Cuộn cảm - chúng dùng để làm gì? [đóng cửa]


16

Khi cuộn cảm thực sự được sử dụng? Tôi đã đọc được rằng các phần tử thường khá khó để thực hiện thành các mạch do các đặc điểm vật lý của chúng. Tôi cũng đọc rằng nếu các cuộn cảm được đặt trong các mạch thì có một phương pháp chiếu sáng thực sự đặt chúng phẳng và cuộn quanh nó trên một mặt phẳng, nhưng dường như nó không phổ biến lắm.

Tôi đã thấy cuộn cảm được sử dụng một chút trong một vài ứng dụng không dây, nhưng không nhiều. Tôi biết cuộn cảm có thể được sử dụng trong các bộ lọc, nhưng các tụ điện cũng chính xác hơn và có sẵn.

Nói tóm lại, cuộn cảm thực sự được sử dụng để làm gì?


2
Cuộn cảm là gì và mục đích của chúng có thể phù hợp hơn để hỏi, nhưng ứng dụng của chúng quá rộng .
Iancovici

Tôi biết cuộn cảm là gì và nói chung, về các đặc tính hiện tại / điện áp của chúng, biết cách chúng hoạt động. Tôi tò mò không biết chúng được dùng để làm gì. Tôi đã tìm kiếm một số ứng dụng, không phải tất cả các ứng dụng.
sherrellbc

2
Bạn có hiểu những gì tụ điện được sử dụng cho? Cuộn cảm là bộ đôi điện của tụ điện, và vì vậy được sử dụng cho những thứ tương tự, ngoại trừ những gì tụ điện làm với điện áp, cuộn cảm làm gì với dòng điện, trong đó tụ điện sẽ song song, cuộn cảm sẽ mắc nối tiếp, v.v.
Phil Frost

Câu trả lời:


16

Câu hỏi hay .. một cách sử dụng phổ biến là trong một bộ lọc. Một tụ điện vượt qua tín hiệu tần số cao một cách dễ dàng, nhưng chống lại các tần số thấp. Trong khi một cuộn cảm làm ngược lại: nó dễ dàng vượt qua tần số thấp và cản trở tần số cao. Trên thực tế, bên trong hầu hết các thùng loa, bạn sẽ tìm thấy một cuộn cảm được sử dụng trên loa trầm để truyền năng lượng tần số thấp đến loa trầm, trong khi tụ điện được sử dụng với loa tweeter để truyền năng lượng tần số cao cho loa tweeter.

Lý do để sử dụng một cuộn cảm là vì nó không "tiêu thụ" hoặc "lãng phí" năng lượng tần số cao, nó chỉ chặn nó đi qua, để thay vào đó năng lượng có thể đi qua tụ điện, đến loa tweeter.

Nói chung, hành vi của một cuộn cảm là kép so với tụ điện, do đó, hầu hết các chức năng yêu cầu một chức năng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng cái khác, nhưng theo cách sắp xếp khác. Nhưng điều đó không phải lúc nào cũng đúng. Ví dụ, nếu bạn chỉ muốn nhận năng lượng tần số thấp, bạn có thể đặt vào một điện trở, sau đó là một tụ điện nối đất. Năng lượng tần số cao sẽ được "rút ngắn" qua tụ điện và giảm phần lớn điện áp trên điện trở (biến tín hiệu tần số cao thành nhiệt), để lại rất ít biên độ trên tụ. Điều đó hoạt động tốt nếu bạn chỉ muốn thông tin, vì vậy không có gì lãng phí năng lượng tần số cao .. nhưng trong trường hợp loa, phải mất rất nhiều công sức để đưa năng lượng cao đó vào hộp loa, vì vậy bạn cần một cách để lọc mà không mất năng lượng!

Điều đó mang đến một sự khác biệt cơ bản giữa điện trở so với tụ điện và cuộn cảm. Các điện trở biến điện áp trên chúng nhân với dòng điện qua chúng thành nhiệt. Nhưng tụ điện và cuộn cảm thì không! Phiên bản lý tưởng không chuyển đổi năng lượng điện thành nhiệt. Mặc dù những cái thực biến một số phần trăm điện áp trên chúng nhân với dòng điện qua chúng thành nhiệt - phần trăm đó thay đổi theo tần số của điện áp / dòng điện.

Một cách sử dụng phổ biến khác của cuộn cảm là trong các bộ dao động .. hãy tưởng tượng một cuộn cảm và tụ điện được kết nối với nhau ở cả hai đầu - có một số tần số mà cả hai đều chống lại cùng một lượng chính xác! Đó được gọi là tần số cộng hưởng của sự kết hợp. Nó chỉ ra rằng một khi bạn khởi động nó, điện áp của tụ điện sẽ buộc dòng điện chạy trong cuộn cảm, cho đến khi điện áp về 0 - nhưng bây giờ cuộn cảm muốn dòng điện đó tiếp tục chạy, vì vậy, và cuối cùng sạc lên tụ điện , nhưng với điện áp ngược lại nó có trước đây. Khi dòng điện về 0, tụ điện bắt đầu buộc dòng điện trở lại, và nó tích tụ .. nhưng theo hướng ngược lại như trước .. và điều tương tự lặp lại ..

