Inafasiriwa moja kwa moja kutoka kwa Wikipedia ya Kiingereza na Tafsiri ya Google

Inductor

Inductor, pia hujulikana coil au mtambo huo, ni tulivu mbili terminal umeme sehemu kwamba maduka ya nishati ya umeme katika uwanja magnetic wakati umeme sasa inapita yake. [1] Inductor kawaida ina conductor umeme, kama waya, ambayo ni jeraha ndani ya coil karibu msingi.

Kuingiza
Sehemu ya umeme inductors.jpg
Uchaguzi wa inductors ya chini ya thamani
Weka Passive
Kanuni ya kazi Induction ya umeme
Uzalishaji wa kwanza Michael Faraday (1831)
Ishara ya umeme
Inductor.svg
Inductors ya kuongoza axial (100 μH)

Wakati sasa inapita kupitia mabadiliko ya inductor, uwanja wa kutofautiana wa magnetic induces voltage katika conductor, ilivyoelezwa na sheria ya Faraday ya uingizaji . Kwa mujibu wa sheria ya Lenz, mwelekeo wa nguvu ya electromotive ( emf ) inakinga mabadiliko katika sasa ambayo yameiumba. Matokeo yake, inductors hupinga mabadiliko yoyote ya sasa kwa njia yao.

Inductor ina sifa ya inductance yake, ambayo ni uwiano wa voltage kwa kiwango cha mabadiliko ya sasa. Katika Mfumo wa Kimataifa wa Units (SI), kitengo cha inductance ni henry (H). Inductors zina maadili ambayo hutofautiana kutoka 1 μH (10 -6 H) hadi 1 H. Inductors wengi wana msingi wa magnetic uliofanywa kwa chuma au ferrite ndani ya coil, ambayo husaidia kuongeza shamba magnetic na hivyo inductance. Pamoja na capacitor na resistors , inductors ni moja ya tatu passiv linear mambo mzunguko kwamba kufanya juu ya nyaya za umeme. Inductors hutumika sana katika vifaa vya umeme vya sasa (AC) vya umeme, hasa katika vifaa vya redio . Wao hutumiwa kuzuia AC huku kuruhusu DC kupita; Inductors iliyoundwa kwa lengo hili wanaitwa chokes . Pia hutumiwa katika filters za umeme ili kutenganisha ishara za mzunguko tofauti, na kwa pamoja na capacitors kufanya mizunguko iliyopangwa , iliyotumiwa kupiga redio na wapokeaji wa televisheni.

Yaliyomo

Maelezo

Sasa umeme unaoendesha kupitia conductor huzalisha shamba la magnetic linalozunguka. Jumla ya shamba la magnetic kupitia mzunguko, upepo wa sumaku , yanayotokana na sasa iliyotolewa inategemea sura ya kijiometri ya mzunguko. Uwiano wa kiasi hiki ni inductance [2] [3] [4] [5]

(1)

Inductance ya mzunguko inategemea jiometri ya njia ya sasa pamoja na upenyezaji wa magnetic wa vifaa vya karibu. Inductor ni sehemu inayojumuisha waya au conductor nyingine ili kuongeza ukubwa wa magnetic kupitia mzunguko, kwa kawaida katika sura ya coil au helix . Kufunga waya ndani ya coil huongeza idadi ya mistari ya magnetic flux kuunganisha mzunguko, kuongeza shamba na hivyo inductance. Inarudi zaidi, inductance ya juu. Inductance pia inategemea sura ya coil, kujitenga ya zamu, na mambo mengine mengi. Kwa kuongeza " msingi wa magnetic " uliofanywa kwa vifaa vya ferromagnetic kama chuma ndani ya coil, shamba la magnetizing kutoka coil itawashawishi magnetization katika nyenzo, na kuongeza sumaku ya magnetic. High upenyezaji ya msingi ferromagnetic inaweza kuongeza inductance ya coil kwa sababu ya elfu kadhaa juu ya kile itakuwa bila yake.

Katiba equation

Mabadiliko yoyote katika sasa kwa njia ya inductor hufanya mabadiliko ya mabadiliko, inducing voltage katika inductor. Kwa sheria ya Faraday ya kuingizwa , voltage iliyosababishwa na mabadiliko yoyote ya magnetic flux kupitia mzunguko ni [5]

Kutoka (1) hapo juu [5]

(2)

Hivyo inductance pia ni kipimo cha kiasi cha nguvu ya electromotive (voltage) inayozalishwa kwa kiwango cha kutolewa cha mabadiliko ya sasa. Kwa mfano, inductor na inductance ya 1 henry hutoa EMF ya volt 1 wakati sasa kupitia inductor mabadiliko kwa kiwango cha 1 ampere kwa pili. Hii mara nyingi huchukuliwa kuwa uhusiano wa kujifanya (kuelezea equation) ya inductor.

Ya mbili ya inductor ni capacitor , ambayo inafanya nishati katika uwanja wa umeme badala ya shamba magnetic. Uhusiano wake wa sasa wa voltage hupatikana kwa kubadilishana sasa na voltage katika usawa wa inductor na kuchukua nafasi ya L na capacitance C.

Sheria ya Lenz

Polarity (mwelekeo) wa voltage inavyotolewa na Sheria ya Lenz , iliyogunduliwa na Heinrich Lenz mwaka 1834, ambayo inasema kuwa itakuwa kama kupinga mabadiliko ya sasa. [6] Kwa mfano, kama sasa kwa njia ya inductor inakua, voltage induced itakuwa chanya katika terminal kwa njia ya sasa inaingia na hasi katika terminal kwa njia ambayo ni majani, akijaribu kupinga sasa ziada. Nishati kutoka mzunguko wa nje muhimu kuondokana na "kilima" hiki kinachohifadhiwa katika uwanja wa magnetic wa inductor; inductor inasemekana kuwa " malipo " au "kuimarisha". Ikiwa sasa inapungua, voltage inayotokana itakuwa hasi kwenye terminal ambayo sasa inaingia na yenye chanya kwenye terminal ambayo inashika, inatazamia kudumisha sasa. Nishati kutoka uwanja wa magnetic ni kurudi kwenye mzunguko; inductor inasemekana kuwa "kuruhusu".

