Επεξήγηση επαγωγέων σε κυκλώματα AC / DC

Η ανάρτηση εξηγεί την απόκριση των επαγωγέων στις τάσεις DC και AC, καθώς και όταν εφαρμόζεται με πυκνωτές που χρησιμοποιείται συχνά ως συμπληρωματικό μέρος με έναν επαγωγέα.

Ιδιότητες επαγωγέα

Οι επαγωγείς είναι γνωστοί για την ιδιότητά τους να αποθηκεύουν ηλεκτρική ενέργεια σε αυτά με τη μορφή μαγνητικής ενέργειας. Αυτό συμβαίνει όταν ένας επαγωγέας εφαρμόζεται με ηλεκτρικό ρεύμα μέσα σε κλειστό κύκλωμα.

Ο επαγωγέας αποκρίνεται αποθηκεύοντας την ηλεκτρική ενέργεια μέσα του στην συγκεκριμένη αρχική στιγμιαία πολικότητα του ρεύματος και απελευθερώνει την αποθηκευμένη ενέργεια πίσω στο κύκλωμα μόλις αντιστραφεί η πολικότητα του ρεύματος ή απενεργοποιηθεί η ηλεκτρική παροχή.

Αυτό μοιάζει με έναν πυκνωτή που λειτουργεί, αν και με τον αντίθετο τρόπο, δεδομένου ότι οι πυκνωτές δεν ανταποκρίνονται στην αρχική αύξηση ρεύματος, αλλά τον αποθηκεύουν σταδιακά.

Επομένως, οι επαγωγείς και οι πυκνωτές συμπληρώνουν ο καθένας όταν χρησιμοποιούνται μαζί σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα.

Επαγωγέας με πυκνωτή

Ένας επαγωγέας βασικά θα συμπεριφέρεται και θα παράγει ένα βραχυκύκλωμα απέναντι όταν υποβάλλεται σε DC, ενώ θα προσφέρει μια αντίθετη ή περιοριστική απόκριση όταν εφαρμόζεται με ένα AC.

Το μέγεθος αυτής της αντίθετης απόκρισης ή δύναμης ενός επαγωγέα σε ένα εναλλασσόμενο ρεύμα ή εναλλασσόμενο ρεύμα ονομάζεται αντίδραση του επαγωγέα.

Η παραπάνω αντίδραση θα εξαρτηθεί από το μέγεθος της συχνότητας και του ρεύματος του AC και θα είναι άμεσα ανάλογη με αυτά.

Οι επαγωγείς ονομάζονται επίσης γενικά ως πηνία, δεδομένου ότι όλοι οι επαγωγείς αποτελούνται κυρίως από πηνία ή στροφές καλωδίων.

Η προαναφερθείσα ιδιότητα ενός επαγωγέα που περιλαμβάνει ουσιαστικά την αντίθεση των στιγμιαίων τρεχουσών καταχωρήσεων σε αυτό ονομάζεται ως επαγωγή ενός επαγωγέα.

Αυτή η ιδιότητα ενός επαγωγέα έχει πολλές πιθανές εφαρμογές σε ηλεκτρονικά κυκλώματα, όπως για την καταστολή των υψηλών συχνοτήτων, την καταστολή των ρευμάτων κύματος, για την απόκλιση ή την αύξηση τάσεων κλπ

Λόγω αυτής της κατασταλτικής φύσης των επαγωγών αυτοί ονομάζονται επίσης «πνιγμοί» που αναφέρεται στο φαινόμενο «πνιγμού» ή στην καταστολή που δημιουργείται από αυτά τα εξαρτήματα για ηλεκτρική ενέργεια.

Επαγωγείς και πυκνωτές σε σειρά

Όπως υποδεικνύεται στα παραπάνω, ένας πυκνωτής και ένας επαγωγέας που είναι αλληλοσυμπληρούμενοι μεταξύ τους, θα μπορούσαν να συνδεθούν σε σειρά ή παράλληλα για τη λήψη κάποιων πολύ χρήσιμων αποτελεσμάτων.

Το αποτέλεσμα αναφέρεται ειδικότερα στο χαρακτηριστικό συντονισμού αυτών των συστατικών σε μια συγκεκριμένη συχνότητα που μπορεί να είναι ειδική για αυτόν τον συνδυασμό.

Όταν συνδέεται σε σειρά όπως φαίνεται στο σχήμα που δίνεται παρακάτω, ο συνδυασμός αντηχεί σε μια συγκεκριμένη συχνότητα ανάλογα με τις τιμές τους που οδηγούν στη δημιουργία μιας ελάχιστης σύνθετης αντίστασης κατά μήκος του συνδυασμού.

