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인덕터

인덕터는 전류가 코일을 통과하여 자기장과 전기 사이의 관계를 이용하도록 설계된 와이어 코일로 구성된 수동 전기 부품입니다.

전자기학 튜토리얼에서 전선에 전류가 흐르면 도체 주위에 자속이 발생한다는 것을 살펴보았습니다. 이로 인해 도체 주위를 도는 자속의 방향과 같은 도체를 흐르는 전류의 방향 사이에 관계가 성립합니다. 전류와 자속의 방향 사이에는 "플레밍의 오른손 법칙"이라고 하는 잘 알려진 관계가 성립합니다.

그러나 권선 코일과 관련하여 또 다른 중요한 특성이 있는데, 그것은 전류가 흐르는 것을 방해하거나 저항하는 자기 플럭스의 움직임에 의해 동일한 코일에 2차 전압이 유도된다는 것입니다.

일반적인 인덕터

가장 기본적인 형태로는인덕터는 중심 코어에 감긴 와이어 코일에 불과합니다. 대부분의 코일에서 전류는 (나) 코일을 통과하면서 자기 플럭스가 생성됩니다.엔피) 주위에는 전류의 흐름에 비례하는 힘이 있습니다.

그만큼인덕터초크라고도 불리는 는 또 다른 수동형 전기 부품으로, 코일에 전류가 흐르면 코일 자체 또는 코어에 자기장이 유도되어 이러한 관계를 활용하도록 설계된 단순한 와이어 코일입니다. 이는 일반 와이어 코일에서 생성되는 자기장보다 훨씬 강한 자기장을 생성합니다.

인덕터는 단단한 중앙 코어 주위에 와이어를 단단히 감아 형성되며, 이 코어는 자기 플럭스를 집중시키기 위해 곧은 원통형 막대이거나 연속적인 루프 또는 링일 수 있습니다.

인덕터의 회로 기호는 와이어 코일의 기호이므로 와이어 코일도 인덕터라고 할 수 있습니다.인덕터인덕터는 일반적으로 감겨 있는 내부 코어의 유형에 따라 분류됩니다. 예를 들어 중공 코어(자유 공기), 단단한 철 코어 또는 소프트 페라이트 코어가 있으며, 아래에 표시된 것처럼 와이어 코일 옆에 연속 또는 점선의 평행선을 추가하여 다양한 코어 유형을 구별합니다.

인덕터 기호

현재,나인덕터를 통과하는 전류는 그에 비례하는 자속을 생성합니다. 그러나 판 사이의 전압 변화를 방해하는 커패시터와 달리, 인덕터는 자기장 내에 자체 유도 에너지가 축적되어 전류의 변화율을 방해합니다.

즉, 인덕터는 전류 변화에 저항하거나 반대하지만, 정상 상태의 직류 전류는 쉽게 통과시킵니다. 인덕터가 전류 변화에 저항하는 이러한 능력은 전류와도 관련이 있습니다.나자기 플럭스 연결을 통해엔피비례상수를 라고 합니다.인덕턴스기호가 주어진다엘단위로헨리, (시간) 조셉 헨리의 이름을 따서 명명되었습니다.

헨리는 그 자체로 비교적 큰 인덕턴스 단위이기 때문에, 더 작은 인덕터의 경우 헨리의 하위 단위를 사용하여 값을 나타냅니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

인덕턴스 접두사

따라서 Henry의 하위 단위를 표시하려면 예를 들어 다음을 사용합니다.

• 1 mH = 1 밀리헨리– 헨리의 천분의 일(1/1000)에 해당합니다.

• 100μH = 100 마이크로헨리– 이는 헨리의 1억분의 1(1/1,000,000)에 해당합니다.

인덕터나 코일은 전기 회로에서 매우 흔하며 코일의 인덕턴스를 결정하는 요인은 여러 가지가 있습니다. 예를 들어 코일의 모양, 절연 전선의 권수, 전선의 층 수, 권수 사이의 간격, 코어 재료의 투자율, 코어의 크기 또는 단면적 등을 들 수 있습니다.

인덕터 코일은 중앙 코어 영역을 가지고 있습니다.에이) 단위 길이당 와이어의 회전 수가 일정하고,엘). 따라서 코일이N회전은 자속의 양에 의해 연결됩니다.에프그러면 코일은 다음과 같은 플럭스 연결을 갖습니다.엔피그리고 현재, (나코일을 통과하는 )은 전류 흐름과 반대 방향으로 유도 자속을 생성합니다. 그러면 패러데이 법칙에 따라 이 자속 쇄교의 변화는 다음 코일의 단일 코일에 자기 유도 전압을 생성합니다.

• 어디:

• N턴의 수입니다

• 에이단면적(m)입니다2

• 에프Webers의 플럭스 양은 다음과 같습니다.

• 중핵심 재료의 투자율은 다음과 같습니다.

• 엘코일의 길이는 미터 단위입니다

• 디/디티전류 변화율은 암페어/초입니다.

