En induktor (även känd som en elektrisk induktor) definieras som ett passivt elektriskt element med två terminaler som lagrar energi i form av ett magnetfält när elektrisk ström flyter genom den. Det kallas också en spole, chokes eller reaktor.
En induktor är bara en trådspole.
Det är otroligt enkelt att göra en – gör bara några öglor med en tråd. Men eftersom ledningar skapar magnetiska fält kommer du snart att se att det kan göra en del intressanta saker.
Den består vanligtvis av en spole av ledande material, typiskt isolerad koppar, insvept i en järnkärna antingen av plast eller ferromagnetiskt material; sålunda kallas det en järnkärninduktor.
Induktorer finns vanligtvis i intervallet från 1 µH (10-6 H) till 20 H. Många induktorer har en magnetisk kärna gjord av ferrit eller järn inuti spolen, som används för att öka magnetfältet och därmed induktorns induktans.
Enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion, när en elektrisk ström som flyter genom en induktor eller spole förändras, producerar det tidsvarierande magnetfältet en e.m.f (elektromotorisk kraft) eller spänning i den. Den inducerade spänningen eller e.m.f. över en induktor är direkt proportionell mot förändringshastigheten för den elektriska ström som flyter genom induktorn.
Induktans (L) är en egenskap hos en induktor som motverkar varje förändring i storlek eller riktning av ström som flyter genom den. Ju större en induktans induktans är, desto större kapacitet att lagra elektrisk energi i form av magnetfältet.
Hur fungerar induktorer?
Induktorn i en krets motverkar förändringar i strömflödet genom den genom att inducera en spänning över den som är proportionell mot förändringshastigheten för strömflödet.
Med andra ord kan induktorn lagra energi i form av ett magnetfält och den försöker motverka varje förändring i strömmen som flyter genom den. Det övergripande resultatet av detta är alltså att strömmen genom en induktor inte kan ändras momentant.
Vad händer när du kopplar bort induktorn?
Hur induktorer fungerar
Så här skapar du en elektromagnet.
Vad kan man använda induktorer till?
Och en transformator är i princip två induktorer lindade runt samma kärna.
Olika typer av induktorer
Induktorer med luftkärna
Även kända som keramiska induktorer, är luftkärninduktorer tillverkade av keramiska material och används i högfrekventa applikationer där låg induktans krävs. Luftkärninduktorer har icke-magnetiska kärnor, vilket gör dem idealiska för sådana applikationer. Även om de erbjuder minimala kärnförluster vid höga driftsfrekvenser, kan deras induktans påverkas av mekaniska vibrationer.
Induktorer av järnkärna
Dessa är gjorda av ferromagnetiskt material som järnkärnor och deras högre magnetiska permeabilitet betyder att de har högre effekt och erbjuder större induktans. De är idealiska i situationer när induktorer med lite utrymme behövs. De används vanligtvis i ljudutrustning, de kommer med kärnförluster och begränsad högfrekvenskapacitet.
Ferritkärna induktorer
Tillverkade med ferritmaterial som kärnor, de är gjorda av en kombination av mangan, zink, barium, nickel etc. och har därmed hög magnetisk permeabilitet. Ferritkärninduktorer är av två typer: mjuka ferriter och hårda ferriter.
Mjuka ferriter används i induktorer och transformatorer eftersom de vänder sin polaritet utan extern energi. De kan enkelt ändra sin magnetisering och är utmärkta magnetiska ledare.
Hårda ferriter avmagnetiserar inte ordentligt och används därför i permanentmagneter. Även efter att magnetfältet har tagits bort är deras polaritet oförändrad.
Sammantaget har ferritkärninduktorer låg elektrisk ledningsförmåga och används i medelhöga/höga frekvenser, omkopplingskretsar, telekommunikation och ferritstavantenner.
Induktorer av järnpulver
Dessa induktorer är gjorda av rent järnpulver och har luftgap så högt magnetiskt flöde kan lagras. Således kan högre likströmsnivåer passera genom sådana induktorer. Men permeabiliteten för kärnorna som används här är mindre, induktorerna är stabila i höga temperaturer.
