5 Εφαρμογές επαγωγέων που πρέπει να γνωρίζετε
Ως ένα από τα βασικά παθητικά συστατικά, επαγωγείς διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στις ηλεκτρονικές εφαρμογές, από την εκκίνηση των κινητήρων μέχρι την παροχή ισχύος στο σπίτι σας. Οι επαγωγείς αποθηκεύουν ενέργεια σε ένα μαγνητικό πεδίο όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτό. Ένας τυπικός επαγωγέας χρησιμοποιεί μονωμένο σύρμα τυλιγμένο σε ένα πηνίο γύρω από έναν κεντρικό πυρήνα.
Όσο χρήσιμοι κι αν είναι οι επαγωγείς, το μεγαλύτερο πρόβλημα είναι το φυσικό τους μέγεθος. Οι επαγωγείς συχνά νάνουν άλλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα σε α κύκλωμα και προσθέστε κιλά. Ορισμένες τεχνικές προσομοιώνουν ένα μεγάλο πηνίο σε ένα κύκλωμα. Ωστόσο, η πρόσθετη πολυπλοκότητα και τα πρόσθετα εξαρτήματα περιορίζουν όπου χρησιμοποιούνται αυτές οι τεχνικές.
Φίλτρα
Οι επαγωγείς χρησιμοποιούνται εκτενώς με πυκνωτές και αντιστάσεις για τη δημιουργία φίλτρων για αναλογικά κυκλώματα και στην επεξεργασία σήματος. Μόνος του, ένας επαγωγέας λειτουργεί ως χαμηλοπερατό φίλτρο, καθώς η σύνθετη αντίσταση ενός επαγωγέα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η συχνότητα ενός σήματος.
Όταν συνδυάζεται με έναν πυκνωτή, του οποίου η σύνθετη αντίσταση μειώνεται καθώς αυξάνεται η συχνότητα ενός σήματος, προκύπτει ένα οδοντωτό φίλτρο που επιτρέπει τη διέλευση μόνο ενός συγκεκριμένου εύρους συχνοτήτων.
Με το συνδυασμό πυκνωτές, πηνία και αντιστάσεις, οι προηγμένες τοπολογίες φίλτρων υποστηρίζουν μια ποικιλία εφαρμογών. Τα φίλτρα χρησιμοποιούνται στα περισσότερα ηλεκτρονικά, αν και συχνά χρησιμοποιούνται πυκνωτές αντί επαγωγείς όταν είναι δυνατόν, καθώς είναι μικρότεροι και φθηνότεροι.
Αισθητήρες
Οι αισθητήρες χωρίς επαφή βραβεύονται για την αξιοπιστία και την ευκολία λειτουργίας τους. Οι επαγωγείς αντιλαμβάνονται τα μαγνητικά πεδία ή την παρουσία μαγνητικά διαπερατού υλικού από απόσταση.
Επαγωγικοί αισθητήρες είναι κεντρικά σε σχεδόν κάθε διασταύρωση με φανάρι που ανιχνεύει την κυκλοφορία και προσαρμόζει ανάλογα το σήμα. Αυτοί οι αισθητήρες λειτουργούν εξαιρετικά καλά για αυτοκίνητα και φορτηγά. Ορισμένες μοτοσυκλέτες και άλλα οχήματα δεν προσφέρουν αρκετή υπογραφή ώστε να ανιχνευθούν από τους αισθητήρες χωρίς ώθηση προσθέτοντας έναν μαγνήτη h3 στο κάτω μέρος του οχήματος.
Οι επαγωγικοί αισθητήρες περιορίζονται με δύο βασικούς τρόπους. Είτε το προς ανίχνευση αντικείμενο πρέπει να είναι μαγνητικό και να προκαλεί ρεύμα στον αισθητήρα, είτε ο αισθητήρας πρέπει να τροφοδοτείται για να ανιχνεύει την παρουσία υλικών που αλληλεπιδρούν με ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτές οι παράμετροι περιορίζουν τις εφαρμογές των επαγωγικών αισθητήρων και επηρεάζουν τα σχέδια που τους χρησιμοποιούν.