Όσο δεν επιτυγχάνεται το συντονιστικό σημείο, ο συνδυασμός παρουσιάζει πολύ υψηλή αντίσταση.

Η αντίσταση αναφέρεται στην αντίθετη ιδιότητα του AC, παρόμοια με την αντίσταση που κάνει το ίδιο, αλλά με DC.

Πυκνωτής επαγωγέα παράλληλα

Όταν συνδέεται παράλληλα (βλ. Εικόνα παρακάτω), η απόκριση είναι ακριβώς το αντίθετο, εδώ η αντίσταση γίνεται άπειρη στο συντονιστικό σημείο και εφόσον δεν φτάσει αυτό το σημείο το κύκλωμα προσφέρει εξαιρετικά χαμηλή αντίσταση στο ακόλουθο ρεύμα.

Τώρα μπορούμε να φανταστούμε γιατί στα κυκλώματα δεξαμενών, το ρεύμα σε αυτόν τον συνδυασμό γίνεται το υψηλότερο και βέλτιστο τη στιγμή που επιτυγχάνεται ένα συντονιστικό σημείο.

Επαγωγική απόκριση για παροχή DC

Όπως συζητήθηκε στις παραπάνω ενότητες, όταν ένας επαγωγέας υποβάλλεται σε ρεύμα που έχει συγκεκριμένη πολικότητα, προσπαθεί να το αντιταχθεί ενώ αποθηκεύεται μέσα στον επαγωγέα με τη μορφή μαγνητικής ενέργειας.

Αυτή η απόκριση είναι εκθετική, που σημαίνει σταδιακά μεταβαλλόμενη με το χρόνο, κατά τη διάρκεια της οποίας η αντίσταση του επαγωγέα είναι η μέγιστη κατά την έναρξη της εφαρμογής DC και σταδιακά μειώνεται και κινείται προς μηδενική αντίσταση με το χρόνο, φτάνοντας τελικά στο μηδέν ohm μετά από ορισμένο χρόνο ανάλογα με το μέγεθος της αυτεπαγωγής (άμεσα αναλογική).

Η παραπάνω απόκριση μπορεί να απεικονιστεί μέσω του παρακάτω γραφήματος. Η πράσινη κυματομορφή δείχνει την απόκριση curren (Amp) μέσω του επαγωγέα όταν ένα DC εφαρμόζεται σε αυτό.

Μπορεί να φανεί καθαρά ότι το ρεύμα είναι μηδέν μέσω του επαγωγέα κατά την έναρξη και σταδιακά αυξάνεται στη μέγιστη τιμή καθώς αποθηκεύει την ενέργεια μαγνητικά.

Η καφετιά γραμμή δείχνει την τάση στον επαγωγέα για το ίδιο. Μπορούμε να βεβαιωθούμε ότι είναι το μέγιστο στο στιγμιαίο διακόπτη ON, το οποίο σταδιακά πεθαίνει μέχρι τη χαμηλότερη τιμή κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης ενέργειας του επαγωγέα.

Απόκριση επαγωγέα για τάσεις AC

Ένα εναλλασσόμενο ρεύμα ή εναλλασσόμενο ρεύμα δεν είναι τίποτα άλλο από ένα DC που αλλάζει την πολικότητά του σε κάποιο δεδομένο ρυθμό που ονομάζεται επίσης συχνότητα.

Ένας επαγωγέας θα ανταποκρίνεται σε ένα AC ακριβώς με τον τρόπο που εξηγείται παραπάνω, ωστόσο, δεδομένου ότι θα υπόκειται σε μια συνεχώς μεταβαλλόμενη πολικότητα στη δεδομένη συχνότητα, η αποθήκευση και απελευθέρωση ηλεκτρικής ενέργειας μέσα στον επαγωγέα θα αντιστοιχεί επίσης σε αυτή τη συχνότητα με αποτέλεσμα την αντίθεση το τρέχον.

Αυτό το μέγεθος ή η σύνθετη αντίσταση μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ο μέσος όρος ή η τιμή RMS αυτής της συνεχούς παροχής και λήψης ηλεκτρικής ενέργειας κατά μήκος του επαγωγέα.

Έτσι, εν συντομία, η απόκριση του επαγωγέα στο AC θα ήταν ίδια με εκείνη ενός αντιστάτη σε ένα κύκλωμα DC.