Laminerade kärninduktorer
Här finns det många lamineringar på kärnorna; lamineringarna kan innehålla olika material och tjocklekar. Plåtarna kommer med isoleringsbeläggning som ger större elektriskt motstånd och minimerar kärnförlusterna. De används vanligtvis i effektfiltreringsenheter och lågfrekvensdetektorer.
Toroidformade induktorer
Dessa induktorer har ringformade toroidformade kärnor, gjorda av ferromagnetiska material. Med lågt magnetiskt flödesläckage erbjuder de höga magnetfält. De har höga induktansvärden och hög energiöverföringsförmåga och används i många apparater som kylskåp, luftkonditionering, medicinsk utrustning, omkopplingsregulatorer och till och med musikinstrument.
Effektinduktorer
Används i strömförsörjningskretsar och AC-ingångar, dessa induktorer kan hantera höga strömmar samtidigt som de når området för magnetisk mättnad. De används för att minska kärnförlusterna i applikationer som kräver spänningsomvandling och har lågt magnetiskt flödesläckage. De används också för att filtrera brus som produceras av elektromagnetisk störning (EMI).
Kopplade induktorer
Två ledare anslutna genom elektromagnetisk induktion är kända som kopplade induktorer; de har två lindningar runt en kärna. Här producerar växelströmmen som flyter i en induktor spänning i den andra. Används för att öka serieinduktansen, de finns i energiomvandlingskretsar.
Gjutna induktorer
Dessa induktorer har en isoleringsbeläggning, antingen av gjuten plast eller keramik. Deras kärnor är gjorda av ferritmaterial och induktorerna finns i små storlekar, varför de finns i kretskort, datorer och mobiler.
Variabla induktorer
Variabla induktorer tillåter att induktansen varierar. De är utformade på olika sätt med en rörlig ferritkärna som är placerad i en trådliknande struktur så att kärnans permeabilitet kan förändras. Mycket tillförlitliga, de används främst i radiofrekvensapplikationer.
Filminduktorer
Tillverkad med små tunnfilmsspolar som har begränsat maximalt värde. Men de erbjuder stabil induktans, hög kvalitetsfaktor och har högpresterande kompakta chips och används i trådlösa och LAN-nätverk, förstärkare, mobila enheter och strömleverantörer.
Spolelindade induktorer
Dessa induktorer kan arbeta i olika frekvensnivåer och används i kretskort, effektomvandling, filterkretsar och switchade strömförsörjningar. De kommer dock med utrymmesbegränsningar och är kända för att ha AC-förluster i högfrekvensapplikationer.
Tillämpningar av induktorer
I det här avsnittet tar vi en titt på de olika tillämpningarna av induktorer idag.
Induktorer för att lagra elektrisk energi i en enhet
Som sett ovan kan induktorer lagra energi under en kort tidsperiod eftersom energin som lagras som ett magnetfält är borta när strömförsörjningen är borta. Således ser vi induktorer som används i datorkretsar där strömförsörjning kan kopplas.
Induktorer i induktionsmotorer
I induktionsmotorer får magnetfältet som alstras på grund av växelström axeln i motorn att rotera. Motorns hastighet kan ställas in enligt frekvensen för tillförseln av ström från källan.
Induktorer som sensorer
Induktans är en nyckelprincip vid användning i induktiva närhetssensorer; här motarbetar magnetfältet i spolen flödet av elektrisk ström. Denna närhetssensormekanism används i sin tur i trafikljus för att kontrollera trafiktätheten.
Induktorer i avstämningskretsar
Tack vare induktorer kan avstämningskretsarna välja önskad frekvens. Idag används kondensatorer med induktorer i flera elektroniska enheter. Till exempel används de som radioavstämningskretsar, som är en typ av TV som används för att ändra frekvensen och hjälpa till att välja inom flera frekvenskanaler.
Induktorer som transformatorer
En viss kombination av flera induktorer med ett delat magnetfält kan ge oss en transformator. Transformatorer i sin tur används flitigt i kraftöverföringssystem. Som ned- eller upptrappningstransformatorer hjälper de till att minska eller öka kraftöverföringen.
Induktorer i strypare
När växelström flyter genom induktorer genererar den ett strömflöde i motsatt riktning. Detta leder till att induktorn stryper växelströmsflödet och passerar likströmmen. Mekanismen används alltså i kraftkällor där AC-försörjningen omvandlas till DC.