Bora na ya kweli inductors

Katika nadharia ya mzunguko , inductors ni idealized kama kutii uhusiano wa hisabati (2) juu ya usahihi. "Inductor bora" ina inductance, lakini hakuna upinzani au capacitance , na haina dissipate au kuangaza nishati. Hata hivyo, inductors halisi wana madhara ambayo husababisha tabia zao kuondoka kutoka kwa mfano huu rahisi. Wana upinzani (kutokana na upinzani wa kupoteza waya na nishati katika nyenzo za msingi), na uwezo wa vimelea (kwa sababu ya uwanja wa umeme kati ya zamu za waya ambazo zina uwezo wa kutofautiana kidogo). Katika frequencies high capacitance huanza kuathiri tabia ya inductor; kwa mzunguko fulani, inductors halisi huendesha kama safu za maji , na hujitokeza . Zaidi ya mzunguko wa resonant ufanisi wa capacitive unakuwa sehemu kubwa ya impedance. Katika frequencies ya juu, hasara ya kushindwa katika ongezeko la windings kutokana na athari za ngozi na athari za ukaribu .

Inductors na cores ferromagnetic na hasara zaidi ya nishati kutokana na hysteresis na curly currents katika msingi, ambayo ongezeko na mzunguko. Katika mikondo ya juu, inductors ya msingi ya chuma huonyesha pia kuondoka kwa taratibu kutokana na tabia nzuri kutokana na unlinearity unaosababishwa na kuenea kwa magnetic ya msingi. Inductor inaweza kuangaza nishati ya umeme katika nafasi ya jirani na nyaya, na inaweza kunyonya uzalishaji wa umeme kutoka kwenye nyaya nyingine, na kusababisha kuingiliwa kwa umeme (EMI). Kwa maombi ya kweli ya inductor, hizi vigezo vimelea inaweza kuwa muhimu kama inductance.

Maombi

Mfano wa kuchuja ishara. Katika usanidi huu, inductor inazuia sasa AC, wakati kuruhusu sasa DC kupitisha.
Mfano wa kuchuja ishara. Katika usanidi huu, pembejeo za inductor DC sasa, wakati kuruhusu sasa AC.
Nguvu kubwa ya MVAR ya MVAR ya awamu ya tatu ya msingi ya upakiaji katika kituo cha matumizi ya Austria
Mchezaji wa "ferad" wa ferrite, unaozunguka silinda iliyozunguka, inakabiliza kelele za elektroniki kwenye kamba ya nguvu ya kompyuta.

Inductors hutumika sana katika nyaya za analog na usindikaji wa ishara. Maombi hutofautiana na matumizi ya inductors kubwa katika vifaa vya nguvu, ambayo kwa kushirikiana na capacitors ya chujio husababisha maumbo ya mabaki inayojulikana kama humo wa mikono au mabadiliko mengine kutoka kwa pato la moja kwa moja la sasa, kwa inductance ndogo ya nyuzi ya ferrite au torus imewekwa karibu na cable hadi kuzuia kuingiliwa kwa mzunguko wa redio kutolewa chini ya waya. Inductors hutumiwa kama kifaa cha hifadhi ya nishati katika vifaa vingi vinavyotumia nguvu ili kuzalisha DC sasa. Inductor hutoa nishati kwa mzunguko kushika sasa inapita wakati wa "off" vipindi byte.

Inductor iliyounganishwa na capacitor huunda mzunguko uliotengenezwa , ambayo hufanya kama resonator ya kusonga sasa. Mzunguko unaotumiwa hutumiwa sana katika vifaa vya mzunguko wa redio kama vile watumaji wa redio na wapokeaji, kama filters nyepesi za bandpass kuchagua mzunguko mmoja kutoka kwa ishara ya composite, na katika vipengele vya elektroniki vya kuzalisha ishara za sinusoidal.

Inductors mbili (au zaidi) katika ukaribu ambao huunganisha upepo wa magnetic ( inductance ya pamoja ) huunda transformer , ambayo ni sehemu ya msingi ya kila gridi ya umeme ya umeme . Ufanisi wa transformer huweza kupungua kama ongezeko la mzunguko kutokana na mzunguko wa eddy katika nyenzo za msingi na ngozi kwenye windings. Ukubwa wa msingi unaweza kupungua kwa frequencies ya juu. Kwa sababu hii, ndege hutumia sasa 400 badala yake ya kawaida badala ya kawaida ya 50 au 60, kwa kuruhusu kuokoa kubwa kwa uzito kutoka kwa matumizi ya transfoma madogo. [7]

Inductors pia huajiriwa katika mifumo ya maambukizi ya umeme, ambako hutumiwa kupunguza kikomo cha maabara na mikondo ya makosa . Katika uwanja huu, wao hujulikana kama reactors.

Kwa sababu inductors wana madhara ya ngumu (kina chini) ambayo huwafanya wasiwe na tabia nzuri, kwa sababu wanaweza kuenea kuingiliwa kwa umeme (EMI), na zaidi ya yote kwa sababu ya wingi wao unaowazuia kuunganishwa kwenye vipande vya semiconductor, matumizi ya inductors inapungua katika vifaa vya umeme vya kisasa, hasa vifaa vyema vya simulivu. Inductors halisi huzidi kubadilishwa na mzunguko wa kazi kama vile gyrator ambayo inaweza kuunganisha inductance kutumia capacitors.

Ujenzi wa kuingiza

Kiini cha msingi cha ferrite na vilima viwili vya 20mH.

Inductor kawaida ina coil ya kufanya vifaa, kawaida maboksi waya shaba , amefungwa karibu msingi wa plastiki au ferromagnetic (au ferrimagnetic ) nyenzo; mwisho huitwa "msingi wa chuma" inductor. Kwa kuwa inductors nguvu zinahitaji viwango vya juu vya uingizaji, upunguzaji wa juu na pointi za kueneza chini katika vifaa vya msingi sio bora. [8] high upenyezaji ya msingi ferromagnetic kuongezeka shamba magnetic na confines yake kwa karibu na inductor, na hivyo kuongeza inductance. Inductors ya chini ya mzunguko hujengwa kama wasindikaji, na vidonda vya chuma vya umeme vilivyohifadhiwa ili kuzuia maji ya eddy . Ferrites 'Soft' hutumiwa sana kwa cores juu ya mzunguko wa sauti , kwa sababu haipaswi kupoteza nishati kubwa katika masafa ya juu ambayo aloi ya kawaida ya chuma hufanya. Inductors kuja katika maumbo mengi. Wengi hujengwa kama waya ya enamel iliyofunikwa ( waya ya sumaku ) imefungwa karibu na bobbin ya ferrite na waya iliyo wazi nje, wakati wengine hufunga waya kabisa kwa ferrite na hujulikana kama "walinzi". Wataalamu wengine wana msingi wa kurekebisha, ambao huwezesha kubadili inductance. Wataalamu wanaotumiwa kuzuia mzunguko wa juu sana wakati mwingine hufanywa kwa kushikilia nyuzi ya ferrite kwenye waya.