시간에 따라 변하는 자기장은 전류의 변화율에 비례하는 전압을 유도하는데, 양의 값은 기전력의 증가를, 음의 값은 기전력의 감소를 나타냅니다. 이 자기 유도 전압, 전류, 그리고 인덕턴스를 연결하는 방정식은 다음을 대입하여 구할 수 있습니다.μN2A/L~와 함께엘비례상수를 나타내는 것으로,인덕턴스코일의.

인덕터의 플럭스와 인덕터를 흐르는 전류 사이의 관계는 다음과 같습니다.NΦ = 리튬인덕터는 도선 코일로 구성되므로 위의 방정식을 줄여서 자체 유도 EMF를 제공합니다. 이를 때때로 EMF라고 합니다.역기전력코일에도 유도됨:

인덕터에 의해 생성된 역기전력

어디:엘자기 인덕턴스이고디/디티현재 변화율.

인덕터 코일

따라서 이 방정식으로부터 우리는 "자체 유도 기전력 = 인덕턴스 x 전류 변화율"이라고 말할 수 있으며, 회로의 인덕턴스가 1헨리일 때, 회로를 흐르는 전류가 초당 1암페어의 속도로 변할 때 회로에 유도되는 기전력은 1볼트입니다.

위 방정식에서 주의해야 할 중요한 점이 하나 있습니다. 이 방정식은 인덕터에 생성되는 기전력을 전류 변화와만 연관시킵니다. 왜냐하면 인덕터 전류의 흐름이 일정하고 변하지 않는 경우(예: 정상 상태 DC 전류)에는 순간 전류 변화율이 0이므로 유도 기전력 전압은 0이 되기 때문입니다.디/디티 = 0.

인덕터를 통해 정상 상태의 직류 전류가 흐르고 따라서 유도 전압이 0일 때, 인덕터는 전선과 같은 단락 회로, 또는 최소한 매우 낮은 저항 값을 갖는 회로처럼 작용합니다. 다시 말해, 인덕터가 전류 흐름을 방해하는 방식은 교류 회로와 직류 회로에서 매우 다릅니다.

인덕터의 시간 상수

우리는 이제 인덕터에서 전류가 즉시 변경될 수 없다는 것을 알고 있습니다. 왜냐하면 이것이 발생하려면 전류가 0시간 동안 유한한 양만큼 변경되어야 하며 이로 인해 전류 변경 속도가 무한대가 되기 때문입니다.디/디티 =무한대, 유도 기전력도 무한대가 되므로 무한 전압은 존재하지 않습니다. 그러나 스위치 작동과 같이 인덕터를 흐르는 전류가 매우 빠르게 변하면 인덕터 코일에 고전압이 유도될 수 있습니다.

오른쪽 인덕터 회로를 생각해 보세요. 스위치를 사용하면 (S1)가 열려 있으면 인덕터 코일에 전류가 흐르지 않습니다. 인덕터에 전류가 흐르지 않으므로 전류 변화율(디/디티코일의 )은 0이 됩니다. 전류의 변화율이 0이면 자기 유도 기전력(~ 안에엘= 0) 인덕터 코일 내부.

이제 스위치를 닫으면(t = 0), 회로에 전류가 흐르고 인덕터의 인덕턴스에 의해 결정되는 속도로 천천히 최대값까지 상승합니다. 인덕터를 통해 흐르는 이 전류 속도에 인덕터의 인덕턴스(헨리)를 곱하면, 위의 패러데이 방정식에 따라 코일 양단에 일정 값의 자기 유도 기전력이 생성됩니다.~ 안에엘= Ldi/dt.

인덕터 코일을 가로지르는 자체 유도 EMF(~ 안에엘)는 전류가 최대값에 도달하고 정상 상태에 도달할 때까지 인가 전압과 싸웁니다. 이제 코일을 통해 흐르는 전류는 코일 권선의 DC 또는 "순수" 저항에 의해서만 결정됩니다. 코일의 리액턴스 값이 0으로 감소했기 때문입니다. 이는 전류 변화율(디/디티)는 정상 상태에서 0입니다. 다시 말해, 이제 코일의 직류 저항만 존재하여 전류 흐름을 방해합니다.

마찬가지로, 스위치(S1)가 열리면 코일에 흐르는 전류는 감소하기 시작하지만, 인덕터는 다시 이러한 변화에 저항하여 반대 방향으로 전압을 유도함으로써 전류 흐름을 이전 값으로 유지하려고 합니다. 감소 기울기는 음수이며, 아래 그림과 같이 코일의 인덕턴스와 관련이 있습니다.

인덕터의 전류와 전압

인덕터에 의해 생성되는 유도 전압의 크기는 전류 변화율에 따라 달라집니다. 전자기 유도에 대한 튜토리얼에서는렌츠의 법칙다음과 같이 말했습니다."유도된 기전력의 방향은 항상 그것을 일으키는 변화에 반대되는 방향입니다.". 다시 말해, 유도 기전력은 처음에 유도 기전력을 일으킨 운동이나 변화에 항상 반대합니다.

따라서 전류가 감소하면 전압 극성은 전원으로 작용하고, 전류가 증가하면 전압 극성은 부하로 작용합니다. 따라서 코일을 통과하는 전류 변화율이 같을 때 유도 기전력의 크기가 증가하거나 감소하는 것은 동일합니다.

인덕터 예제 No1

4 암페어의 정상 상태 직류 전류가 0.5H의 솔레노이드 코일을 통과합니다. 위 회로의 스위치를 10mS 동안 열어 코일에 흐르는 전류가 0 암페어로 감소하면 코일에 유도되는 역기전력은 얼마일까요?

인덕터의 전력

우리는 회로 내의 인덕터가 전류의 흐름을 방해한다는 것을 알고 있습니다.나) 이 전류의 흐름은 렌츠의 법칙에 따라 반대 기전력을 유도하기 때문에 이를 통과합니다. 따라서 이 유도 기전력에 반대되는 전류가 흐르도록 외부 배터리 전원에서 일을 해야 합니다. 전류를 강제로 흐르게 하는 데 사용되는 순간 전력은 (나) 이 자체 유도 전자기파에 대하여, (~ 안에엘)는 위에서 다음과 같이 주어졌습니다.

회로의 전력은 다음과 같이 주어집니다.P = V*I그러므로:

이상적인 인덕터는 저항이 없고 인덕턴스만 있으므로 R = 0 Ω이고 따라서 코일 내부에서 전력이 소모되지 않습니다. 따라서 이상적인 인덕터는 전력 손실이 없다고 할 수 있습니다.

인덕터의 에너지

전력이 인덕터로 흐르면 에너지가 자기장에 저장됩니다. 인덕터를 통해 흐르는 전류가 증가하고디/디티0보다 커지면 회로의 순간 전력도 0보다 커야 합니다.P > 0) 즉, 양수는 에너지가 인덕터에 저장된다는 것을 의미합니다.

마찬가지로 인덕터를 통과하는 전류가 감소하고디/디티0보다 작으면 순간 전력도 0보다 작아야 합니다.피< 0) 즉, 음수는 인덕터가 에너지를 회로로 되돌려 보낸다는 것을 의미합니다. 따라서 위의 전력 방정식을 적분하면, 항상 양수인 총 자기 에너지가 인덕터에 저장되는 양수는 다음과 같습니다.

인덕터에 저장된 에너지

어디:안에줄 단위입니다엘헨리에 있고나암페어 단위입니다

에너지는 실제로 인덕터를 둘러싼 자기장 내에 전류가 흐르면서 저장됩니다. 저항이나 정전용량이 없는 이상적인 인덕터에서 전류가 증가하면 에너지가 인덕터로 흘러 들어가 자기장 내에 손실 없이 저장됩니다. 전류가 감소하고 자기장이 붕괴될 때까지 에너지는 방출되지 않습니다.

교류(AC) 회로에서 인덕터는 매 사이클마다 에너지를 지속적으로 저장하고 전달합니다. 직류(DC) 회로처럼 인덕터를 통해 흐르는 전류가 일정하다면 저장된 에너지에는 변화가 없습니다.P = Li(di/dt) = 0.

따라서 인덕터는 회로에 에너지를 저장하고 전달할 수 있지만, 에너지를 생성할 수는 없으므로 수동 소자로 정의할 수 있습니다. 이상적인 인덕터는 무손실로 분류되는데, 이는 에너지 손실이 없으므로 에너지를 무한정 저장할 수 있다는 것을 의미합니다.

그러나 실제 인덕터는 항상 코일 권선과 관련된 일부 저항을 가지며 전류가 저항을 통해 흐를 때마다 옴의 법칙에 따라 에너지가 열의 형태로 손실됩니다.피 = 나2아르 자형) 전류가 교류이든 상수이든 상관없습니다.

인덕터의 주요 용도는 필터링 회로, 공진 회로, 그리고 전류 제한입니다. 인덕터는 회로에서 교류 또는 다양한 정현파 주파수를 차단하거나 변조하는 데 사용될 수 있으며, 이러한 역할에서 인덕터는 간단한 라디오 수신기나 다양한 유형의 발진기를 "조정"하는 데 사용될 수 있습니다. 또한 민감한 장비를 파괴적인 전압 스파이크와 높은 돌입 전류로부터 보호할 수도 있습니다.

인덕터에 대한 다음 튜토리얼에서는 코일의 유효 저항을 인덕턴스라고 하며, 이 인덕턴스는 우리가 알고 있듯이 "전류의 변화를 방해하는" 전기 도체의 특성이며, 내부적으로 유도되는 자기 인덕턴스 또는 외부적으로 유도되는 상호 인덕턴스로 구분할 수 있습니다.

https://www.electronics-tutorials.ws/inductor/inductor.html