ตัวเหนี่ยวนำ - พวกมันใช้ทำอะไร? [ปิด]


16

เมื่อใดที่มีการใช้ตัวเหนี่ยวนำจริงๆ? ฉันได้อ่านแล้วว่าโดยทั่วไปแล้วองค์ประกอบต่างๆนั้นค่อนข้างยากที่จะนำไปใช้ในวงจรที่มีลักษณะทางกายภาพ ฉันยังอ่านด้วยว่าถ้าตัวเหนี่ยวนำอยู่ในวงจรจะมีวิธีการทำให้เอียงซึ่งทำให้แบนและม้วนรอบตัวเองบนระนาบ แต่จริง ๆ แล้วมันไม่ธรรมดา

ฉันเคยเห็นตัวเหนี่ยวนำใช้งานแอปพลิเคชั่นไร้สายเพียงเล็กน้อย แต่ไม่มากนัก ฉันรู้ว่าตัวเหนี่ยวนำสามารถใช้ในตัวกรองได้ แต่ตัวเก็บประจุที่มีความแม่นยำและพร้อมใช้งานมากขึ้น

ในระยะสั้นสิ่งที่ inductors ใช้จริงๆสำหรับ ?


2
สิ่งที่เป็นตัวเหนี่ยวนำและสิ่งที่วัตถุประสงค์ของพวกเขาอาจจะมีความเหมาะสมมากขึ้นที่จะถาม แต่สิ่งที่โปรแกรมของพวกเขาคือกว้างเกินไป
Iancovici

ฉันรู้ว่าตัวเหนี่ยวนำคืออะไรและโดยทั่วไปแง่ของคุณสมบัติกระแส / แรงดันของพวกเขารู้ว่าพวกเขาทำงานอย่างไร ฉันอยากรู้ว่าสิ่งที่พวกเขาใช้สำหรับ ฉันกำลังมองหาแอปพลิเคชั่นบางตัวไม่ใช่ทุกแอปพลิเคชัน
sherrellbc

2
คุณเข้าใจหรือไม่ว่าตัวเก็บประจุใช้สำหรับทำอะไร ตัวเหนี่ยวนำเป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้าคู่และใช้สำหรับสิ่งที่คล้ายกันยกเว้นตัวเก็บประจุที่ทำกับแรงดันไฟฟ้าตัวเหนี่ยวนำทำกับกระแสไฟฟ้าโดยที่ตัวเก็บประจุจะขนานกันตัวเหนี่ยวนำจะอยู่ในอนุกรมเป็นต้น
Phil Frostst

คำตอบ:


16

คำถามที่ดี .. การใช้งานทั่วไปอยู่ในตัวกรอง ตัวเก็บประจุส่งสัญญาณความถี่สูงได้อย่างง่ายดาย แต่ต่อต้านความถี่ต่ำ ในขณะที่ตัวเหนี่ยวนำทำตรงกันข้าม: มันผ่านความถี่ต่ำได้อย่างง่ายดายและขัดขวางความถี่สูง ในความเป็นจริงภายในกล่องหุ้มลำโพงส่วนใหญ่คุณจะพบตัวเหนี่ยวนำที่ใช้กับวูฟเฟอร์เพื่อส่งพลังงานความถี่ต่ำไปยังวูฟเฟอร์ในขณะที่ตัวเก็บประจุถูกใช้กับทวีตเตอร์เพื่อส่งพลังงานความถี่สูงไปยังทวีตเตอร์

เหตุผลที่ใช้ตัวเหนี่ยวนำนั่นคือมันไม่ "กิน" หรือ "เสีย" พลังงานความถี่สูงมันแค่บล็อกมันจากการส่งผ่านดังนั้นพลังงานนั้นสามารถผ่านตัวเก็บประจุไปยังทวีตเตอร์แทน