Inductors ndogo zinaweza kuingizwa moja kwa moja kwenye bodi ya mzunguko iliyochapishwa kwa kuweka nje maelezo katika muundo wa ond . Baadhi ya wale wanaotengeneza mipango hutumia msingi wa mpango .

Inductors ndogo ya thamani pia inaweza kujengwa kwenye nyaya zinazounganishwa kwa kutumia michakato sawa ambayo hutumiwa kufanya transistors . Kuunganisha kwa alumini ni kawaida kutumika, kuweka katika muundo wa spiral coil. Hata hivyo, vipimo vidogo vimepunguza inductance, na ni kawaida zaidi kutumia mzunguko unaoitwa " gyrator " ambayo inatumia capacitor na vipengele hai kufanya tabia sawa na inductor.

Aina ya inductor

Kiini cha msingi cha inductor

Anilna tuning coil katika kituo cha redio AM. Inaonyesha ujenzi wa juu wa nguvu za Q : safu moja ya upepo inayogeuka mbali ili kupunguza hasara ya athari za ukaribu , iliyofanywa na zilizopo za fedha za kupoteza hasara ya athari za ngozi , imesaidiwa na vipande vidogo vya kuzuia kupunguza hasara ya dielectric .

Maneno ya msingi ya coil ya hewa inaelezea inductor ambayo haitumii msingi wa magneti uliofanywa na vifaa vya ferromagnetic. Neno hilo linamaanisha coils ya jeraha kwenye plastiki, kauri, au aina nyingine zisizo za magonjwa, na vile vile vina hewa tu ndani ya windings. Vipande vya msingi vya hewa vyenye inductance ya chini kuliko coil ya msingi ya ferromagnetic, lakini hutumiwa mara kwa mara katika masafa ya juu kwa sababu hawana uhuru wa nishati inayoitwa hasara ya msingi inayotokea katika vidonda vya ferromagnetic, ambayo huongezeka kwa mzunguko. Athari ya upande ambayo inaweza kutokea katika coils ya msingi ya hewa ambayo upepo hauingiliwi kwa fomu ni 'microphony': vibration mechanical ya windings inaweza kusababisha tofauti katika inductance.

Muda wa mzunguko wa redio

Ukusanyaji wa wataalamu wa RF, kuonyesha mbinu za kupunguza hasara. Vipande vitatu vya juu na kushoto la ferrite au antenna ya fimbo, [9] [10] [11] [12] chini, na upepo wa kikapu.

Katika masafa ya juu , hasa masafa ya redio (RF), inductors wana upinzani mkubwa na hasara nyingine. Mbali na kusababisha kupoteza kwa nguvu, katika nyaya za resonant hii inaweza kupunguza kipengele cha Q ya mzunguko, kupanua bandwidth . Katika wataalamu wa RF, ambazo ni aina za msingi za hewa, mbinu za ujenzi maalumu hutumiwa kupunguza hasara hizi. Hasara ni kutokana na madhara haya:

  • Athari ya ngozi : upinzani wa waya kwa mzunguko wa juu wa sasa ni wa juu kuliko upinzani wake kwa sasa kwa sababu ya athari ya ngozi . Mzunguko wa mzunguko wa redio hauingii mbali ndani ya mwili wa conductor lakini husafiri pamoja na uso wake. Kwa mfano, saa 6 MHz kina ngozi ya waya ya shaba ni karibu inchi 0.001 (25 μm), zaidi ya sasa iko ndani ya urefu huu wa uso. Kwa hiyo, katika waya imara, sehemu nyingi za msalaba wa waya hazitumiwi kufanya sasa, ambayo iko kwenye sarafu nyembamba juu ya uso. Athari hii huongeza upinzani wa waya katika coil, ambayo inaweza kuwa na upinzani wa juu kwa sababu ya urefu wake na ukubwa mdogo.
  • Athari ya karibu : Athari nyingine sawa ambayo pia huongeza upinzani wa waya kwenye masafa ya juu ni athari ya ukaribu , ambayo hutokea katika waya zinazofanana ambazo zina karibu. Sehemu ya magnetic ya mzunguko wa karibu inasababisha mikondo ya eddy kwenye waya wa coil, ambayo inasababisha sasa katika conductor kuzingatiwa katika mstari nyembamba upande karibu na waya karibu. Kama athari ya ngozi, hii inapunguza sehemu inayofaa ya msalaba wa waya inayoendelea sasa, na kuongeza upinzani wake.
Koli ya juu ya Q Q katika transmitter ya shortwave
(upande wa kushoto) coil ya buibui (kulia) coil Rrite adjustable slug-tuned coil na vikapu basketweave na litz wire
  • Upunguzaji wa dizeli : shamba la umeme la mzunguko wa juu karibu na waendeshaji katika coil ya tank inaweza kusababisha mwendo wa molekuli polar katika vifaa vya kuhami vya karibu, kuharibu nishati kama joto. Hivyo coil zilizotumiwa kwa mzunguko uliotengenezwa mara nyingi hazijeruhiwa kwenye fomu za coil lakini zinasimamishwa kwa hewa, zinaungwa mkono na vipande vya plastiki nyembamba au vipande vya kauri.
  • Capitance ya vimelea : Capitance kati ya waya ya kila mtu ya coil, inayoitwa capacitance ya vimelea , haina kusababisha hasara ya nishati lakini inaweza kubadilisha tabia ya coil. Kila upande wa coil ni kwa uwezo tofauti kidogo, hivyo uwanja wa umeme kati ya jirani huenda kurudi maduka kwenye waya, hivyo coil hufanya kama ina capacitor sambamba na hilo. Kwa mzunguko wa juu wa kutosha uwezo huu unaweza kutafakari na inductance ya coil kuunda mzunguko umewekwa , na kusababisha coil kuwa self-resonant .

