou nejčastěji z elektrooceli, pro střídavé obvody z plechů (laminované jádro).
• Vysoká frekvence. Například smyčkové cívky rádiových přijímačů, komunikační cívky zesilovačů signálu, paměťové a vyhlazovací tlumivky spínaných zdrojů. Jejich jádro je obvykle vyrobeno z feritu.

Konstrukce se liší v závislosti na vlastnostech cívky, například vinutí může být jednovrstvé a vícevrstvé, vinuté závitem nebo s roztečí. Rozteč mezi závity může být konstantní nebo progresivní (měnící se po délce cívky). Způsob navíjení a konstrukce ovlivňuje konečné rozměry výrobku.

Samostatně stojí za to mluvit o tom, jak je uspořádána cívka s proměnnou indukčností, nazývají se také variometry. V praxi můžete najít různá řešení:

• Jádro se může pohybovat vzhledem k vinutí.
• Dvě vinutí jsou umístěna na jednom jádru a jsou zapojena do série, při pohybu se mění vzájemná indukce a indukční vazba.
• Samotné závity pro ladění smyčky se mohou při vzájemném přiblížení vzdalovat nebo zužovat (čím hustší vinutí, tím větší indukčnost).

Atd. V tomto případě se pohyblivá část nazývá rotor a stacionární část se nazývá stator.

Rozdílný je i způsob vinutí, například filtry s potlačením protivinutí rušení sítěa navinuté na jednu stranu (shodné vinutí) potlačují diferenciální šum.

K čemu jsou a jaké jsou

V závislosti na tom, kde je induktor použit a jeho funkční vlastnosti, může být nazýván odlišně: tlumivky, solenoidy atd. Podívejme se, co jsou induktory a jejich rozsah.

Tlumivky. Obvykle takzvaná zařízení omezující proud, rozsah použití:

• V předřadnících pro zapalování a napájení plynových výbojek.
• Pro filtrování šumu. V napájecích zdrojích - filtr elektromagnetického rušení s dvojitou tlumivkou na vstupu počítačového napájecího zdroje, zobrazený na fotografii níže. Používá se také v akustických zařízeních a dalších.
• Pro filtrování konkrétních frekvencí nebo frekvenčních pásem, například v reproduktorech (k rozdělení frekvencí mezi příslušné reproduktory).
• Základem v pulzních měničích je zásobník energie.

Tlumivky omezující proud - slouží k omezení zkratových proudů na elektrických vedeních.

Poznámka: tlumivky a reaktory musí mít nízký odpor, aby se snížilo zahřívání a ztráty.

Smyčkové induktory. Používají se v tandemu s kondenzátorem v oscilačním obvodu. Rezonanční frekvence je přizpůsobena frekvenci příjmu nebo vysílání v rádiové komunikaci. Musí mít vysoký Q faktor.

Variometry. Jak již bylo zmíněno, jedná se o laditelné nebo proměnné induktory. Nejčastěji se používají ve stejných oscilačních obvodech pro jemné doladění rezonanční frekvence.

Solenoid - to je název cívky, jejíž délka je mnohem větší než průměr. To vytváří rovnoměrné magnetické pole uvnitř solenoidu. Nejčastěji se solenoidy používají k provádění mechanické práce - translačního pohybu. Takové výrobky se také nazývají elektromagnety.

Zvažte, kde se solenoidy používají.

Může to být aktivátor zámku v autě, jehož tyč se po přivedení napětí na solenoid zasune, a zvonek a různá ovládací elektromechanická zařízení, jako jsou ventily, zvedací magnety na hutnictví produkce.

ve štafetě, stykače a předkrmy solenoid také funguje jako elektromagnet pro řízení silových kontaktů. Ale v tomto případě se to častěji nazývá jednoduše cívka nebo reléová cívka (startér, stykač, v tomto pořadí), jak to vypadá na příkladu malého relé, jak vidíte níže.

Smyčkové a prstencové antény. Jejich účelem je přenášet rádiové signály. Používá se v imobilizérech automobilů, detektorech kovů a bezdrátové komunikaci.

Indukční ohřívače, pak se tomu říká induktor, místo jádra se umístí ohřívané těleso (nejčastěji kov).

hlavní parametry

Mezi hlavní vlastnosti induktoru patří:

1. Indukčnost.
2. Síla proudu (pro výběr vhodného prvku při opravě a návrhu je třeba vzít v úvahu).
3. Ztrátový odpor (ve vodičích, v jádru, v dielektriku).
4. Q-faktor je poměr reaktance k aktivnímu odporu.
5. Parazitní kapacita (jednoduše řečeno kapacita mezi závity).
6. Teplotní koeficient indukčnosti - změna indukčnosti při zahřívání nebo ochlazování prvku.
7. Teplotní koeficient činitele jakosti.

Označení

Pro označení jmenovitého výkonu induktoru použijte písmeno nebo barevné kódování. Existují dva typy nápisů.

1. Označení Microgenry.
2. Označení pomocí sady písmen a číslic. Místo desetinné čárky se používá písmeno r, písmeno na konci označení označuje toleranci: D = ± 0,3 nH; J = ± 5 %; K = ± 10 %; M = ± 20 %.

Barevné kódování lze rozpoznat stejným způsobem jako na rezistorech. Pomocí tabulky dešifrujte barevné pruhy nebo kroužky na prvku. První prsten je někdy širší než zbytek.

Zde končíme zvažování toho, co je induktor, z čeho se skládá a proč je potřeba. Nakonec doporučujeme zhlédnout užitečné video na téma článku:

Související materiály:

• Jak vyrobit indukční kotel vlastníma rukama
• Co je to samoindukce
• Kalkulačka indukční cívky

Autor: Alexej Bartoš