Comprendre un inducteur et ça marche

L'inducteur est l'un des principaux composants passifs de l'électronique. Les composants passifs de base en électronique sont les résistances, les condensateurs et les inductances. Les inducteurs sont étroitement liés aux condensateurs car ils utilisent tous deux un champ électrique pour stocker de l'énergie et sont tous deux deux composants passifs terminaux. Mais les condensateurs et les inducteurs ont des propriétés de construction, des limites et une utilisation différentes.

L'inductance est un composant à deux bornes qui stocke l'énergie dans ses champs magnétiques. Il est également appelé bobine ou starter. Il bloque tout changement de courant qui le traverse.

L'inducteur est caractérisé par la valeur de l'inductance qui est le rapport de la tension (EMF) et du changement de courant à l'intérieur de la bobine. L' unité d'inductance est Henry. Si le flux de courant à travers une inductance est modifié à la vitesse d'un ampère par seconde et que 1 V d'EMF est produit à l'intérieur de la bobine, la valeur de l'inductance sera de 1 Henry.

En électronique, l'inductance avec une valeur de Henry est rarement utilisée car c'est une valeur très élevée en termes d'application. En règle générale, des valeurs beaucoup plus faibles telles que Milli Henry, Micro Henry ou Nano Henry sont utilisées dans la plupart des applications.

symbole	Valeur	Relation avec Henry
mH	Milli Henry	1/1000
euh	Micro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

Le symbole d'un inducteur est montré dans l'image ci-dessous-

Le symbole est une représentation de fils torsadés, ce qui signifie que les fils sont construits pour devenir une bobine.

Construction de l'inducteur

Les inductances sont formées à l'aide de fils de cuivre isolés qui sont en outre formés comme une bobine. La bobine peut être de différentes formes et tailles et peut également être enveloppée dans un type différent de matériaux.

L'inductance d'un inducteur est hautement fiable en fonction de plusieurs facteurs, tels que le nombre de tours de fil, l'espacement entre les spires, le nombre de couches de spires, le type de matériaux du noyau, sa perméabilité magnétique, sa taille, sa forme, etc.

Il existe une énorme différence entre l'inductance idéale et les inductances réelles utilisées dans les circuits électroniques. L'inducteur réel a non seulement une inductance, mais il a également une capacité et une résistance. Les bobines étroitement enroulées produisent une quantité mesurable de capacité parasite entre les tours de bobine. Cette capacité supplémentaire, ainsi que la résistance du fil, modifie les comportements à haute fréquence d'un inducteur.

Les inducteurs sont utilisés dans presque tous les produits électroniques, certaines applications de bricolage d'inductances sont:

• Détecteur de métaux
• Détecteur de métaux Arduino
• transmetteur FM
• Oscillateurs

Comment fonctionne un inducteur?

Avant de poursuivre la discussion, il est important de comprendre la différence entre deux terminologies, champ magnétique et flux magnétique.

Pendant le passage du courant à travers le conducteur, un champ magnétique est généré. Ces deux choses sont linéairement proportionnelles. Par conséquent, si le courant est augmenté, le champ magnétique augmentera également. Ce champ magnétique est mesuré dans l'unité SI, Tesla (T). Maintenant, qu'est-ce que le flux magnétique ? Eh bien, c'est la mesure ou la quantité du champ magnétique qui traverse une zone spécifiée. Magnetic Flux possède également une unité au standard SI, c'est Weber.

Donc, à partir de maintenant, il y a un champ magnétique à travers les inducteurs, produit par le courant qui le traverse.

Pour mieux comprendre, il est nécessaire de comprendre la loi d'inductance de Faraday. Conformément à la loi d'inductance de Faraday, l'EMF généré est proportionnel à la vitesse de changement du flux magnétique.

VL = N (dΦ / dt)

Où N est le nombre de tours et Φ est la quantité de flux.

Construction d'un inducteur

Une construction et un fonctionnement générique et standard de l'inductance peuvent être démontrés comme un fil de cuivre étroitement enroulé sur un matériau de noyau. Dans l'image ci-dessous, le fil de cuivre est étroitement enroulé sur un matériau central, ce qui en fait un inducteur passif à deux bornes.

Lorsque le courant circule à travers le fil, le champ électromagnétique se développe à travers le conducteur et une force électromotrice ou EMF se génère en fonction du taux de changement du flux magnétique. Ainsi, la liaison de flux sera Nɸ.

L' inductance de l'inductance de bobine enroulée dans un matériau de noyau est dite

µN ² A / L

où N est le nombre de tours

A est la section transversale du matériau de base

L est la longueur de la bobine

µ est la perméabilité du matériau du noyau qui est une constante.

La formule de retour EMF généré est

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

Dans le circuit, si une source de tension est appliquée à l'inducteur à l'aide d'un interrupteur. Ce commutateur peut être quelque chose comme des transistors, un MOSFET ou tout type de commutateur typique qui fournira la source de tension à l'inducteur.

Il existe deux états du circuit.

Lorsque l'interrupteur est ouvert, aucun flux de courant ne se produira dans l'inducteur et le taux de changement de courant est nul. Ainsi, l' EMF est également nul.

Lorsque l'interrupteur est fermé, le courant de la source de tension à l'inducteur commence à augmenter jusqu'à ce que le flux de courant atteigne la valeur maximale en régime permanent. Pendant ce temps, le flux de courant à travers l'inductance augmente et le taux de changement de courant dépend de la valeur de l'inductance. Conformément à la loi de Faraday, l'inducteur génère un retour EMF qui reste jusqu'à ce que le DC entre dans l'état stable. Pendant l'état d'équilibre, il n'y a pas de changement de courant dans la bobine et le courant passe simplement à travers la bobine.

Pendant ce temps, un inducteur idéal agira comme un court-circuit car il n'a pas de résistance, mais dans une situation pratique, le courant circulant à travers la bobine et la bobine a une résistance ainsi que la capacité.

Dans l'autre état, lorsque l'interrupteur est à nouveau fermé, le courant de l'inductance diminue rapidement et il y a à nouveau un changement de courant qui conduit en outre à la génération d'EMF.

Courant et tension dans un inducteur

Le graphique ci-dessus montre l'état du commutateur, le courant d'inductance et la tension induite dans la constante de temps.

La puissance à travers l'inductance peut être calculée en utilisant la loi de puissance Ohms où P = Tension x Courant. Par conséquent, dans un tel cas, la tension est –L (di / dt) et le courant est i. Ainsi, la puissance d'un inducteur peut être calculée en utilisant cette formule

P _L = L (di / dt) i

Mais pendant l'état d'équilibre, le véritable inducteur agit simplement comme une résistance. Ainsi, la puissance peut être calculée comme

P = V ² R

Il est également possible de calculer l'énergie stockée dans un inducteur. Un inducteur stocke l'énergie en utilisant le champ magnétique. L'énergie stockée dans l'inducteur peut être calculée à l'aide de cette formule:

W (t) = Li ² (t) / 2

Il existe différents types d'inducteurs disponibles en termes de construction et de taille. Les inducteurs de construction peuvent être formés dans le noyau d'air, le noyau de ferrite, le noyau de fer, etc.

Applications des inducteurs

Les inducteurs sont utilisés dans un large domaine d'application.

1. Dans une application liée aux RF.
2. SMPS et alimentations.
3. Dans Transformer.
4. Parasurtenseur pour limiter le courant d'appel.
5. À l'intérieur des relais mécaniques, etc.