Kupunguza capacitance ya vimelea na athari za ukaribu, coil za juu za Q RF hujengwa ili kuepuka kuwa na zamu nyingi ziko karibu pamoja, sawa na nyingine. Vipuri vya RF mara nyingi hupunguzwa safu moja, na zamu zimewekwa mbali. Kupunguza upinzani kutokana na athari ya ngozi, katika inductors ya juu-nguvu kama vile kutumika katika transmitters windings wakati mwingine hutengenezwa kwa mstari wa chuma au tubing ambayo ina eneo kubwa, na uso ni fedha-plated.

  • Vipande vya kikapu ya kikapu : Ili kupunguza athari za ukaribu na capacitance ya vimelea, coil nyingi za RF zinajeruhiwa katika mwelekeo ambao zamu za mfululizo hazifananishi lakini hupigwa kwa pembe; hizi mara nyingi huitwa nyani za nyuki au vikapu vya kikapu . Hizi mara kwa mara hujeruhiwa kwenye usaidizi wa kuhami wima na dola au mipako, na kuunganisha waya na kuingia kwa njia ya kupunguka.
  • Vipande vya buibui : Mbinu nyingine ya ujenzi na faida sawa ni coils ya gorofa.Hizi mara nyingi hujeruhiwa kwenye msaada wa gorofa kuhami na msemaji wa radial au mipaka, na waya kuunganisha ndani na nje kwa njia ya kuingia; haya huitwa coils ya buibui . Fomu hiyo ina idadi isiyo ya kawaida ya mipaka, hivyo zamu mfululizo wa uongo juu ya pande tofauti ya fomu, kuongezeka kwa kujitenga.
  • Waya wa Litz : Ili kupunguza hasara ya athari za ngozi, baadhi ya coil hujeruhiwa na aina maalum ya waya ya frequency ya redio inayoitwa litz wire . Badala ya conductor moja imara, waya ya litz ina idadi ya waya ndogo ndogo ambayo hubeba sasa. Tofauti na waya wa kawaida uliozingirwa , vipande vilivyowekwa mabokoni kutoka kwa kila mmoja, ili kuzuia athari za ngozi kutoka kwa kulazimisha sasa hadi kwenye uso, na hupigwa au kuunganishwa pamoja. Mchoro unaozunguka huhakikisha kwamba kila waya wa waya hutumia kiasi sawa cha urefu wake nje ya kifungu cha waya, hivyo athari ya ngozi hugawanya sasa sawa kati ya vipande, na kusababisha eneo kubwa la uendeshaji wa sehemu ya msalaba kuliko waya sawa.

Muda wa msingi wa Ferromagnetic

Aina mbalimbali za inductors na transfoma wa msingi wa ferrite

Wataalamu wa chuma-msingi au chuma-msingi hutumia msingi wa magneti uliofanywa kwa vifaa vya ferromagnetic au ferrimagnetic kama vile chuma au ferrite kuongeza inductance. Msingi wa magnetic unaweza kuongeza inductance ya coil kwa sababu ya elfu kadhaa, kwa kuongeza shamba magnetic kutokana na uwezo wake juu magnetic . Hata hivyo mali ya magnetic ya vifaa vya msingi husababisha madhara kadhaa ambayo yanabadili tabia ya inductor na inahitaji ujenzi maalum:

  • Kupoteza kwa msingi : Sasa wakati unaofautiana katika inductor ya ferromagnetic, ambayo husababisha shamba tofauti ya magnetic katika msingi wake, husababisha hasara za nishati katika nyenzo za msingi ambazo zinasambazwa kama joto, kwa sababu ya michakato miwili:
    • Maji ya Eddy : Kutoka sheria ya Faraday ya induction , shamba kubadilisha magnetic inaweza kushawishi mizigo ya kuzunguka ya umeme sasa katika msingi conductive chuma. Nishati katika mikondo hii imepasuka kama joto katika upinzani wa vifaa vya msingi. Kiasi cha nishati waliopotea huongezeka na eneo ndani ya kitanzi cha sasa.
    • Hysteresis : Kubadilisha au kugeuza uwanja wa magnetic katika msingi pia husababisha hasara kutokana na mwendo wa madogo madogo magnetic ni linajumuisha. Hasara ya nishati inalingana na eneo la kitanzi cha hysteresis katika grafu ya BH ya vifaa vya msingi. Vifaa vyenye ukatili mdogo vinapunguza nyepesi za hysteresis na hasara za chini za hysteresis.
Kwa mchakato huu wote, hasara ya nishati kwa kila mzunguko wa sasa ya mbadala ni mara kwa mara, hivyo hasara ya msingi inakua linearly na mzunguko . Online calculators loss calculators [13] zinapatikana kwa kuhesabu hasara ya nishati. Kutumia pembejeo kama vile voltage ya pembejeo, voltage ya pato, pato la sasa, frequency, joto la kawaida, na inductance calculators hizi zinaweza kutabiri hasara za msingi wa inductors na AC / DC kulingana na hali ya uendeshaji ya mzunguko unatumika. [14]
  • Unlinearity: Kama sasa kwa njia ya coil ya msingi ya ferromagnetic ni juu ya kutosha kwamba msingi magnetic hujaa , inductance haitabaki daima lakini itabadilika na sasa kwa njia ya kifaa. Hii inaitwa nonlinearity na matokeo ya kuvuruga ishara. Kwa mfano, ishara za sauti zinaweza kuvumilia upotofu wa intermodulation katika inductors iliyojaa. Ili kuzuia hili, katika mzunguko wa kawaida sasa kwa njia ya msingi wa inductors ya msingi lazima iwe mdogo chini ya kiwango cha kueneza. Vipuri vingine vya laminated na pengo nyembamba ya hewa ndani yao kwa lengo hili, na vidonda vya chuma vya poda vina pengo la hewa la kusambazwa. Hii inaruhusu viwango vya juu vya upepo wa magnetic na hivyo mikondo ya juu kwa njia ya inductor kabla ya kujaza. [15]

Muhtasari wa msingi wa inductor

Laminated chuma msingi ballast inductor kwa taa ya chuma halide

Inductors ya chini-frequency mara nyingi hufanywa na cores laminated ili kuzuia curly eddy, kwa kutumia ujenzi sawa na wasindikaji . Msingi hutengenezwa kwa magunia ya karatasi nyembamba za chuma au laminations inayoelekezwa sambamba na shamba, na mipako ya kuhami juu ya uso. Insulation huzuia mizunguko ya eddy kati ya karatasi, hivyo mikondo yoyote iliyobaki lazima iwe ndani ya sehemu ya msalaba ya laminations ya mtu binafsi, kupunguza eneo la kitanzi na hivyo kupunguza hasara za nishati sana. Uchimbaji hufanywa kwa chuma cha silicon ya chini ya nguvu , ili kupunguza hasara za hysteresis.

