Comprendre un inductor i funciona

L’inductor és un dels components passius més importants de l’electrònica. Els components passius bàsics de l’electrònica són les resistències, els condensadors i els inductors. Els inductors estan estretament relacionats amb els condensadors, ja que tots dos utilitzen un camp elèctric per emmagatzemar energia i tots dos són dos components passius terminals. Però els condensadors i els inductors tenen propietats, limitacions i ús de construcció diferents.

L’inductor és un component de dos terminals que emmagatzema energia en els seus camps magnètics. També es coneix com bobina o sufocació. Bloqueja qualsevol canvi de corrent que hi circula.

L'inductor es caracteritza pel valor de la inductància que és la proporció de voltatge (CEM) i el canvi de corrent a l'interior de la bobina. La unitat d’inductància és Henry. Si es canvia el flux de corrent a través d’un inductor a la velocitat d’un amper per segon i es produeix 1 V de CEM a l’interior de la bobina, el valor de la inductància serà d’1 Henry.

En electrònica l’inductor amb un valor de Henry poques vegades s’utilitza, ja que és un valor molt elevat pel que fa a l’aplicació. Normalment, a la majoria de les aplicacions s’utilitzen valors molt inferiors, com Milli Henry, Micro Henry o Nano Henry.

Símbol	Valor	Relació amb Henry
mH	Milli Henry	1/1000
uH	Micro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

El símbol d’un inductor es mostra a la imatge següent:

El símbol és una representació de cables retorçats que significa que els cables es construeixen per convertir-se en una bobina.

Construcció d’inductors

Els inductors es formen mitjançant cables de coure aïllats que es formen encara més com una bobina. La bobina pot ser diferent en formes i mides i també es pot embolicar amb un tipus diferent de materials.

La inductància d’un inductor és molt fiable en múltiples factors, com ara el nombre de voltes de filferro, l’espai entre les voltes, el nombre de capes de voltes, el tipus de materials bàsics, la seva permeabilitat magnètica, mida, forma, etc.

Hi ha una gran diferència entre l’inductor ideal i els inductors reals reals que s’utilitzen en els circuits electrònics. L’inductor real no només té inductància, sinó que també té capacitat i resistència. Les bobines ben embolicades produeixen una quantitat mesurable de capacitat perduda entre les voltes de les bobines. Aquesta capacitat addicional, així com la resistència del cable, altera el comportament d'alta freqüència d'un inductor.

Els inductors s’utilitzen en gairebé tots els productes electrònics, algunes aplicacions de bricolatge dels inductors són:

• Detector de metalls
• Detector de metalls Arduino
• Emissor FM
• Oscil·ladors

Com funciona un inductor?

Abans de debatre més, és important entendre la diferència entre dues terminologies, el camp magnètic i el flux magnètic.

Durant el flux de corrent a través del conductor, es genera un camp magnètic. Aquestes dues coses són linealment proporcionals. Per tant, si augmenta el corrent, el camp magnètic també augmentarà. Aquest camp magnètic es mesura a la unitat SI, Tesla (T). Ara, què és Magnetic Flux ? Bé, és la mesura o la quantitat del camp magnètic que travessa una àrea específica. Magnetic Flux també té una unitat en estàndard SI, és Weber.

Així, a partir d’ara hi ha un camp magnètic a través dels inductors, produït pel corrent que hi circula.

Per entendre millor, cal comprendre la llei d’inductància de Faraday. Segons la llei d’inductància de Faraday, el CEM generat és proporcional a la velocitat de canvi del flux magnètic.

VL = N (dΦ / dt)

On N és el nombre de voltes i Φ és la quantitat de flux.

Construcció d’un inductor

Es pot demostrar una construcció i funcionament genèric i estàndard d’inductors com un fil de coure embolicat estretament sobre un material central. A la imatge següent, el filferro de coure està estretament embolicat sobre un material central, cosa que el converteix en un inductor passiu de dos terminals.

Quan el corrent flueix a través del cable, el camp electromagnètic es desenvoluparà a través del conductor i es generarà una força electromotriu o EMF en funció de la velocitat de canvi del flux magnètic. Per tant, el vincle de flux serà Nɸ.

Es diu que és la inductància de l’inductor de la bobina de la bobina en un material central

µN ² A / L

on N és el nombre de voltes

A és la secció transversal del material del nucli

L és la longitud de la bobina

µ és la permeabilitat del material bàsic que és una constant.

La fórmula de CEM posterior generada és

Vemf (L) = -L (di / dt)

Al circuit, si s’aplica una font de tensió a l’inductor mitjançant un commutador. Aquest commutador pot ser com transistors, MOSFET o qualsevol tipus d'interruptor típic que proporcionarà la font de tensió a l'inductor.

Hi ha dos estats del circuit.

Quan l’interruptor està obert, no es produirà cap flux de corrent a l’inductor, així com la velocitat de canvi de corrent és zero. Per tant, el CEM també és zero.

Quan l’interruptor es tanca, el corrent de la font de tensió a l’inductor comença a augmentar fins que el flux de corrent assoleix el valor màxim de l’estat estacionari. En aquest temps, el flux de corrent a través de l’inductor augmenta i la velocitat de canvi de corrent depèn del valor de la inductància. Segons la llei de Faraday, l’inductor genera un CEM posterior que es manté fins que la CC entra en estat estable. Durant l'estat estacionari no hi ha canvis de corrent a la bobina i el corrent simplement passa per la bobina.

Durant aquest temps, un inductor ideal actuarà com a curtcircuit ja que no té resistència, però en una situació pràctica, el flux de corrent a través de la bobina i de la bobina té una resistència, així com la capacitat.

En l'altre estat, quan es tanca l'interruptor de nou, el corrent de l'inductor baixa ràpidament i, de nou, hi ha un canvi de corrent que condueix a la generació de CEM.

Corrent i tensió en un inductor

El gràfic anterior mostra l’estat del commutador, el corrent d’inductor i el voltatge induït en la constant de temps.

La potència a través de l’inductor es pot calcular mitjançant la llei de potència d’Ohms on P = Voltatge x Corrent. Per tant, en aquest cas, la tensió és –L (di / dt) i el corrent és i. Per tant, la potència d’un inductor es pot calcular mitjançant aquesta fórmula

P _L = L (di / dt) i

Però durant l’estat estacionari, l’inductor real actua com una resistència. Per tant, la potència es pot calcular com

P = V ² R

També és possible calcular l'energia emmagatzemada en un inductor. Un inductor emmagatzema energia mitjançant el camp magnètic. L’energia emmagatzemada a l’inductor es pot calcular mitjançant aquesta fórmula-

W (t) = Li ² (t) / 2

Hi ha diferents tipus d’inductors disponibles quant a la seva construcció i mida. Els inductors per a la construcció es poden formar en nuclis d’aire, nuclis de ferrita, nuclis de ferro, etc.

Aplicacions dels inductors

Els inductors s’utilitzen en una àmplia àrea d’aplicació.

1. En aplicacions relacionades amb RF.
2. SMPS i fonts d'alimentació.
3. A Transformer.
4. Protector contra sobretensions per limitar el corrent d'entrada.
5. Dins dels relés mecànics, etc.