Indutores - para que são usados? [fechadas]

Quando os indutores são realmente usados? Eu li que os elementos são tipicamente bastante difíceis de implementar em circuitos, devido às suas características físicas. Também li que, se os indutores são colocados em circuitos, existe um método de implementação que, na verdade, os coloca planos e enrolados em torno de si em um avião, mas aparentemente não é muito comum.

Vi indutores usados ​​um pouco em alguns aplicativos sem fio, mas não muito mais. Eu sei que indutores podem ser usados ​​em filtros, mas também capacitores que são muito mais precisos e prontamente disponíveis.

Em suma, o que são indutores muito usado para ?

Boa pergunta .. um uso comum está em um filtro. Um capacitor passa um sinal de alta frequência com facilidade, mas resiste ao sinal de baixa frequência. Enquanto um indutor faz o oposto: passa facilmente a baixa frequência e impede a alta frequência. De fato, na maioria dos gabinetes dos alto-falantes, você encontrará um indutor usado no woofer para passar a energia de baixa frequência para o woofer, enquanto um capacitor é usado com o tweeter para passar a energia de alta frequência para o tweeter.

A razão para usar um indutor é que ele não "consome" ou "desperdiça" a energia de alta frequência, apenas a impede de passar, para que a energia possa passar através do capacitor para o tweeter.

Em geral, o comportamento de um indutor é duplo ao de um capacitor; portanto, a maioria das funções que requerem um pode ser implementada usando o outro, mas em um arranjo diferente. Mas isso nem sempre é verdade. Por exemplo, se você deseja receber apenas energia de baixa frequência, pode colocar um resistor, seguido de um capacitor para aterrar. A energia de alta frequência será "em curto" através do capacitor e diminuirá a maior parte da tensão no resistor (que transforma o sinal de alta frequência em calor), deixando muito pouca amplitude no capacitor. Isso funciona bem se você deseja apenas as informações, por isso não há problema em desperdiçar energia de alta frequência ... mas no caso de alto-falantes, foi preciso muito trabalho para colocar essa energia alta na caixa de alto-falantes, então você precisa de uma maneira de filtrar sem perder a energia!

Isso traz uma diferença fundamental entre resistores versus capacitores e indutores. Os resistores transformam a tensão através deles vezes a corrente através deles em calor. Mas capacitores e indutores não! Versões ideais não convertem energia elétrica em calor. Embora os reais transformem alguma porcentagem da tensão através deles vezes a corrente através deles em calor - esse percentual varia com a frequência da tensão / corrente.

Outro uso comum de indutores é nos osciladores. Imagine um indutor e um capacitor conectados nas duas extremidades - há alguma frequência na qual ambos resistem exatamente à mesma quantidade! Isso é chamado de frequência ressonante da combinação. Acontece que, assim que você inicia, a tensão do capacitor força a corrente a fluir no indutor, até que a tensão atinja zero - mas agora o indutor deseja que essa corrente continue fluindo, e o faz e acaba carregando o capacitor , mas na voltagem oposta à anterior. Quando a corrente chega a zero, o capacitor começa a forçar a corrente novamente, e se acumula .. mas na direção oposta como antes .. e a mesma coisa se repete ..

Se o indutor e o capacitor fossem perfeitos, isso continuaria para sempre ... mas ambos perdem um pouco de energia, transformados em calor .. então as tensões e correntes são menos em cada repetição .. tudo o que é necessário para fazer uma oscilador, então é uma maneira de reabastecer a energia perdida após cada ciclo.

O terceiro uso comum é como um dispositivo de armazenamento de energia, especialmente na troca de fontes de alimentação. Nesse caso, a função de uma fonte de alimentação CC é fornecer corrente contínua. Ele também tem a função de alternar entre uma fonte de tensão de entrada e a tensão de saída é fornecida. Assim, pode-se considerar o fato de que ele bloqueia a alta frequência: quando a tensão ao seu redor é subitamente alterada, a corrente através dela não muda. Portanto, se você mudar rapidamente a voltagem para muito alta, depois zero, depois muito alta e depois zero, a corrente começará a subir e a descer, mas desde que você deixe apenas uma das duas voltagens por muito tempo. Em pouco tempo, a corrente não mudará muito, em nenhuma direção. Se você deixá-lo alto no mesmo período que você o deixa baixo, então a corrente ficará média e permanecerá estável. Se essa corrente corresponder à corrente que está sendo retirada da fonte de alimentação, a tensão de saída da fonte permanecerá constante. Agora, imagine deixar a alta tensão um pouco mais longa que o solo - a corrente aumentará lentamente, ao longo de muitas repetições ... e vice-versa. Se a carga continuar consumindo a mesma corrente, a tensão de saída da fonte aumentará lentamente, enquanto a corrente extra carrega o capacitor entre a saída e o terra. É assim que uma fonte de comutação usa um indutor para alterar a tensão de entrada grande em uma tensão de saída menor. Existe um circuito que detecta a tensão de saída e compara com a tensão desejada, e ajusta quanto tempo o indutor recebe a alta tensão de entrada versus o terra,

