Hallo! Als Induktor -Lieferant werde ich oft gefragt, wie Induktoren in einem DC -Schaltkreis arbeiten. Es ist ein faszinierendes Thema, und ich freue mich, es für Sie auf eine Weise aufzubrechen, die leicht zu verstehen ist.
Beginnen wir mit den Grundlagen. Ein Induktor ist eine passive elektronische Komponente, die Energie in einem Magnetfeld speichert, wenn ein elektrischer Strom durch sie fließt. Es besteht in der Regel aus einer Drahtspule, und die Art und Weise, wie es sich in einem Gleichstromkreis verhält, unterscheidet sich sehr von der Art und Weise, wie es in einem Wechselstromkreis wirkt.
Wie Induktoren auf Gleichstrom reagieren
Wenn Sie zum ersten Mal eine DC -Spannung auf einen Induktor anwenden, widersteht sie zunächst der Änderung des Stroms. Dies ist auf das Lenz -Gesetz zurückzuführen, das besagt, dass die induzierte elektromotive Kraft (EMF) in einem Schaltkreis immer die Änderung des magnetischen Flusses widerspricht, der sie verursacht hat. Einfacher möchte der Induktor nicht, dass sich die Strömung plötzlich ändert.
Sobald Sie den Schalter in einem DC -Schaltkreis mit einem Induktor schließen, steigt der Strom an, aber der Induktor erzeugt eine Rücken -EMF, die versucht, den Strom zu schnell zu steigen. Die hintere EMF ist proportional zur Änderungsrate des Stroms durch den Induktor. Zu Beginn, wenn sich der Strom schnell ändert, ist die hintere EMF maximal.
Im Laufe der Zeit sinkt der Strom, wenn der Strom weiter steigt, die Änderungsänderung des Stroms. Schließlich erreicht der Induktor einen stetigen Zustand. In einem DC -stetigen Zustand ist der Strom durch den Induktor konstant. Da die Änderungsrate des Stroms Null beträgt (weil sich der Strom nicht ändert), ist die hintere EMF über den Induktor auch Null. Zu diesem Zeitpunkt wirkt der Induktor wie ein kurzer Schaltkreis (ein Draht mit sehr geringem Widerstand) im Gleichstromkreis.
Die Rolle der Induktivität
Die Eigenschaft, die bestimmt, wie sich ein Induktor verhält, wird als Induktivität bezeichnet, durch das Symbol L bezeichnet und in Henries (h) gemessen. Die Induktivität hängt von mehreren Faktoren ab, z.
Ein höherer Induktivität bedeutet, dass der Induktor einen stärkeren Widerstand gegen Änderungen des Stroms aufweist. Wenn Sie beispielsweise zwei Induktoren haben, eine mit einer hohen Induktivität und eine mit niedriger Induktivität, und Sie dieselbe DC -Spannung auf beide anwenden, dauert der Induktor mit hoher Induktivität länger, um den stabilen Zustand zu erreichen.
Praktische Anwendungen von Induktoren in Gleichstromkreisen
Induktoren haben eine Vielzahl von Anwendungen in Gleichstromkreisen. Eine übliche Verwendung ist die Netzteile. In einer Gleichstromversorgung werden Induktoren zum Filterungsschaltungen verwendet. Sie helfen, die Ausgangsspannung zu glätten, indem sie die Welligkeit reduzieren (kleine Schwankungen in der Gleichspannung). In Kombination mit Kondensatoren bilden sie LC -Filter, die unerwünschte Wechselstromkomponenten effektiv aus dem Gleichstromausgang entfernen können.
Eine andere Anwendung ist in DC -DC -Konvertern. Diese Konverter werden verwendet, um den Niveau einer Gleichspannung zu ändern, entweder nach oben (Boost Converter) oder nach unten (Buck Converter). Induktoren spielen eine entscheidende Rolle beim Speichern und Übertragen von Energie während des Schaltprozesses dieser Konverter.
Vergleich verschiedener Arten von Induktoren für Gleichstromkreise
Es gibt verschiedene Arten von Induktoren mit jeweils eigenen Eigenschaften, die für verschiedene DC -Anwendungen geeignet sind.
- Luft - Kerninduktoren: Diese Induktoren haben keinen magnetischen Kern. Sie werden häufig in hohen Frequenzanwendungen verwendet, bei denen ein niedriger Induktivitätswert erforderlich ist. Da es keinen Kern gibt, um zu sättigen, können sie relativ hohe Ströme ohne signifikante Verzerrung bewältigen.
- Eisen - Kerninduktoren: Eisen - Kerninduktoren haben einen Kern aus Eisen oder anderen magnetischen Materialien. Sie haben einen hohen Induktivitätswert für eine bestimmte Anzahl von Kurven im Vergleich zu Luftkerninduktoren. Sie sind jedoch anfälliger für die Sättigung bei hohen Strömen, die ihre Verwendung in einigen hohen DC -Anwendungen einschränken können.
- Ferrit - Kerninduktoren: Ferrit ist eine Art magnetisches Material mit geringen Verlusten bei hohen Frequenzen. Ferrit - Kerninduktoren werden üblicherweise beim Schalten von Netzteilen und anderen DC -Schaltungen mit hoher Frequenz -DC -Schaltungen verwendet, bei denen die Effizienz wichtig ist.
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Referenzen
- Boylestad, RL, & Nashelsky, L. (2017). Elektronische Geräte und Schalttheorie. Pearson.
- Nilsson, JW & Riedel, SA (2019). Elektrische Schaltungen. Pearson.