โดยทั่วไปลักษณะการทำงานของตัวเหนี่ยวนำเป็นคู่กับตัวเก็บประจุดังนั้นฟังก์ชั่นส่วนใหญ่ที่ต้องการอย่างใดอย่างหนึ่งสามารถนำมาใช้โดยการใช้อื่น ๆ แต่ในการจัดเรียงที่แตกต่างกัน แต่นั่นไม่จริงเสมอไป ตัวอย่างเช่นหากคุณต้องการรับพลังงานความถี่ต่ำคุณสามารถใส่ตัวต้านทานตามด้วยตัวเก็บประจุลงกราวด์ พลังงานความถี่สูงจะถูก "ลัด" ผ่านตัวเก็บประจุและปล่อยแรงดันส่วนใหญ่ผ่านตัวต้านทาน (ซึ่งจะเปลี่ยนสัญญาณความถี่สูงไปสู่ความร้อน) ทำให้เกิดความกว้างของตัวเก็บประจุน้อยมาก มันใช้งานได้ดีถ้าคุณต้องการข้อมูลดังนั้นมันก็โอเคที่จะสูญเสียพลังงานความถี่สูง .. แต่ในกรณีของลำโพงมันต้องใช้เวลามากในการทำงานที่ได้รับพลังงานสูงนั้นมาไว้ในกล่องลำโพงดังนั้นคุณต้องมีวิธีในการกรอง โดยไม่สูญเสียพลังงาน!

ที่ทำให้เกิดความแตกต่างพื้นฐานระหว่างตัวต้านทานกับตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ ตัวต้านทานเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าข้ามพวกเขาคูณกระแสผ่านพวกเขาเป็นความร้อน แต่ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำไม่ได้! รุ่นในอุดมคติจะแปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นความร้อน แม้ว่าของจริงจะเปลี่ยนค่าแรงดันเป็นเปอร์เซ็นต์บางครั้งกระแสไฟฟ้าจะกลายเป็นความร้อน - เปอร์เซ็นต์นั้นแปรผันตามความถี่ของแรงดัน / กระแสไฟฟ้า

การใช้ตัวเหนี่ยวนำร่วมกันอีกอย่างหนึ่งคือออสซิลเลเตอร์ .. ลองนึกภาพตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อกันที่ปลายทั้งสอง - มีความถี่ที่ทั้งคู่ต้านทานในจำนวนเดียวกัน! ที่เรียกว่าความถี่พ้องของการรวมกัน ปรากฎว่าเมื่อคุณเริ่มต้นแล้วแรงดันของตัวเก็บประจุจะไหลไปที่ตัวเหนี่ยวนำจนกระทั่งแรงดันถึงศูนย์ - แต่ตอนนี้ตัวเหนี่ยวนำต้องการให้กระแสนั้นไหลต่อไปเรื่อย ๆ และจบลงด้วยการชาร์จประจุตัวเก็บประจุ แต่สำหรับแรงดันไฟฟ้าตรงกันข้ามมันมีมาก่อน เมื่อกระแสถึงศูนย์ตัวเก็บประจุจะเริ่มต้นบังคับให้กระแสอีกครั้งและมันจะสร้างขึ้น .. แต่ในทิศทางตรงกันข้ามเมื่อก่อน .. และสิ่งเดียวกันซ้ำ ..

หากตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุนั้นสมบูรณ์แบบแล้วสิ่งนี้จะดำเนินต่อไปตลอดไป .. แต่พวกเขาสูญเสียพลังงานเล็กน้อยกลายเป็นความร้อน .. ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าและกระแสจะน้อยลงในการทำซ้ำ .. ทุกสิ่งที่จำเป็นในการสร้าง oscillator นั้นเป็นวิธีการเติมพลังงานที่หายไปหลังจากแต่ละรอบ

