Ce este un inductor?

Control industrial original Bingsen

Inductanța este o caracteristică fizică a unui circuit care descrie modul în care componentele circuitului rezistă la schimbările de curent și generează tensiune. Pentru a explica acest concept în detaliu și în termeni simpli, haideți să îl explorăm în mai multe părți:

1. Curent și câmp magnetic
În primul rând, este important să înțelegem că atunci când curentul trece printr-un fir, acesta generează un câmp magnetic. Acesta este un principiu fundamental al electromagnetismului. Intensitatea unui câmp magnetic depinde de magnitudinea curentului: cu cât curentul este mai mare, cu atât câmpul magnetic generat este mai puternic.

2. Inducția electromagnetică
În continuare, vom introduce inducția electromagnetică. Legea lui Faraday a inducției electromagnetice ne spune că un câmp magnetic variabil poate genera tensiune în conductorii din jur. Aceasta înseamnă că, dacă există un câmp magnetic și intensitatea acestuia se modifică, acesta poate „excita” sau „induce” tensiune în firele din apropiere.

3. Funcția inductanței
Deci, cum funcționează inductanța? Când ai un fir (cum ar fi o bobină) și aplici electricitate în interior, se va genera un câmp magnetic. Dacă curentul începe să se modifice (să crească sau să scadă), câmpul magnetic din jurul său se va schimba și el. Conform legii lui Faraday, acest câmp magnetic variabil va genera o tensiune indusă pe fir, care încearcă să mențină neschimbat fluxul inițial de curent. Acest fenomen este o manifestare a inductanței.

Dacă curentul crește, inductorul va genera o tensiune inversă, încercând să reducă curentul. Dacă curentul scade, inductorul va genera o tensiune directă, încercând să crească curentul. De aceea, inductorii sunt uneori descriși ca fiind „inerția” curentului, rezistând schimbărilor de curent.

4. Bobină și inductanță
În aplicațiile practice, pentru a crește efectul de inductanță, firele sunt de obicei înfășurate în formă de bobine. Fiecare fir din interiorul bobinei se va influența reciproc datorită câmpului magnetic generat de bobinele adiacente, ceea ce va face ca inductanța întregii bobine să fie mult mai mare decât cea a unui conductor drept.

5. Aplicație
Inductorii au multe aplicații practice. De exemplu, în echipamentele de alimentare, inductorii pot fi utilizați pentru a netezi fluctuațiile de tensiune; în echipamentele de comunicații fără fir, aceștia sunt utilizați împreună cu condensatori pentru a crea circuite de oscilație care pot filtra semnalele de frecvențe specifice.

(1) Filtru de alimentare
Inductoarele sunt utilizate în circuitele de alimentare, în special în sursele de alimentare în comutație, pentru a uniformiza curentul și tensiunea, a reduce zgomotul și vârfurile de tensiune. Sunt utilizate pentru a suprima zgomotul de înaltă frecvență și a furniza o alimentare de curent continuu stabilă circuitelor.
(2) Circuit rezonant și selecția frecvenței
Inductorii și condensatorii sunt utilizați împreună pentru a stabili circuite rezonante care pot selecta sau amplifica semnale la frecvențe specifice. Acest lucru este foarte important în dispozitivele de comunicații fără fir, cum ar fi radiourile și telefoanele mobile, deoarece poate fi utilizat pentru filtrarea și reglarea frecvenței.

(3) Stocarea și transmiterea energiei
Inductorii servesc drept componente de stocare a energiei în circuite, în special în sursele de alimentare cu impulsuri și în aplicațiile de stocare temporară a energiei. În transformatoare, inductorii sunt utilizați pentru a transfera energie între diferite circuite prin cuplare magnetică și permit modificări ale nivelurilor de tensiune și curent.
(4) Protecție la limitarea curentului și la supracurent
În circuitele de pornire și alimentare ale motoarelor electrice, inductoarele pot limita rata de creștere a curentului și curentul de vârf, asigurând astfel protecție la supracurent și prevenind deteriorarea circuitului.

(5) Prelucrarea semnalelor
În procesarea semnalelor analogice, inductorii sunt utilizați pentru a filtra semnalele de înaltă frecvență, a adapta impedanța și a semnalele de întârziere. Aceștia sunt des întâlniți în diverse modele de filtre.
(6) Suprimarea interferențelor electromagnetice (EMI)
Inductanța este utilizată pentru a suprima și filtra interferențele electromagnetice (EMI), ceea ce poate preveni pătrunderea zgomotului în circuit și, de asemenea, prevenirea emiterii zgomotului din circuit, evitând astfel interferențele cu alte dispozitive.

(7) Senzori
În unele tehnologii de senzori, inductorii sunt utilizați pentru a detecta modificările câmpurilor magnetice, care pot fi legate de poziție, viteză sau alte mărimi fizice.
(8) Corecția factorului de putere
În sistemele de alimentare cu curent alternativ, inductoarele și condensatoarele sunt utilizate împreună pentru a îmbunătăți factorul de putere, a reduce consumul de putere reactivă și, astfel, pentru a spori eficiența utilizării energiei electrice.

6. Unitate de măsură
Unitatea de inductanță este Henry (H), numită după omul de știință american Joseph Henry. Dacă inductanța unei bobine este de 1 Henry, atunci de fiecare dată când curentul se modifică cu o rată de 1 amper pe secundă, va genera o tensiune indusă de 1 volt pe bobină.

rezumat
Așadar, per total, inductanța este o caracteristică a unei componente care rezistă schimbărilor de curent prin generarea unei tensiuni inverse în cadrul componentei pentru a contracara schimbările rapide de curent. Acest principiu simplu are o gamă largă de aplicații în tehnologia electronică și ingineria electrică, de la cea mai simplă filtrare a puterii până la reglarea complexă a radiofrecvenței.