Ferrite-msingi inductor

Kwa frequencies ya juu, inductors hufanywa na cores ya ferrite . Ferrite ni nyenzo za ferrimagnetic za kauri ambazo hazipatikani , hivyo mzunguko wa eddy hauwezi kuingia ndani yake. Uundaji wa ferrite ni xxFe 2 O 4 ambapo xx inawakilisha metali mbalimbali. Kwa vidonda vyenye vidonda vyenyekevu vinavyotumiwa, vilivyo na ugumu wa chini na hivyo hasara ya chini ya hysteresis . Nyenzo nyingine sawa ni chuma cha poda iliyoimarishwa na binder.

Toriidal msingi inductor

Inductor Toroidal katika ugavi wa router ya wireless

Katika jeraha la kuingilia kwa msingi wa msingi wa fimbo, mstari wa magnetic uwanja unaojitokeza kutoka mwisho mmoja wa msingi lazima uingie hewa ili uingie tena msingi kwa upande mwingine. Hii inapunguza shamba, kwa sababu njia kubwa ya upepo wa magnetic iko katika hewa badala ya vifaa vyenye msingi vya upimaji . Uwanja wa magnetic juu na inductance unaweza kupatikana kwa kuunda msingi katika mzunguko wa magnetic imefungwa. Mstari wa magnetic shamba hufunga mizigo iliyofungwa ndani ya msingi bila kuacha vifaa vya msingi. Sura mara nyingi hutumiwa ni msingi wa ferrite ya toroidal au ya shaba. Kwa sababu ya ulinganifu wao, vidonda vya toroidal huruhusu kiwango cha chini cha upepo wa magnetic kuepuka nje ya msingi (inayoitwa kuvuja kwa mafuriko ), hivyo hupunguza kuingiliwa kwa umeme kwa kawaida kuliko maumbo mengine. Coils ya msingi ya toroidal hutengenezwa kwa vifaa mbalimbali, hasa ferrite, chuma cha unga na laminated cores. [16]

Choke

Redio la MF au HF linakataza sehemu ya kumi ya ampere, na VHF ya nyuzi ya ferrite ikimchea kwa amperes kadhaa.

Choke imeundwa mahsusi kwa kuzuia mzunguko wa sasa wa mzunguko wa juu (AC) katika mzunguko wa umeme, huku kuruhusu mzunguko wa chini au DC sasa kupita. Kwa kawaida huwa na coil ya waya ya maboksi mara nyingi hujeruhiwa kwenye msingi wa magnetic , ingawa baadhi yanajumuisha "bamba" yenye mchango wa vifaa vya ferrite vilivyowekwa kwenye waya. Kama inductors mwingine, kwama kooni kupinga mabadiliko ya kupitishwa kwa sasa kupitia kwao, na hivyo kubadilisha mikondo ya juu frequency , ambayo kubadili mwelekeo kwa haraka, ni upinzani zaidi ya mikondo ya mzunguko wa chini; impedance ya kucheja huongezeka kwa mzunguko. Upinzani wake wa chini wa umeme inaruhusu AC na DC kupitisha kwa kupoteza nguvu kidogo, lakini inaweza kupunguza kiwango cha AC kupita kwa njia hiyo kwa sababu ya kuguswa kwake.

Kutofautiana inductor

(kushoto) Kuingiza na slug iliyofungwa iliyoonekana (hapo juu) inayoweza kugeuka ili kuiingiza ndani au nje ya coil. 4.2 cm juu. (kulia) Mzunguko unaotumiwa katika redio za redio katika miaka ya 1920
A "roller coil", kinachoweza kubadilishwa hewa-msingi RF inductor kutumika katika mzunguko iliyopangwa ya watumaji wa redio. Mojawapo ya mawasiliano kwenye coil hufanywa na gurudumu ndogo ndogo, ambayo hupanda waya. Kugeuka shimoni huzunguka coil, kusonga gurudumu ya kuwasiliana juu au chini ya coil, kuruhusu zaidi au machache zamu ya coil katika mzunguko, kubadili inductance.

Pengine aina ya kawaida ya inductor ya kutofautiana leo ni moja yenye msingi wa msingi wa ferrite ya magnetic, ambayo inaweza kupunguka au kuvuta ndani au nje ya coil. Kusonga msingi zaidi ndani ya coil huongeza upungufu , kuongeza shamba la magnetic na inductance. Wataalamu wengi wanaotumiwa katika maombi ya redio (kwa kawaida chini ya 100 MHz) hutumia vidhibiti vinavyoweza kubadilishwa ili kuwapiga wahusika kama vile thamani yao ya taka, kwa kuwa michakato ya utengenezaji ina uvumilivu fulani (usio sahihi). Wakati mwingine vile ngozi za mzunguko zaidi ya 100 MHz zinafanywa kutoka vifaa visivyo vya uendeshaji visivyo na magnetic kama vile aluminium. [17] Wao hupunguza inductance kwa sababu uwanja wa magnetic lazima uwapindue.

Inductors ya msingi ya hewa inaweza kutumia mawasiliano ya sliding au bomba nyingi ili kuongeza au kupungua idadi ya zamu ni pamoja na katika mzunguko, kubadilisha inductance. Aina ambayo imetumika sana katika siku za nyuma lakini kwa kiasi kikubwa haiwezi leo ina mawasiliano ya spring ambayo yanaweza kupanua kwenye uso usio wazi wa windings. Hasara ya aina hii ni kuwa mara nyingi mawasiliano huwa mfupi-circuits moja au zaidi zinageuka. Hizi zinageuka kitendo kama upepo wa sekunde-moja uliozunguka kwa kasi ya kubadilisha; Maji makubwa yaliyotokana nao yanasababisha kupoteza nguvu.