Nếu cuộn cảm và tụ điện hoàn hảo, thì điều này sẽ tiếp tục mãi mãi .. nhưng cả hai đều mất một chút năng lượng, biến thành nhiệt .. vì vậy điện áp và dòng điện ít hơn trên mỗi lần lặp lại .. tất cả những gì cần thiết để tạo ra một dao động, sau đó là một cách để bổ sung năng lượng bị mất sau mỗi chu kỳ.

Việc sử dụng phổ biến thứ ba là như một thiết bị lưu trữ năng lượng, đặc biệt là trong việc chuyển đổi nguồn điện. Trong trường hợp đó, chức năng của bộ nguồn DC là cung cấp dòng điện liên tục. Nó cũng có chức năng đi giữa nguồn điện áp đầu vào và điện áp đầu ra là nguồn cung cấp. Vì vậy, thực tế là nó chặn tần số cao có thể được xem như: khi điện áp trên nó đột nhiên thay đổi, dòng điện qua nó không .. thay vào đó, dòng điện chỉ bắt đầu trở nên khác biệt. Vì vậy, nếu bạn nhanh chóng thay đổi điện áp thành rất cao, sau đó bằng không, sau đó rất cao, sau đó bằng không, dòng điện sẽ bắt đầu tăng lên, sau đó bắt đầu đi xuống, nhưng miễn là bạn chỉ để lại một trong hai điện áp cho rất Thời gian ngắn, hiện tại sẽ không thay đổi nhiều, theo cả hai hướng. Nếu bạn để nó cao cùng thời gian với bạn để nó thấp, sau đó hiện tại sẽ trung bình ra và ổn định. Nếu dòng điện đó khớp với dòng điện được lấy ra khỏi nguồn điện, thì điện áp đầu ra của nguồn sẽ không đổi. Bây giờ, hãy tưởng tượng để lại điện áp cao trên mặt đất lâu hơn một chút - dòng điện sẽ tăng chậm, qua nhiều lần lặp lại .. và ngược lại. Nếu tải tiếp tục lấy cùng một dòng điện, thì điện áp đầu ra của nguồn cung cấp sẽ tăng chậm, vì dòng điện phụ sẽ nạp tụ điện giữa đầu ra và mặt đất. Đó là cách cung cấp chuyển mạch sử dụng một cuộn cảm để thay đổi điện áp đầu vào lớn thành điện áp đầu ra nhỏ hơn. Có một mạch phát hiện điện áp đầu ra và so sánh với điện áp mong muốn và điều chỉnh thời gian của cuộn cảm được cung cấp điện áp đầu vào cao so với mặt đất,

Đó là ba cách sử dụng phổ biến duy nhất .. nhưng một số mạch ngoại lai sử dụng chức năng truyền của một cuộn cảm theo những cách kỳ lạ (ví dụ, trong radar cũ như một phần của mạch "lái" để chặn năng lượng phát ra từ bộ thu nhạy ). Xem thêm "bộ chuyển đổi", có thể làm cho tụ điện nhìn vào mạch giống như một cuộn cảm (và ngược lại)!


1
@echad Tôi, vì một người, thích câu trả lời dài.
Stephen Melvin

6

Năng lượng được lưu trữ trong một tụ điện đi ra một lần nữa theo hướng ngược lại mà nó đi vào.

Năng lượng được lưu trữ trong một cuộn cảm đi ra cùng hướng với nó đi vào.

Điều này cho phép bạn xây dựng các mạch LC cộng hưởng trong đó enegy lưu thông giữa một tụ điện với một tần số cụ thể: đây là cơ sở truyền thống của mạch thu sóng vô tuyến.

Bộ lọc LC có thể mất ít năng lượng hơn từ tín hiệu mà chúng truyền qua so với bộ lọc RC.

Bạn cũng có thể xây dựng các bộ chuyển đổi "boost" và "buck" chuyển đổi điện áp gần như không tổn thất bằng cách gửi các xung dòng vào một cuộn cảm, lọc hiệu quả nó thành một giá trị DC mục tiêu cụ thể.


Tôi đã thấy một câu hỏi mạch liên quan đến một công cụ chuyển đổi buck trước đây nhưng chưa bao giờ tìm kiếm nó. Điện áp đối kháng (EMF trở lại) kéo dài bao lâu khi dòng điện thay đổi (ví dụ như dừng lại)? Tôi tưởng tượng nó tỷ lệ thuận với độ tự cảm và có lẽ dòng chảy tại thời điểm kể từ khi từ trường được tạo ra sẽ tỷ lệ thuận. Dù sao, các xung sẽ phải khá nhanh, tôi tưởng tượng, vì EMF phía sau có thể phân rã rất nhanh.
sherrellbc

Tôi đang gặp khó khăn để hiểu ý của bạn về năng lượng chảy ngược chiều / cùng hướng. Có lẽ nó có ý nghĩa hơn với s / năng lượng / hiện tại /?
Phil Frost