การใช้งานทั่วไปที่สามคืออุปกรณ์เก็บพลังงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเปลี่ยนพลังงาน ในกรณีนั้นฟังก์ชั่นของแหล่งจ่ายไฟ DC คือการจ่ายกระแสไฟอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชั่นการทำงานระหว่างแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอินพุตและแรงดันเอาต์พุตเป็นวัสดุสิ้นเปลือง ดังนั้นความจริงที่ว่ามันบล็อกความถี่สูงสามารถดูได้: เมื่อแรงดันไฟฟ้าข้ามมันเปลี่ยนไปทันทีกระแสไฟฟ้าผ่านมันไม่ .. แต่กระแสเริ่มแตกต่างกันเท่านั้น ดังนั้นถ้าคุณเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าเป็นสูงมากอย่างรวดเร็วจากนั้นก็เป็นศูนย์แล้วสูงมากแล้วก็จะเป็นศูนย์กระแสก็จะเริ่มขึ้นจากนั้นก็เริ่มลง แต่ตราบใดที่คุณปล่อยให้ทั้งสองแรงดันไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว ในเวลาอันสั้นกระแสไฟฟ้าจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ถ้าคุณปล่อยให้มันสูงในช่วงเวลาเดียวกับที่คุณปล่อยให้มันต่ำ กระแสจะเฉลี่ยและคงที่ หากกระแสนั้นตรงกับกระแสที่นำออกจากแหล่งจ่ายไฟแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายจะคงที่ ทีนี้ลองนึกถึงการปล่อยให้กระแสไฟฟ้าแรงสูงบนพื้นดินที่ยาวกว่าเล็กน้อย - กระแสจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆตลอดเส้นทางการทำซ้ำหลาย ๆ ครั้ง .. และในทางกลับกัน หากโหลดยังคงมีกระแสเท่าเดิมแรงดันไฟขาออกของอุปทานจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆเนื่องจากกระแสไฟฟ้าพิเศษจะประจุตัวเก็บประจุระหว่างเอาท์พุทและกราวด์ นั่นคือวิธีที่สวิตชิ่งซัพพลายใช้ตัวเหนี่ยวนำเพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าอินพุตขนาดใหญ่เป็นแรงดันเอาต์พุตที่เล็กลง มีวงจรที่ตรวจจับแรงดันไฟฟ้าขาออกและเปรียบเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการและปรับระยะเวลาที่ตัวเหนี่ยวนำจะได้รับแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงเมื่อเทียบกับพื้นดิน

สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงการใช้งานทั่วไปสามแบบ แต่วงจรแปลกใหม่บางตัวใช้ฟังก์ชันถ่ายโอนของตัวเหนี่ยวนำในรูปแบบแปลก ๆ (ตัวอย่างเช่นในเรดาร์รุ่นเก่าซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจร "การหมุนพวงมาลัย" เพื่อป้องกันพลังงานออกจากการระเบิด ) ดูเพิ่มเติม "gyrator" ซึ่งสามารถทำให้ตัวเก็บประจุดูวงจรเหมือนตัวเหนี่ยวนำ (และในทางกลับกัน)!


1
@echad I สำหรับคนรักคำตอบที่ยาวนาน
Stephen Melvin

6

พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุจะออกมาอีกครั้งในทิศทางตรงกันข้ามกับที่เข้าไป

พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเหนี่ยวนำออกมาในแบบเดียวกันทิศทางมันไปใน

สิ่งนี้จะช่วยให้คุณสร้างวงจร LC ที่มีพ้องกันซึ่ง enegy จะหมุนเวียนระหว่างตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำที่ความถี่เฉพาะ: นี่คือพื้นฐานดั้งเดิมของวงจรตัวรับคลื่นวิทยุ

ตัวกรอง LC สามารถสูญเสียพลังงานน้อยลงจากสัญญาณที่ส่งผ่านตัวกรอง RC

นอกจากนี้คุณยังสามารถสร้างตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า "เพิ่ม" และ "เจ้าชู้" ได้ใกล้เคียงกับการสูญเสียโดยการส่งพัลส์ของกระแสไฟฟ้าไปยังตัวเหนี่ยวนำและกรองลงในค่า DC เป้าหมายเฉพาะ