Aina ya inductor ya msingi ya hewa inayoendelea ni tofauti . Hii ina makundi mawili yenye idadi sawa ya zamu iliyounganishwa katika mfululizo, moja ndani ya nyingine. Coil ya ndani imewekwa kwenye shimoni ili mhimili wake ugeuzwe kwa heshima na coil ya nje. Wakati safu mbili za coils zikiwa za kamba, na mashamba ya magneti yanayoelekea katika mwelekeo huo, mashamba yanaongeza na inductance ni kiwango cha juu. Wakati coil ya ndani imegeuka hivyo mhimili wake iko kwenye pembe na nje, inductance ya pamoja kati yao ni ndogo hivyo inductance jumla ni chini. Wakati coil ya ndani imegeuka 180 ° hivyo coils ni collinear na mashamba yao magnetic kupinga, mashamba mawili kufuta kila mmoja na inductance ni ndogo sana. Aina hii ina faida ambayo inaendelea kutofautiana kwa njia mbalimbali. Inatumika katika tuners za antenna na mzunguko unaofanana na mechi za wasambazaji wa mzunguko wa chini kwenye antenna zao.

Njia nyingine ya kudhibiti inductance bila sehemu yoyote ya kusonga inahitaji nyongeza ya ziada ya sasa ya sasa ya DC ambayo inatawala upungufu wa vifaa vya msingi vya urahisi saturable. Angalia Magnetic amplifier .

Nadharia ya mzunguko

Athari ya inductor katika mzunguko ni kupinga mabadiliko katika sasa kwa njia yake kwa kuendeleza voltage ndani yake sawia na kiwango cha mabadiliko ya sasa. Inductor bora haiwezi kutoa upinzani kwa sasa ya moja kwa moja ya moja kwa moja ; Hata hivyo, inductors superconducting tu na kweli sifuri umeme upinzani .

Uhusiano kati ya voltage ya muda tofauti v ( t ) kote inductor na inductance L na sasa-tofauti sasa i ( t ) kupita kupitia ni ilivyoelezwa na tofauti equation :

Wakati kuna sasa mbadala ya sinusoidal (AC) kwa njia ya inductor, voltage sinusoidal induced. Ukubwa wa voltage ni sawa na bidhaa ya amplitude ( I P ) ya sasa na frequency ( f ) ya sasa.

Katika hali hii, awamu ya lags ya sasa ya voltage na π / 2 (90 °). Kwa sinusoids, kama voltage inductor inakwenda thamani yake ya juu, sasa inaendelea sifuri, na kama voltage katika inductor inakwenda sifuri, sasa kwa njia yake inakwenda thamani yake ya juu.

Ikiwa inductor imeshikamana na chanzo cha moja kwa moja na thamani mimi kupitia upinzani wa R , na kisha chanzo cha sasa ni chache-mzunguko, uhusiano wa kutofautiana hapo juu unaonyesha kwamba sasa kwa njia ya inductor itafungua kwa uharibifu wa ufafanuzi :

Reactance

Uwiano wa voltage ya kilele hadi sasa ya kilele katika inductor inayotokana na chanzo cha sinusoidal inaitwa reactance na inaashiria X L. Msajili ni kutofautisha ufumbuzi wa uingilizaji kutokana na ufanisi wa uwezo kutokana na uwezo .

Hivyo,

Reactance ni kipimo katika vitengo sawa kama upinzani (ohms) lakini si kweli upinzani. Kinga itapunguza nishati kama joto wakati sasa inapita. Hii haina kutokea kwa inductor bora ya kinadharia; badala, nguvu zinahifadhiwa katika uwanja wa magnetic kama sasa hujenga na baadaye kurudi kwenye mzunguko kama iko sasa. Reactance ya kutosha ni tegemezi kubwa ya mzunguko. Wakati wa mzunguko wa chini hujitokeza, na kwa sasa ya kutosha (mzunguko wa sifuri) tabia ya inductor kama mzunguko mfupi. Kwa kuongezeka kwa mzunguko, kwa upande mwingine, kuongezeka kwa hali ya kujibu na kwa mzunguko wa kutosha juu ya njia za inductor mzunguko wazi.

Uchambuzi wa mzunguko wa Laplace (s-domain)

Wakati wa kutumia Laplace kubadilisha katika uchambuzi wa mzunguko, Impedans ya inductor bora bila ya sasa ya awali ni kuwakilishwa katika s uwanja na:

wapi

ni inductance, na
ni mzunguko mgumu.

Ikiwa inductor ina sasa ya sasa, inaweza kuwakilishwa na:

  • akiongeza chanzo cha voltage katika mfululizo na inductor, akiwa na thamani:

wapi

ni inductance, na
ni ya sasa ya sasa katika inductor.

( Angalia kuwa chanzo hicho kinapaswa kuwa na polarity inayohusiana na sasa ya awali )

  • au kwa kuongeza chanzo cha sasa kwa sambamba na inductor, kuwa na thamani:

wapi

ni ya sasa ya sasa katika inductor.
ni mzunguko mgumu.

Mtandao wa mitandao

Wafanyabiashara katika usanidi wa sambamba kila mmoja wana tofauti tofauti ya uwezo (voltage). Ili kupata inductance sawa sawa ( L eq ):

Mchoro wa waingizaji kadhaa, upande kwa upande, wote huongoza kila mmoja kushikamana na waya sawa

Sasa kwa njia ya inductors katika mfululizo hukaa sawa, lakini voltage katika kila inductor inaweza kuwa tofauti. Jumla ya tofauti za uwezo (voltage) ni sawa na jumla ya voltage. Ili kupata inductance yao yote:

Mchoro wa wadudu kadhaa, kushikamana mwisho hadi mwisho, kwa kiasi sawa cha sasa kinachopita kila mmoja

Mahusiano haya rahisi yanaaminika tu ikiwa hakuna kuunganisha kwa pamoja kati ya maeneo ya magnetic kati ya inductors binafsi.

Nishati iliyohifadhiwa

Kukipoteza hasara, nishati ( iliyohesabiwa katika joules , katika SI ) iliyohifadhiwa na inductor ni sawa na kiasi cha kazi inahitajika ili kuanzisha sasa kwa njia ya inductor, na hivyo shamba magnetic. Hii inatolewa na:

ambapo L ni inductance na mimi ni sasa kwa njia ya inductor.

Uhusiano huu ni halali tu kwa mikoa ya mstari (yasiyo ya kujazwa) ya uhusiano wa magnetic flux na uhusiano wa sasa. Kwa ujumla kama mtu anaamua kupata nishati iliyohifadhiwa katika inductor ya LTI ambayo ina sasa ya awali kwa muda fulani kati ya na wanaweza kutumia hii:

Q sababu

Inductor bora haitakuwa na upinzani au hasara za nishati. Hata hivyo, inductors halisi wana upinzani dhidi ya waya wa waya wanaofanya coils. Kwa kuwa upinzani wa vilima huonekana kama upinzani katika mfululizo na inductor, mara nyingi huitwa upinzani wa mfululizo . Upinzani wa mfululizo wa inductor hubadilisha umeme sasa kwa njia ya coils kwenye joto, na hivyo kusababisha hasara ya ubora wa kuingiza. Sababu ya ubora (au Q ) ya inductor ni uwiano wa reactance yake inductive kwa upinzani wake katika mzunguko fulani, na ni kipimo cha ufanisi wake. Kiwango cha juu cha Q cha inductor, karibu inakaribia tabia ya bora, kupoteza, inductor. Inductors za Q hutumiwa na capacitors kufanya mizunguko ya reonant katika wahamishaji wa redio na wapokeaji. Juu Q yaani, nyembamba Bandwidth ya mzunguko resonant.

Kipengele cha Q cha inductor kinaweza kupatikana kwa njia yafuatayo, ambapo L ni inductance, R ni upinzani wa mfululizo sawa wa inductor, ω ni mzunguko wa uendeshaji wa radian, na bidhaa ωL ni ufanisi wa kuvutia:

Ona kwamba Q huongezeka kwa uwiano na mzunguko ikiwa L na R huendelea. Ingawa wao ni mara kwa mara katika frequencies chini, vigezo hutofautiana na mzunguko. Kwa mfano, athari ya ngozi , athari ya ukaribu , na hasara ya msingi huongeza R na mzunguko; capacitance ya upepo na tofauti katika upunguzaji na mzunguko huathiri L.

Kwa usawa, kwa viwango vya chini na ndani ya mipaka, kuongezeka kwa idadi ya zamu N inaboresha Q kwa sababu L inatofautiana kama N 2 wakati R inatofautiana kwa uwiano na N. Vilevile, kuongezeka kwa radius r ya inductor inaboresha Q kwa sababu L inatofautiana kama R 2 wakati R inatofautiana kwa uwiano na r . Kwa hivyo, high inhibtors ya msingi ya hewa ya Q ina mara nyingi na zamu nyingi. Mifano zote mbili zinadhani upeo wa waya unakuwa sawa, hivyo mifano miwili inatumia waya zaidi (shaba). Ikiwa wingi wa waya unafanyika mara kwa mara, basi hakutakuwa na faida kwa kuongeza idadi ya zamu au radius ya zamu kwa sababu waya ingekuwa kuwa nyepesi kwa kiasi kikubwa.

Kutumia msingi mkuu wa uharibifu wa ferromagnetic unaweza kuongeza ongezeko la thamani kwa kiasi sawa cha shaba, hivyo msingi unaweza pia kuongeza Q. Cores hata hivyo kuanzisha hasara zinazoongezeka kwa mzunguko. Vifaa vya msingi huchaguliwa kwa matokeo bora kwa bendi ya mzunguko. Katika VHF au frequencies juu ya msingi wa hewa ni uwezekano wa kutumika.

Inductors jeraha kuzunguka msingi wa ferromagnetic inaweza kujaza katika mikondo ya juu, na kusababisha kupungua kwa kasi katika inductance (na Q). Jambo hili linaweza kuepukwa kwa kutumia inductor ya msingi ya hewa (kimwili zaidi). Kiini chenye hewa kizuri cha ndani kinaweza kuwa na Q ya mia kadhaa.

Mbinu za uendeshaji

Jedwali hapa chini hutafanua kanuni za kawaida za kawaida kwa kuhesabu inductance takriban ya ujenzi kadhaa inductor.

Ujenzi Mfumo Vidokezo
Coil hewa-msingi coil [18]
  • L = inductance katika henries (H)
  • μ 0 = upungufu wa nafasi ya bure = 4 × 10 -7 H / m
  • K = mgawo wa Nagaoka [18]
  • N = idadi ya zamu
  • A = eneo la msalaba wa coil katika mita za mraba (m 2 )
  • l = urefu wa coil katika mita (m)
Hesabu halisi ya K ni ngumu. K ni takribani 1 kwa coil ambayo ni muda mrefu zaidi kuliko umbo lake na imetumia jeraha kwa kutumia waya ndogo ya kupima (ili iwe karibu na karatasi ya sasa). [19]
Sawa ya conductor waya [20]
  • L = inductance
  • L = urefu wa silinda
  • c = radius silinda
  • μ 0 = upungufu wa nafasi ya bure = 4 × 10 -7 H / m
  • μ = upungufu wa conductor
  • ρ = resistivity
  • ω = kiwango cha awamu
Hasa kama ω = 0 au ω = ∞
(wakati d ² f »1 mm² MHz)
(wakati d ² f «1 mm² MHz)
  • L = inductance (nH) [21] [22]
  • l = urefu wa conductor (mm)
  • d = kipenyo cha conductor (mm)
  • f = frequency