Dòng điện chạy ngược chiều / cùng hướng có thể có ý nghĩa hơn, nhưng không có ý nghĩa gì khi nói về việc lưu trữ dòng điện. Thật khó để ghép một phép ẩn dụ chính xác tốt cho điều này thành một vài dòng.
pjc50

@ pjc50 tốt, một tụ điện chống lại sự thay đổi điện áp và tạo ra bất cứ dòng điện nào (theo một trong hai hướng) là cần thiết để làm điều đó. Một cuộn cảm làm điều tương tự, nhưng với dòng điện và điện áp trao đổi. Tôi nghĩ rằng cố gắng nghĩ về dòng điện trong mỗi dòng là khó khăn, vì dòng điện trong một tụ điện không giống với dòng điện trong một cuộn cảm; nhưng điện áp là. Đó là, đá cảm ứng là điện áp "đi ra theo hướng khác", giống như dòng điện trong một tụ điện, như bạn mô tả nó.
Phil Frost

4

Và cũng cho phép xem xét các thiết bị sử dụng cuộn cảm (cuộn dây) để hoạt động. Tôi chắc chắn bạn đã thấy những điều này trước đây.

Rơle, solenoids, loa (bao gồm cả tai nghe), micro cuộn dây di chuyển, máy biến thế, nam châm điện, động cơ et al.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Chỉ là một vài ví dụ.


4

Xem xét điều chỉnh chuyển đổi đơn giản này:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Sóng vuông áp dụng cho MOSFET Q1 chia Vin thành sóng vuông và áp dụng nó cho bộ lọc L1-C1. (D1 kẹp điện áp của cuộn cảm trong thời gian tắt của Q1, ngăn nút chuyển đổi không bị âm quá mức đối với đầu ra.) Trung bình của sóng vuông này sẽ là năng lượng cung cấp cho tải, nhưng hầu hết các tải không như xung DC với các cạnh sắc nét. Cuộn cảm làm chậm tốc độ tăng dòng điện xuống giá trị thấp hơn nhiều và lưu trữ năng lượng để khi tắt công tắc, nó cung cấp năng lượng cho tụ điện và tải. Tụ điện nhìn thấy dòng sạc được điều khiển mọi lúc bất kể trạng thái của Q1, làm cho đầu ra gần đúng với DC (tín hiệu AC hình tam giác rất nhỏ chạy trên tín hiệu DC).

Đây là sự kết hợp của bộ lọc hiện tại (được cung cấp bởi cuộn cảm) cộng với bộ lọc điện áp (được cung cấp bởi tụ điện) để biến sóng vuông thành đầu ra DC hợp lý. Nếu không có cuộn cảm điều khiển tốc độ sạc và phóng điện của C1, đầu ra sẽ không giống với đầu vào sóng vuông của bộ điều chỉnh, với dòng điện lớn được rút ra khi tụ điện đột ngột nạp vào Vin khi Q1 bật và xả nhanh khi Q1 tắt vì không có nguồn hiện tại giúp duy trì điện áp trên C1.


Bạn có thể đặt tên cho thành phần được chỉ định Q1?
Stephen Melvin

2

Bất cứ khi nào bạn muốn kết nối hai nút có điện áp khác nhau, bạn sẽ cần phải hạn chế dòng điện bằng cách nào đó, nếu không bạn sẽ nhận được các đột biến lớn. Cuộn cảm giới hạn dòng điện mà không đốt (hầu hết) nó tắt dưới dạng nhiệt, giống như điện trở. Về cơ bản, thay vì nhận được một dòng điện cực lớn ngắn ngủi, bạn sẽ có được dòng điện trung bình tương tự trải đều trong một thời gian dài hơn. Điều này làm giảm RMS của toàn bộ truyền tải điện, giảm tổn thất nhiệt và nhiễu EMI / RFI.

Ứng dụng phổ biến cho điều này là nguồn cung cấp điện , bao gồm DC / DC chuyển đổi , AC / DC chuyển đổi , bộ chuyển đổi AC / ACbộ chuyển đổi DC / AC . Về cơ bản, bất cứ khi nào bạn muốn chuyển đổi từ điện áp này sang điện áp khác, bạn có nguy cơ có các xung dòng lớn khi kết nối được thực hiện. Cuộn cảm hạn chế dòng chảy, loại bỏ các gai này.

Chokes cũng hữu ích cho các bộ lọc trên các tín hiệu không thể đoán trước, để ngăn chặn các đột biến hiện tại không dự đoán được ảnh hưởng đến thiết bị. Loại cuộn cảm này cũng có sẵn ở nhiều kích cỡ, tùy thuộc vào nhu cầu của bạn.


0

Cuộn cảm trong thuật ngữ đơn giản được sử dụng cho

  1. EMF cảm ứng (cho máy phát điện, thức ăn ngược, máy biến áp) ..
  2. Từ tính

Toàn bộ mục đích là độ tự cảm tức là từ tính và do đó lõi khác nhau. Bạn phải xem xét điều này từ góc độ vật lý, trả lời nhìn chằm chằm vào bạn. Điện tử chỉ đơn thuần là phía ứng dụng của nó.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.