Co rozumíte slovem „naviják“? No. tohle je pravděpodobně nějaký „fík“, na kterém jsou nitě, vlasec, lano, cokoliv! Cívka induktoru je úplně to samé, ale místo nitě, vlasce nebo čehokoli jiného je tam navinutý obyčejný měděný drát v izolaci.
Izolace může být vyrobena z bezbarvého laku, izolace z PVC nebo dokonce z tkaniny. Trik je v tom, že i když jsou dráty v induktoru velmi blízko u sebe, stále jsou navzájem izolované. Pokud cívky cívky navíjíte vlastníma rukama, v žádném případě ani neuvažujte o použití obyčejného holého měděného drátu!
Obsah
- Indukčnost
- Samoindukce
- Typy induktorů
- Plyn
- Co ovlivňuje indukčnost?
- Označení na schématech
- Sériové a paralelní zapojení tlumivek
- Shrnutí
Indukčnost
Každý induktor má indukčnost. Indukčnost cívky se měří v Henry (Gn), označeno písmenem L a měří se pomocí LC metru.
Co je indukčnost? Pokud drátem prochází elektrický proud, vytvoří kolem sebe magnetické pole:
Můj osobní výběr DIY pájecích sad z Aliexpress pro pájení od jednoduchých za 153 až 2500 rublů. Dceři je 5 let – potřebuje si zvyknout na páječku))) – ať se na to zatím alespoň podívá – běžte se podívat, jedna LED kostka stojí hodně
B — magnetické pole, Wb
Vezmeme tento drát a stočíme ho do spirály a na jeho konce přivedeme napětí
A dostaneme tento obrázek s magnetickými siločárami:
Zhruba řečeno, čím více magnetických siločar protíná oblast tohoto solenoidu, v našem případě oblast válce, tím větší bude magnetický tok (F). Protože cívkou protéká elektrický proud, znamená to, že jí prochází proud o intenzitě proudu (I) a koeficient mezi magnetickým tokem a proudovou silou se nazývá indukčnost a vypočítá se podle vzorce:
Z vědeckého hlediska je indukčnost schopnost odebírat energii ze zdroje elektrického proudu a ukládat ji ve formě magnetického pole. Zvyšuje-li se proud v cívce, magnetické pole kolem cívky se rozšiřuje, a pokud proud klesá, magnetické pole se smršťuje.
Samoindukce
Induktor má také velmi zajímavou vlastnost. Když je na cívku přivedeno konstantní napětí, objeví se v cívce na krátkou dobu opačné napětí.
Toto opačné napětí se nazývá Samoindukované emf. Toto EMF závisí na hodnotě indukčnosti cívky. Proto v okamžiku přivedení napětí na cívku proud postupně mění svou hodnotu z 0 na určitou hodnotu během zlomku sekundy, protože napětí v okamžiku přivedení elektrického proudu také mění svou hodnotu z nula na ustálenou hodnotu. Podle Ohmova zákona:
I – síla proudu v cívce, A
U — napětí v cívce, V
R — odpor cívky, Ohm
Jak vidíme ze vzorce, napětí se mění z nuly na napětí přiváděné do cívky, proto se i proud změní z nuly na nějakou hodnotu. Odpor cívky pro DC je také konstantní.
A druhý jev v induktoru je ten, že pokud otevřeme obvod mezi induktorem a zdrojem proudu, pak se naše samoindukční emf přičte k napětí, které jsme již přivedli na cívku.
To znamená, že jakmile přerušíme obvod, napětí na cívce v tu chvíli může být mnohonásobně větší, než bylo před přerušením obvodu, a síla proudu v obvodu cívky tiše klesne, protože samoindukce emf bude udržovat klesající napětí.
Udělejme první závěry o činnosti induktoru, když je do něj dodáván stejnosměrný proud. Když je do cívky přiváděn elektrický proud, bude proudová síla postupně narůstat, a když je elektrický proud z cívky odstraněn, proudová síla plynule klesá na nulu. Stručně řečeno, proudová síla v cívce se nemůže okamžitě změnit.
Typy induktorů
Induktory se dělí hlavně do dvou tříd: s magnetickým a nemagnetickým jádrem. Níže na fotce je cívka s nemagnetickým jádrem.
Ale kde je její jádro? Vzduch je nemagnetické jádro :-). Takové cívky lze také navinout na nějakou válcovou papírovou trubici. Indukční cívky s nemagnetickým jádrem se používají, když indukčnost nepřesahuje 5 milihenry.
A zde jsou induktory s jádrem:
Používají se hlavně jádra z feritových a železných plátů. Jádra výrazně zvyšují indukčnost cívek. Jádra ve formě prstence (toroidní) umožňují získat vyšší indukčnost než jen jádra válce.