Μετασχηματιστές
Συνδυάζοντας επαγωγείς που έχουν κοινή μαγνητική διαδρομή σχηματίζεται ένας μετασχηματιστής. Ο μετασχηματιστής είναι θεμελιώδες στοιχείο των εθνικών ηλεκτρικών δικτύων. Μετασχηματιστές βρίσκονται σε πολλά τροφοδοτικά, για να αυξάνουν ή να μειώνουν τις τάσεις στο επιθυμητό επίπεδο.
Τα γκρίζα δοχεία που βρίσκονται συχνά στην κορυφή των πόλων κοινής ωφέλειας περιέχουν μετασχηματιστές.
Επειδή τα μαγνητικά πεδία δημιουργούνται από μια αλλαγή στο ρεύμα, όσο πιο γρήγορα αλλάζει το ρεύμα (αύξηση της συχνότητας), τόσο πιο αποτελεσματικά λειτουργεί ένας μετασχηματιστής. Καθώς η συχνότητα της εισόδου αυξάνεται, η σύνθετη αντίσταση του επαγωγέα περιορίζει την αποτελεσματικότητα ενός μετασχηματιστή. Πρακτικά, οι μετασχηματιστές που βασίζονται στην επαγωγή περιορίζονται σε δεκάδες kHz, συνήθως χαμηλότερα. Το όφελος του α υψηλότερη συχνότητα λειτουργίας είναι ένας μικρότερος και ελαφρύτερος μετασχηματιστής που αποδίδει το ίδιο φορτίο.
Κινητήρες
Οι επαγωγείς είναι συνήθως σε σταθερή θέση και δεν επιτρέπεται να κινηθούν για να ευθυγραμμιστούν με οποιοδήποτε κοντινό μαγνητικό πεδίο. Οι επαγωγικοί κινητήρες αξιοποιούν τη μαγνητική δύναμη που εφαρμόζεται στους επαγωγείς για να μετατρέψουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια.
Οι επαγωγικοί κινητήρες είναι σχεδιασμένοι έτσι ώστε να δημιουργείται έγκαιρα ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο με μια είσοδο AC. Δεδομένου ότι η ταχύτητα περιστροφής ελέγχεται από τη συχνότητα εισόδου, οι επαγωγικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές σταθερής ταχύτητας που μπορούν να τροφοδοτηθούν απευθείας από το δίκτυο 50/60 Hz. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα των επαγωγικών κινητήρων έναντι άλλων σχεδίων είναι ότι δεν απαιτείται ηλεκτρική επαφή μεταξύ του ρότορα και του κινητήρα, καθιστώντας τους επαγωγικούς κινητήρες στιβαρούς και αξιόπιστους.
Πολλοί απλοί ηλεκτρικοί κινητήρες που θα συναντήσετε, όπως αυτοί στους ανεμιστήρες, είναι επαγωγικοί κινητήρες.
Αποθήκευση ενέργειας
Όπως οι πυκνωτές, οι επαγωγείς αποθηκεύουν ενέργεια. Διαφορετικός πυκνωτές, οι επαγωγείς περιορίζονται στο πόσο καιρό μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια επειδή η ενέργεια αποθηκεύεται σε ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο καταρρέει όταν αφαιρείται η ισχύς.
Η κύρια χρήση των πηνίων ως αποθήκευσης ενέργειας είναι σε τροφοδοτικά λειτουργίας διακόπτη, όπως το τροφοδοτικό σε έναν υπολογιστή. Στα απλούστερα, μη απομονωμένα τροφοδοτικά λειτουργίας διακόπτη, χρησιμοποιείται ένας μόνο επαγωγέας στη θέση ενός μετασχηματιστή και ενός στοιχείου αποθήκευσης ενέργειας. Σε αυτά τα κυκλώματα, ο λόγος του χρόνου που τροφοδοτείται ο επαγωγέας προς τον χρόνο που δεν τροφοδοτείται καθορίζει τον λόγο της τάσης εισόδου προς έξοδο.