Wyjaśnienie cewek w obwodach prądu przemiennego / stałego

W poście wyjaśniono reakcję cewek na napięcia stałe i przemienne, a także w przypadku zastosowania z kondensatorami, które są często używane jako część uzupełniająca z cewką.

Właściwości induktora

Induktory znane są ze swojej właściwości magazynowania w nich energii elektrycznej w postaci energii magnetycznej. Dzieje się tak, gdy cewka indukcyjna jest podawana z prądem elektrycznym w obwodzie zamkniętym.

Cewka indukcyjna reaguje magazynując w niej energię elektryczną do określonej początkowej chwilowej biegunowości prądu i uwalnia zmagazynowaną energię z powrotem do obwodu, gdy tylko polaryzacja prądu zostanie odwrócona lub zasilanie elektryczne zostanie wyłączone.

Przypomina to działanie kondensatora, choć w odwrotny sposób, ponieważ kondensatory nie reagują na początkowy skok prądu, a raczej przechowuje go stopniowo.

Dlatego cewki i kondensatory uzupełniają się, gdy są używane razem w obwodzie elektronicznym.

Cewka z kondensatorem

Cewka indukcyjna będzie zasadniczo zachowywać się i wytwarzać zwarcie w sobie, gdy zostanie poddana działaniu prądu stałego, oferując jednocześnie przeciwną lub ograniczającą odpowiedź, gdy zostanie zastosowana z prądem przemiennym.

Wielkość tej przeciwstawnej odpowiedzi lub siły cewki indukcyjnej na prąd przemienny lub przemienny nazywana jest reaktancją cewki indukcyjnej.

Powyższa reaktancja będzie zależeć od wielkości częstotliwości i prądu prądu przemiennego i będzie do nich wprost proporcjonalna.

Cewki indukcyjne są ogólnie nazywane również cewkami, ponieważ wszystkie induktory składają się głównie z cewek lub zwojów drutów.

Wyżej omówiona właściwość cewki indukcyjnej, która zasadniczo polega na przeciwstawieniu się chwilowym przepływom prądu przez nią, jest nazywana indukcyjnością cewki indukcyjnej.

Ta właściwość cewki indukcyjnej ma wiele potencjalnych zastosowań w obwodach elektronicznych, takich jak tłumienie wysokich częstotliwości, tłumienie prądów udarowych, wybrzuszanie lub podwyższanie napięć itp.

Z powodu tej tłumiącej natury induktorów nazywane są one również „dławikami”, co odnosi się do efektu „dławienia” lub tłumienia wytwarzanego przez te elementy dla elektryczności.

Cewki i kondensatory połączone szeregowo

Jak wskazano powyżej, kondensator i cewka indukcyjna, które są do siebie komplementarne, mogą być połączone szeregowo lub równolegle w celu uzyskania bardzo użytecznych efektów.

Efekt odnosi się w szczególności do właściwości rezonansowych tych elementów przy określonej częstotliwości, która może być specyficzna dla tej kombinacji.

Po połączeniu szeregowym, jak pokazano na poniższym rysunku, kombinacja rezonuje z określoną częstotliwością w zależności od ich wartości, co skutkuje wytworzeniem minimalnej impedancji w całej kombinacji.

Dopóki punkt rezonansowy nie zostanie osiągnięty, połączenie ma bardzo wysoką impedancję.

Impedancja odnosi się do właściwości przeciwstawnej do AC, podobnej do rezystancji, która robi to samo, ale z DC.

Kondensator cewki równoległej

Po podłączeniu równoległym (patrz rysunek poniżej), odpowiedź jest odwrotna, tutaj impedancja staje się nieskończona w punkcie rezonansowym i dopóki ten punkt nie zostanie osiągnięty, obwód oferuje wyjątkowo niską impedancję dla następującego prądu.

Teraz możemy sobie wyobrazić, dlaczego w obwodach zbiorników prąd w takiej kombinacji staje się największy i optymalny w momencie osiągnięcia punktu rezonansowego.

Odpowiedź cewek indukcyjnych przy zasilaniu DC

Jak omówiono w powyższych sekcjach, gdy cewka indukcyjna jest poddawana działaniu prądu o określonej biegunowości, stara się mu przeciwdziałać, gdy jest przechowywana wewnątrz cewki indukcyjnej w postaci energii magnetycznej.

Ta odpowiedź jest wykładnicza, co oznacza stopniową zmianę w czasie, podczas której rezystancja cewki indukcyjnej jest maksymalna na początku zastosowania prądu stałego i stopniowo zmniejsza się i przesuwa się w kierunku zerowej rezystancji z czasem, ostatecznie osiągając zero omów po pewnym określonym czasie w zależności od wielkości indukcyjności (wprost proporcjonalna).

Powyższą odpowiedź można zwizualizować za pomocą przedstawionego poniżej wykresu. Zielony przebieg pokazuje aktualną (Amp) odpowiedź przez cewkę indukcyjną po przyłożeniu do niej prądu stałego.

Można wyraźnie zauważyć, że prąd na początku przez cewkę wynosi zero i stopniowo rośnie do wartości maksymalnej, gdy magazynuje energię magnetycznie.

Brązowa linia wskazuje napięcie na cewce dla tego samego. Możemy zaobserwować, że jest ono maksymalne w chwili włączenia, które stopniowo zanika do najniższej wartości w trakcie magazynowania energii induktora.

Odpowiedź cewki indukcyjnej dla napięć AC

Prąd przemienny lub prąd przemienny to nic innego jak prąd stały zmieniający polaryzację z określoną prędkością, zwaną również częstotliwością.

Cewka indukcyjna będzie reagować na prąd przemienny dokładnie w sposób wyjaśniony powyżej, jednak ponieważ byłaby poddawana stale zmieniającej się polaryzacji przy danej częstotliwości, gromadzenie i uwalnianie energii elektrycznej wewnątrz cewki indukcyjnej będzie również odpowiadać tej częstotliwości, powodując sprzeciw obecny.

Można przyjąć, że ta wielkość lub impedancja jest średnią lub wartością skuteczną tego ciągłego oddawania i odbierania energii elektrycznej przez cewkę indukcyjną.

Zatem w skrócie reakcja cewki indukcyjnej na prąd przemienny byłaby identyczna z reakcją rezystora w obwodzie prądu stałego.