Pro cívky se střední indukčností se používají feritová jádra:
Cívky s velkou indukčností jsou vyrobeny jako transformátor s železným jádrem, ale s jedním vinutím, na rozdíl od transformátoru.
Plyn
Existuje také speciální typ induktoru. Jedná se o tzv tlumivky. Induktor je induktor, jehož úkolem je vytvořit v obvodu vysoký odpor proti střídavému proudu, aby se potlačily vysokofrekvenční proudy.
Stejnosměrný proud prochází induktorem bez problémů. Proč se tak děje, si můžete přečíst v tomto článku. Typicky jsou tlumivky zapojeny v napájecích obvodech zesilovacích zařízení. Tlumivky jsou určeny k ochraně napájecích zdrojů před vysokofrekvenčními signály (RF signály). Při nízkých frekvencích (LF) se používají ve filtrech napájecích zdrojů a obvykle mají kovová nebo feritová jádra. Níže na fotografii jsou výkonové tlumivky:
Existuje ještě další speciální typ tlumivek – tento dvojitý plyn. Skládá se ze dvou protilehlých induktorů. Díky protivinutí a vzájemné indukci je efektivnější. Dvojité tlumivky jsou široce používány jako vstupní filtry pro napájecí zdroje a také v audio technice.
Co ovlivňuje indukčnost?
Na jakých faktorech závisí indukčnost cívky? Udělejme nějaké experimenty. Navinul jsem cívku s nemagnetickým jádrem. Jeho indukčnost je tak malá, že mi LC metr ukazuje nulu.
Má feritové jádro
Cívku začínám zasouvat do jádra až po samý okraj
LC metr ukazuje 21 mikrohenry.
Cívku vložím do středu feritu
35 mikrohenry. Už lepší.
Pokračuji v vkládání cívky na pravý okraj feritu
20 mikrohenry. uzavíráme Největší indukčnost na válcovém feritu se vyskytuje v jeho středu. Pokud tedy navíjíte na válec, snažte se navíjet uprostřed feritu. Tato vlastnost se používá k hladké změně indukčnosti v proměnných induktorech:
2 – to jsou otáčky cívky
3 – jádro, které má nahoře drážku pro malý šroubovák. Zašroubováním nebo vyšroubováním jádra tím změníme indukčnost cívky.
Pojďme experimentovat dále. Zkusme stlačit a uvolnit závity cívky. Nejprve jej vložte doprostřed a začněte stlačovat cívky
Indukčnost se stala téměř 50 mikrohenry!
Zkusme narovnat zatáčky po celém feritu
13 mikrohenry. Došli jsme k závěru: Pro maximální indukčnost musí být cívka navinuta „otočením k otočení“.
Zmenšíme otáčky cívky na polovinu. Bylo 24 oběžných drah, nyní je jich 12.
Velmi nízká indukčnost. Snížil jsem počet závitů 2krát, indukčnost se snížila 10krát. Závěr: čím nižší je počet závitů, tím nižší je indukčnost a naopak. Indukčnost se nemění lineárně napříč závity.
Pojďme experimentovat s feritovým kroužkem.
Posuneme závity cívky směrem od sebe
Hmm, také 15 mikrohenry. Došli jsme k závěru: Vzdálenost od zatáčky k zatáčce nehraje u toroidního induktoru žádnou roli.
Udělejme více zatáček. Byly 3 otáčky, nyní je jich 9.
Páni! Zvýšil se počet závitů 3krát a indukčnost se zvýšila 12krát! Závěr: Indukčnost se nemění lineárně napříč závity.
Pokud věříte vzorcům pro výpočet indukčností, indukčnost závisí na “závitech na druhou”. Tyto vzorce zde nebudu zveřejňovat, protože nevidím potřebu. Řeknu pouze, že indukčnost závisí také na takových parametrech, jako je jádro (z jakého materiálu je vyrobeno), plocha průřezu jádra a délka cívky.
Označení na schématech
Sériové a paralelní zapojení tlumivek
na sériové zapojení tlumivekjejich celková indukčnost se bude rovnat součtu indukčností.
A s paralelní připojení dostaneme toto:
Při připojování indukčností je třeba provést následující: Platí pravidlo, že by měly být na desce prostorově rozmístěny. Pokud jsou totiž blízko sebe, jejich magnetická pole se budou vzájemně ovlivňovat, a proto budou hodnoty indukčností nesprávné. Neumisťujte dvě nebo více toroidních cívek na jednu osu železa. To může mít za následek nesprávné odečty celkové indukčnosti.
Shrnutí
Induktor hraje velmi důležitou roli v elektronice, zejména v zařízeních transceiverů. Na indukčních cívkách se staví i různé filtry pro elektronická rádiová zařízení a v elektrotechnice se používá i jako omezovač proudových rázů.
Kluci z Soldering Iron natočili velmi dobré video o induktoru. Rozhodně doporučuji shlédnout:
