Vysvětlení induktorů v obvodech AC / DC

Příspěvek vysvětluje odezvu induktorů na stejnosměrné a střídavé napětí i při použití s ​​kondenzátory, které se často používají jako doplňková součást s induktorem.

Vlastnosti induktoru

Induktory jsou známé pro svou vlastnost uchovávat v nich elektrickou energii ve formě magnetické energie. K tomu dochází, když je induktor napájen elektrickým proudem uvnitř uzavřeného obvodu.

Induktor reaguje ukládáním elektrické energie v něm na konkrétní počáteční okamžitou polaritu proudu a uvolňuje uloženou energii zpět do obvodu, jakmile je polarita proudu obrácena nebo je vypnuto elektrické napájení.

To se podobá fungování kondenzátoru, i když v opačném směru, protože kondenzátory nereagují na počáteční proudový ráz, spíše je ukládají postupně.

Proto se induktory a kondenzátory doplňují, jsou-li použity společně v elektronickém obvodu.

Induktor s kondenzátorem

Induktor se v zásadě bude chovat a bude produkovat zkrat přes sebe, když bude vystaven stejnosměrnému proudu, zatímco při použití s ​​AC nabídne protichůdnou nebo omezující odezvu.

Velikost této opačné odezvy nebo síly induktoru na střídavý proud nebo střídavý proud se nazývá reaktance induktoru.

Výše uvedená reaktance bude záviset na velikosti frekvence a proudu střídavého proudu a bude jim přímo úměrná.

Induktory jsou obecně také pojmenovány jako cívky, protože všechny induktory jsou většinou tvořeny cívkami nebo vinutími vodičů.

Výše diskutovaná vlastnost induktoru, která zásadně zahrnuje opozici okamžitých vstupů proudu napříč, se nazývá indukčnost induktoru.

Tato vlastnost induktoru má mnoho potenciálních aplikací v elektronických obvodech, například pro potlačení vysokých frekvencí, potlačení rázových proudů, pro vzpírání nebo zvyšování napětí atd.

Kvůli této potlačující povaze induktorů se jim také říká „tlumivky“, což znamená „dusivý“ účinek nebo potlačení vytvářené těmito součástmi pro elektřinu.

Induktory a kondenzátory v sérii

Jak je uvedeno výše, kondenzátor a induktor, které se navzájem doplňují, mohou být zapojeny do série nebo paralelně pro získání některých velmi užitečných efektů.

Účinek se týká zejména rezonančních vlastností těchto komponent při určité frekvenci, která může být pro danou kombinaci specifická.

Když je zapojen do série, jak je znázorněno na obrázku níže, kombinace rezonuje na konkrétní frekvenci v závislosti na jejich hodnotách, což vede k vytvoření minimální impedance v celé kombinaci.

Dokud není dosaženo rezonančního bodu, představuje tato kombinace velmi vysokou impedanci napříč sebou.

Impedance se týká protichůdné vlastnosti vůči AC, podobně jako odpor, který dělá totéž, ale s DC.

Induktorový kondenzátor paralelně

Při paralelním připojení (viz obrázek níže) je odezva právě opačná, zde se impedance v rezonančním bodě stává nekonečnou a pokud není tohoto bodu dosaženo, obvod nabízí extrémně nízkou impedanci pro následující proud.

Nyní si dokážeme představit, proč se v obvodech nádrže stává proud v takové kombinaci nejvyšší a optimální v okamžiku, kdy je dosaženo rezonančního bodu.

Odezva induktorů na stejnosměrné napájení

Jak je diskutováno ve výše uvedených částech, když je induktor vystaven proudu majícímu zvláštní polaritu, pokusí se jej postavit proti, zatímco je uložen uvnitř induktoru ve formě magnetické energie.

Tato odezva je exponenciální, což znamená, že se postupně mění s časem, během kterého je odpor induktoru maximální na začátku aplikace DC a postupně se s časem snižuje a pohybuje se k nulovému odporu, případně dosáhne nulového ohmu po určité době v závislosti na velikosti indukčnosti (přímo úměrné).

Výše uvedenou odpověď lze vizualizovat pomocí níže uvedeného grafu. Zelený průběh zobrazuje currenovou (Amp) odezvu induktorem, když je na něj aplikován DC.

Je jasně vidět, že proud je na začátku nulový přes induktor a postupně se zvyšuje na maximální hodnotu, protože magneticky ukládá energii.

Hnědá čára označuje stejné napětí na induktoru. Můžeme být svědky maxima v okamžiku zapnutí, který během ukládání energie induktoru postupně odumírá na nejnižší hodnotu.

Odezva induktoru pro střídavé napětí

Střídavý proud nebo střídavý proud není nic jiného než stejnosměrný proud, který mění polaritu při určité rychlosti, která se také nazývá frekvence.

Induktor bude reagovat na střídavý proud přesně způsobem vysvětleným výše, ale protože by byl vystaven neustále se měnící polaritě na dané frekvenci, skladování a uvolňování elektrické energie uvnitř induktoru bude také odpovídat této frekvenci, což vede k opozici vůči proud.

Tuto velikost nebo impedanci lze považovat za průměr nebo hodnotu RMS tohoto kontinuálního rozdávání a odebírání elektrické energie přes induktor.

Stručně řečeno, odezva induktoru na střídavý proud by byla stejná jako odezva rezistoru ve stejnosměrném obvodu.