  • Cu au Al (yaani, upungufu wa jamaa ni moja)
  • l > 100 d [23]
Coil ya hewa-msingi ya coil cylindrical [24]
  • L = inductance (μH)
  • r = radius ya nje ya coil (in)
  • l = urefu wa coil (ndani)
  • N = idadi ya zamu
Colay hewa-msingi coil nyingi [25]
  • L = inductance (μH)
  • r = maana ya radi ya coil (in)
  • l = urefu wa mwili wa upoli wa coil (in)
  • N = idadi ya zamu
  • d = kina cha coil (radius ya nje minus radius ndani) (in)
Coil ya hewa ya msingi ya coil [26] [27]
  • L = inductance (μH)
  • r = mean radius ya coil (cm)
  • N = idadi ya zamu
  • d = kina cha coil (radius nje nje ya radius ndani) (cm)
  • L = inductance (μH)
  • r = maana ya radi ya coil (in)
  • N = idadi ya zamu
  • d = kina cha coil (radius ya nje minus radius ndani) (in)
sahihi kwa ndani ya asilimia 5 kwa d = 0.2 r . [28]
Msingi wa Toroidal (sehemu ya mviringo) [29]
  • L = inductance (μH)
  • d = kipenyo cha coil vilima (in)
  • N = idadi ya zamu
  • D = 2 * radius ya mapinduzi (in)
  • L = inductance (μH)
  • d = kipenyo cha coil vilima (in)
  • N = idadi ya zamu
  • D = 2 * radius ya mapinduzi (in)
takriban wakati d <0.1 D
Msingi wa Toroidal (sehemu ya msalaba mstatili) [28]
  • L = inductance (μH)
  • d 1 = ndani ya kipenyo cha toroid (in)
  • d 2 = kipenyo nje cha toroid (in)
  • N = idadi ya zamu
  • h = urefu wa toridi (in)

Angalia pia

  • Msimamizi
  • E-mfululizo wa nambari zilizopendekezwa
  • Gyrator - kipengele cha mtandao ambacho kinaweza kuiga inductor
  • Kuingiza coil
  • Kuvuta kuingiza
  • Kitanzi cha kuingiza
  • Mzunguko wa RL
  • Mzunguko wa RLC
  • Nguvu ya magnetomotive
  • Reactance (umeme) - upinzani dhidi ya mabadiliko ya sasa umeme au voltage
  • Reactor saturable - aina ya inductor adjustable
  • Solenoid

Marejeleo

  1. ^ Alexander, Charles; Sadiku, Matthew. Fundamentals of Electric Circuits (3 ed.). McGraw-Hill. p. 211.
  2. ^ Singh, Yaduvir (2011). Electro Magnetic Field Theory . Pearson Education India. p. 65. ISBN 8131760618 .
  3. ^ Wadhwa, C. L. (2005). Electrical Power Systems . New Age International. p. 18. ISBN 8122417221 .
  4. ^ Pelcovits, Robert A.; Josh Farkas (2007). Barron's AP Physics C . Barron's Educational Series. p. 646. ISBN 0764137107 .
  5. ^ a b c Purcell, Edward M.; David J. Morin (2013). Electricity and Magnetism . Cambridge Univ. Press. p. 364. ISBN 1107014026 .
  6. ^ Shamos, Morris H. (2012-10-16). Great Experiments in Physics: Firsthand Accounts from Galileo to Einstein . Courier Corporation. ISBN 9780486139623 .
  7. ^ "Aircraft electrical systems" . Wonderquest.com . Retrieved 2010-09-24 .
  8. ^ Dull, Bill. "What to Consider When Constructing Power Inductors" . Retrieved 2017-08-15 .
  9. ^ "An Unassuming Antenna - The Ferrite Loopstick" . Radio Time Traveller. January 23, 2011 . Retrieved March 5, 2014 .
  10. ^ Frost, Phil (December 23, 2013). "What's an appropriate core material for a loopstick antenna?" . Amateur Radio beta . Stack Exchange, Inc . Retrieved March 5, 2014 .
  11. ^ Poisel, Richard (2011). Antenna Systems and Electronic Warfare Applications . Artech House. p. 280. ISBN 1608074846 .
  12. ^ Yadava, R. L. (2011). Antenna and Wave Propagation . PHI Learning Pvt. Ltd. p. 261. ISBN 8120342917 .
  13. ^ Vishay. "Products - Inductors - IHLP inductor loss calculator tool landing page" . Vishay . Retrieved 2010-09-24 .
  14. ^ View: Everyone Only Notes. "IHLP inductor loss calculator tool" . element14 . Retrieved 2010-09-24 .
  15. ^ "Inductors 101" (PDF) . vishay . Retrieved 2010-09-24 .
  16. ^ "Inductor and Magnetic Product Terminology" (PDF) . Vishay Dale . Retrieved 2012-09-24 .
  17. ^ http://www.coilcraft.com/pdfs/uni5.pdf Coilcraft catalog page with aluminum cores. Accessed 10 July 2015.
  18. ^ a b Nagaoka, Hantaro (1909-05-06). "The Inductance Coefficients of Solenoids" (PDF) . 27 . Journal of the College of Science, Imperial University, Tokyo, Japan: 18 . Retrieved 2011-11-10 .
  19. ^ Kenneth L. Kaiser, Electromagnetic Compatibility Handbook , p. 30.64, CRC Press, 2004 ISBN 0849320879 .
  20. ^ Rosa, Edward B. (1908). "The Self and Mutual Inductances of Linear Conductors" (PDF) . Bulletin of the Bureau of Standards . 4 (2): 301–344. doi : 10.6028/bulletin.088
  21. ^ Rosa 1908 , equation (11a), subst. radius ρ = d/2 and cgs units
  22. ^ Terman 1943 , pp. 48–49, convert to natural logarithms and inches to mm.
  23. ^ Terman (1943 , p. 48) states for l < 100 d , include d /2 l within the parentheses.
  24. ^ ARRL Handbook, 66th Ed. American Radio Relay League (1989).
  25. ^ Wheeler, H.A. (October 1928). "Simple Inductance Formulas for Radio Coils" . Proceedings of the Institute of Radio Engineers . 16 (10): 1398 . Retrieved 22 June 2015 .
  26. ^ For the second formula, Terman 1943 , p. 58 which cites to Wheeler 1928 .
  27. ^ "A Magnetic Elevator for Neutral Atoms into a 2D State-dependent Optical Lattice Experiment" . Uni-Bonn . Retrieved 2017-08-15 .
  28. ^ a b Terman 1943 , p. 58
  29. ^ Terman 1943 , p. 57

Kusoma zaidi

  • Terman, Frederick (1943). "Radio Engineers' Handbook". McGraw-Hill
  • Wheeler, H. A. (October 1928). "Simple Inductance Formulae for Radio Coils". Proc. IRE . 16 (10): 1398. doi : 10.1109/JRPROC.1928.221309

Viungo vya nje

General