Являясь одним из основных пассивных компонентов, катушки индуктивности играют важную роль в электронных приложениях, от запуска двигателей до подачи электроэнергии в ваш дом. Индукторы накапливают энергию в магнитном поле, когда через него протекает ток. Типичный индуктор использует изолированный провод, намотанный в катушку вокруг центрального сердечника.
Как бы ни были полезны индукторы, самой большой проблемой является их физический размер. Катушки индуктивности часто затмевают другие электронные компоненты в цепи, а также добавляют вес. Некоторые методы имитируют большую катушку индуктивности в цепи. Однако дополнительная сложность и дополнительные компоненты ограничивают возможности использования этих методов.
Фильтры
Дроссели широко используются с конденсаторами и резисторами для создания фильтров для аналоговых схем и обработки сигналов. Сам по себе индуктор работает как фильтр нижних частот, поскольку импеданс индуктора увеличивается с увеличением частоты сигнала.
В сочетании с конденсатором, импеданс которого уменьшается по мере увеличения частоты сигнала, получается режекторный фильтр, пропускающий только определенный частотный диапазон.
Сочетая конденсаторы, катушки индуктивности и резисторы, передовые топологии фильтров поддерживают различные приложения. Фильтры используются в большинстве электронных устройств, хотя, когда это возможно, часто используются конденсаторы, а не катушки индуктивности, поскольку они меньше и дешевле.
Датчики
Бесконтактные датчики ценятся за их надежность и простоту в эксплуатации. Индукторы обнаруживают магнитные поля или присутствие магнитопроницаемого материала на расстоянии.
Индуктивные датчики используются почти на каждом перекрестке со светофором, который определяет интенсивность движения и соответствующим образом регулирует сигнал. Эти датчики работают исключительно хорошо для легковых и грузовых автомобилей. Некоторые мотоциклы и другие транспортные средства не обладают достаточной сигнатурой, чтобы их могли обнаружить датчики без наддува из-за добавления магнита h3 к днищу транспортного средства.
Индуктивные датчики имеют два основных ограничения. Либо объект, подлежащий обнаружению, должен быть магнитным и индуцировать ток в датчике, либо датчик должен быть запитан для обнаружения присутствия материалов, которые взаимодействуют с магнитным полем. Эти параметры ограничивают применение индуктивных датчиков и влияют на конструкции, в которых они используются.
Трансформеры
Объединение катушек индуктивности, имеющих общий магнитный путь, образует трансформатор. Трансформатор является основным компонентом национальных электрических сетей. Трансформаторы используются во многих источниках питания для повышения или понижения напряжения до желаемого уровня.
Серые канистры, часто встречающиеся на верхушках опор электропередач, содержат трансформаторы.
Поскольку магнитные поля создаются изменением тока, чем быстрее изменяется ток (увеличение частоты), тем эффективнее работает трансформатор. По мере увеличения входной частоты импеданс катушки индуктивности ограничивает эффективность трансформатора. Практически трансформаторы на основе индуктивности ограничены десятками кГц, обычно ниже. Преимущество более высокой рабочей частоты заключается в меньшем и легком трансформаторе, обеспечивающем ту же нагрузку.
Двигатели
Индукторы обычно находятся в фиксированном положении, и им не разрешается перемещаться, чтобы выровняться с любым ближайшим магнитным полем. Индуктивные двигатели используют магнитную силу, приложенную к индукторам, для преобразования электрической энергии в механическую.
Индуктивные двигатели сконструированы таким образом, что вращающееся магнитное поле создается синхронно с входом переменного тока. Поскольку скорость вращения регулируется входной частотой, асинхронные двигатели часто используются в приложениях с фиксированной скоростью, которые могут питаться непосредственно от сети 50/60 Гц. Самым большим преимуществом асинхронных двигателей по сравнению с другими конструкциями является отсутствие электрического контакта между ротором и двигателем, что делает асинхронные двигатели прочными и надежными.
Многие простые электродвигатели, с которыми вы столкнетесь, например, в вентиляторах, являются асинхронными двигателями.
Хранение энергии
Как и конденсаторы, катушки индуктивности накапливают энергию. В отличие от конденсаторов, катушки индуктивности ограничены в том, как долго они могут хранить энергию, потому что энергия хранится в магнитном поле, которое разрушается при отключении питания.
Основное применение катушек индуктивности в качестве накопителей энергии – в импульсных источниках питания, таких как блок питания в ПК. В более простых неизолированных импульсных источниках питания вместо трансформатора и компонента накопления энергии используется один индуктор. В этих схемах отношение времени, в течение которого катушка индуктивности находится под напряжением, ко времени, когда она обесточена, определяет соотношение входного и выходного напряжения.