ฉันเคยเห็นคำถามวงจรเกี่ยวกับตัวแปลงบั๊กมาก่อน แต่ไม่เคยไปรอบ ๆ เพื่อค้นหามัน แรงดันไฟฟ้าตรงข้าม (EMF หลัง) ของตัวเหนี่ยวนำมีอายุการใช้งานนานแค่ไหนเมื่อกระแสมีการเปลี่ยนแปลง (เช่นหยุดเช่น) ฉันจินตนาการว่ามันเป็นสัดส่วนกับการเหนี่ยวนำและอาจเป็นกระแสในเวลานั้นเนื่องจากสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นจะเป็นสัดส่วน อย่างไรก็ตามชีพจรจะต้องค่อนข้างเร็วฉันคิดเนื่องจาก EMF หลังอาจสลายอย่างรวดเร็ว
sherrellbc

ฉันมีเวลายากที่จะเข้าใจว่าคุณหมายถึงอะไรเกี่ยวกับพลังงานที่ไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม / ทิศทางเดียวกัน บางทีมันอาจจะสมเหตุสมผลมากกว่ากับ s / พลังงาน / ปัจจุบัน /?
ฟิลฟรอสต์

กระแสที่ไหลไปในทิศทางตรงข้าม / ทิศทางเดียวกันอาจเข้าท่ามากกว่า แต่ก็ไม่สมเหตุสมผลที่จะพูดถึงการจัดเก็บกระแส มันค่อนข้างยากที่จะเปรียบเทียบคำอุปมาที่ถูกต้องสำหรับเรื่องนี้ลงในสองสามบรรทัด
pjc50

@ pjc50 เป็นอย่างดีตัวเก็บประจุต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าและสร้างกระแสใด ๆ (ในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง) จำเป็นต้องทำเช่นนั้น ตัวเหนี่ยวนำทำสิ่งเดียวกัน แต่มีการแลกเปลี่ยนกระแสและแรงดัน ฉันคิดว่าการพยายามคิดเกี่ยวกับกระแสในแต่ละตัวนั้นเป็นเรื่องยุ่งยากเนื่องจากกระแสในตัวเก็บประจุไม่เหมือนกับกระแสในตัวเหนี่ยวนำ แต่แรงดันคือ นั่นคือเตะอุปนัยคือแรงดัน "ออกมาในทิศทางอื่น" เช่นเดียวกับกระแสในตัวเก็บประจุตามที่คุณอธิบาย
Phil Frost

4

และให้พิจารณาอุปกรณ์เหล่านั้นที่ใช้ตัวเหนี่ยวนำ (ขดลวด) เพื่อทำงาน ฉันแน่ใจว่าคุณต้องเห็นสิ่งเหล่านี้ก่อน

รีเลย์โซเลนอยด์, ลำโพง (รวมถึงหูฟัง), ไมโครโฟนคอยล์เคลื่อนที่, หม้อแปลง, แม่เหล็กไฟฟ้า, มอเตอร์และอื่น ๆ

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

เพียงไม่กี่ตัวอย่าง


4

พิจารณาสวิตช์ควบคุมแบบง่ายนี้:

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

คลื่นสี่เหลี่ยมที่ใช้กับ MOSFET Q1 สับ Vin ลงในคลื่นสี่เหลี่ยมและใช้กับตัวกรอง L1-C1 (D1 หนีบแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำในช่วงนอกเวลาของไตรมาสที่ 1 เพื่อป้องกันไม่ให้โหนดสวิตชิ่งลบมากเกินไปเมื่อเทียบกับเอาต์พุต) ค่าเฉลี่ยของคลื่นสี่เหลี่ยมนี้จะเป็นพลังงานที่ให้แก่โหลด แต่โหลดส่วนใหญ่จะไม่ เหมือนเร้าใจ DC ที่มีขอบคม ตัวเหนี่ยวนำชะลออัตราการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าให้มีค่าต่ำกว่ามากและเก็บพลังงานไว้เพื่อที่ว่าเมื่อสวิตช์ปิดการทำงานก็จะส่งพลังงานไปยังตัวเก็บประจุและโหลด ตัวเก็บประจุเห็นกระแสควบคุมที่ชาร์จตลอดเวลาโดยไม่คำนึงถึงสถานะของ Q1 ทำให้เอาต์พุตใกล้เคียงกับ DC (สัญญาณ AC สามเหลี่ยมขนาดเล็กมาก ๆ ขี่บนสัญญาณ DC)

เป็นการรวมกันของการกรองปัจจุบัน (จัดทำโดยตัวเหนี่ยวนำ) บวกการกรองแรงดันไฟฟ้า (จัดทำโดยตัวเก็บประจุ) ที่เปลี่ยนคลื่นสี่เหลี่ยมให้เป็นเอาท์พุท DC ที่สมเหตุสมผล หากไม่มีตัวเหนี่ยวนำที่ควบคุมอัตราประจุและคายประจุของ C1 เอาต์พุตจะไม่ต่างไปจากอินพุตคลื่นสี่เหลี่ยมของเครื่องปรับกระแสไฟฟ้าโดยมีกระแสไฟฟ้าแรงดึงออกมามากเนื่องจากตัวเก็บประจุจะทำการประจุ Vin ทันทีเมื่อ Q1 เปิดตัวและปล่อยเร็วเมื่อ Q1 ปิดเนื่องจากไม่มีแหล่งจ่ายกระแสในปัจจุบันที่ช่วยรักษาแรงดันไฟฟ้าไว้ที่ C1


คุณสามารถตั้งชื่อองค์ประกอบที่กำหนด Q1 ได้ไหม
Stephen Melvin

2

เมื่อใดก็ตามที่คุณต้องการเชื่อมต่อโหนสองแรงดันที่แตกต่างกันคุณจะต้อง จำกัด กระแสอย่างใดไม่เช่นนั้นคุณจะได้รับหนามแหลมขนาดใหญ่ ตัวเหนี่ยวนำ จำกัด การไหลของกระแสโดยไม่ต้องเผา (ส่วนใหญ่) ออกเป็นความร้อนเช่นตัวต้านทานจะ โดยพื้นฐานแล้วแทนที่จะได้รับกระแสพัลส์ขนาดใหญ่ช่วงสั้น ๆ คุณจะได้รับกระแสเฉลี่ยที่เหมือนกันในระยะเวลานาน สิ่งนี้จะช่วยลด RMS ของการถ่ายโอนพลังงานทั้งหมดลดการสูญเสียความร้อนและเสียงรบกวน EMI / RFI

การใช้งานทั่วไปสำหรับนี้อุปกรณ์ไฟฟ้ารวมทั้งแปลง DC / DC , แปลง AC / DC , แปลง AC / ACและDC แปลง โดยทั่วไปเมื่อใดก็ตามที่คุณต้องการแปลงแรงดันไฟฟ้าหนึ่งเป็นอีกแรงคุณมีความเสี่ยงที่จะเกิดกระแสไฟกระชากขนาดใหญ่เมื่อทำการเชื่อมต่อ ตัวเหนี่ยวนำ จำกัด การไหลของกระแสขจัดความแหลมเหล่านี้

โช้กนอกจากนี้ยังมีประโยชน์สำหรับตัวกรองสัญญาณที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้เพื่อป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ไฟฟ้าแหลมที่ไม่คาดคิดเกิดขึ้น ตัวเหนี่ยวนำชนิดนี้มีอยู่ในหลายขนาดขึ้นอยู่กับความต้องการของคุณ


0

ใช้ตัวเหนี่ยวนำแบบง่าย ๆ

  1. ชักนำ EMF (สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, ฟีดย้อนกลับ, หม้อแปลง)
  2. อำนาจแม่เหล็ก

จุดประสงค์ทั้งหมดคือการเหนี่ยวนำเช่นสนามแม่เหล็กและแกนกลางแตกต่างกันไป คุณต้องดูสิ่งนี้จากมุมมองทางฟิสิกส์ตอบจ้องมองที่คุณ อิเล็กทรอนิกส์เป็นเพียงแอปพลิเคชั่นของมัน

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.