Esses são os únicos três usos comuns., Mas alguns circuitos exóticos usam a função de transferência de um indutor de maneiras estranhas (por exemplo, em radares mais antigos como parte de um circuito de "direção" para impedir que a energia emitida expire do receptor sensível ) Veja também "gyrator", que pode fazer um capacitor parecer o circuito como um indutor (e vice-versa)!

A energia armazenada em um capacitor sai novamente na direção oposta à qual ele entrou.

A energia armazenada em um indutor sai na mesma direção em que foi inserida.

Isso permite criar circuitos LC ressonantes, onde a energia circula entre um capacitor e um indutor em uma frequência específica: esta é a base tradicional de um circuito de receptor de rádio.

Os filtros LC podem perder menos energia do sinal que passam do que os filtros RC.

Você também pode construir conversores "boost" e "buck" de conversão de tensão de potência quase sem perdas, enviando pulsos de corrente para um indutor, filtrando-o efetivamente em um valor DC alvo específico.

E vamos considerar também os dispositivos que usam um indutor (uma bobina de fio) para funcionar. Estou certo de que você deve ter visto essas coisas antes.

Relés, solenóides, alto-falantes (incluindo fones de ouvido), microfones de bobina móvel, transformadores, eletroímãs, motores e outros.

Apenas alguns exemplos.

Considere este regulador de comutação simplificado:

A onda quadrada aplicada ao MOSFET Q1 corta Vin em uma onda quadrada e aplica-a ao filtro L1-C1. (D1 prende a tensão do indutor durante o tempo de folga de Q1, impedindo que o nó de comutação fique excessivamente negativo em relação à saída.) A média dessa onda quadrada será a energia fornecida à carga, mas a maioria das cargas não como DC pulsante com bordas afiadas. O indutor diminui a taxa de aumento da corrente para um valor muito menor e armazena energia para que, quando o interruptor estiver desligado, forneça energia ao capacitor e carga. O capacitor vê uma corrente de carga controlada em todos os momentos, independentemente do estado de Q1, tornando a saída muito próxima de CC (um sinal AC triangular muito pequeno ligado a um sinal DC).

É essa combinação de filtragem de corrente (fornecida pelo indutor) mais filtragem de tensão (fornecida pelo capacitor) que transforma a onda quadrada em uma saída CC razoável. Sem o indutor controlando a taxa de carga e descarga de C1, a saída não seria diferente da entrada de onda quadrada do regulador, com corrente pesada sendo consumida quando o capacitor carrega abruptamente em Vin quando Q1 está ligado e descarga rápida quando Q1 está desligado, pois não há fonte de corrente ajudando a manter a tensão em C1.

Sempre que você quiser conectar dois nós de tensões diferentes, será necessário limitar a corrente de alguma forma, caso contrário, você terá picos enormes. Os indutores limitam o fluxo de corrente sem queimá-lo (a maioria) como calor, como faria um resistor. Essencialmente, em vez de obter um breve e enorme pulso de corrente, você obtém a mesma corrente média espalhada por mais tempo. Isso reduz o RMS de toda a transferência de energia, reduzindo as perdas de calor e o ruído EMI / RFI.

As aplicações mais comuns para isso são fontes de alimentação , incluindo conversores DC / DC , conversores AC / DC , conversores AC / AC , e conversores DC / AC . Basicamente, sempre que você deseja converter de uma voltagem para outra, corre o risco de ter grandes picos de corrente quando a conexão é feita. Os indutores limitam o fluxo de corrente, eliminando esses picos.

As bobinas de choque também são úteis para filtros de sinais imprevisíveis, para evitar que picos de corrente imprevisíveis afetem o equipamento. Esse tipo de indutor também está disponível em vários tamanhos, dependendo de suas necessidades.

Indutores em termos simples são usados ​​para

1. CEM induzido (para geradores, alimentações reversas, transformadores) ..
2. Magnetismo

Todo o objetivo é a indutância, ou seja, magnetismo e, portanto, o núcleo varia. Você tem que olhar isso do ponto de vista da física, a resposta olha diretamente para você. A eletrônica é apenas o lado da aplicação.