Индуктивлык кәтүге

Индуктивлык кәтүге — энергияне магнит кырында саклау өчен кулланылган пассив ике электродлы электрон компонент. Индуктивлык кәтүгенең магнит энергиясен саклау сәләте аның индуктивлыгы белән, Генриларда үлчәнә. Теләсә нинди үткәргечнең дә индуктивлыгы бар (түбәндә "туры чыбык үткәргече" тигезләмәсен карагыз), гәрчә гадәттә магнит кырын көчәйтү өчен үткәргеч бормалап чолгана. Индуктивлык кәтүге эчендә вакыт белән үзгәрә торган магнит кыры булу сәбәпле, Фарадей электромагнит индукция законы буенча көчәнеш барлыкка килә һәм ул Ленц законы буенча үзен барлыкка китерә торган токка каршы тора. Алмаш токларны тоткарлау һәм формасын үзгәртү сәбәпле индуктивлык кәтүге электроникада ток һәм көчәнеш вакыт белән үзгәргән очракларда кулланылган иң төп компонентларның берсе. Сhokes дип аталган индуктивлык кәтүкләре туклану тәэмин итүче җайланмаларда фильтр өлешләре буларак яки челтәр аша алмаш ток сигналларның үтүен блоклау өчен кулланылырга мөмкин.

Электрик принципиаль схемаларда билгеләнүе

Кыскача тасвирлама

Токтагы үзгәрешләргә каршы торырга тенденциясе булган ток үткәрүче үткәргеч тирәли фомалаша торган магнит кырыннан индуктивлык (L) килеп чыга. Ток үзгәреше үзенә бәйле магнит агымында үзгәреш барлыкка китерә һәм ул үз чиратында Фарадей электромагнит индукция законы буенча бу токтагы үзгәрешкә каршы торучы электр хәрәкәткә китерүче көч (ЭКК, рус. ЭДС) генерацияли. Мисал өчен, индуктивлыгы 1 Генри булган индуктивлык кәтүге шул кәтүк аша ток секундына 1 Амперга үзгәргәндә 1 Вольт зурлыктагы электр хәрәкәткә китерүче көч (ЭКК) барлыкка китерә. Бормалар саны, һәрбер борманың зурлыгы һәм нинди материал тирәли уратылуы индуктивлыкка тәэсир итә. Мисал өчен, бу бормаларны тоташтыручы магнит агымын зурайтыр өчен үткәргечне тимер кебек югары үткәрүчәнлеге булган материал тирәли уратырга була. Бу индуктивлыкны 2000 мәртәбә зурайта ала.

Идеаль һәм чын индуктивлык кәтүкләре

"Идеаль индуктивлык кәтүге"нең индуктивлыгы бар, ләкин каршылыгы яки сыйдырышлыгы юк һәм ул энергияне таратмый һәм нурландырмый. Шулай да, чын индуктивлык кәтүгенең каршылыгы (тимер чыбыкның каршылыгы һәм “үзәктәге” (сердечник) югалтулар сәбәпле) һәм зыянлы сыйдырышлыгы (тимер чыбыкның потенциаллары бераз төрле булган бормалары арасындагы электр кыры сәбәпле) бар. Югары ешлыкларда сыйдырышлык индуктивлык кәтүгенең тотышына тәэсир итә башлый; кайсыдыр ешлыкта, үз резонансы булып, чын индуктивлык кәтүкләре үзен резонант челтәрләр сыман тота башлыйлар. Моннан югарырак ешлыкларда сыйдырышлык реактивлыгы импедансның доминант өлеше була. Тимер чыбыкның каршылыгы тарафыннан һәм гистерезис сәбәпле магнетик “үзәктә” (сердечник) югалтулар тарафыннан энергия таратыла. Югары ешлыкларда, тимер “үзәкле” (сердечник) индуктивлык кәтүкләре шулай ук магнетик туендыру сәбәпле идеаль тотыштан сызыкча булмаганга таба салмак күчә. Югарырак ешлыкларда, индуктивлык кәтүкләрендәге каршылык һәм каршылык югалтулары, индуктивлык кәтүкләрендәге чолганучы тимер чыбыклардагы кабык (тире) эффекты сәбәпле үсәләр. “Үзәктәге” (сердечник) югалтулар югарырак ешлыклардагы индуктивлык кәтүкләрнең югалтуларда шулай ук үз өлешен кертә. Гамәлдәге индуктивлык кәтүкләре әверелә торган энергиянең өлешен әйләнә тирәдәге пространствога һәм челтәрләргә нурландырып һәм башка челтәрләрдән электромагнит нурланышларны кабул итеп, антенналар сыман эшли һәм шулай итеп, электромагнит комачаулауда катнаша. Индуктивлык кәтүгенә якын урнашкан челтәрләр һәм материалларда шул индуктивлык кәтүгенең магнит кырына якын-кыр бәйләнеш булачак, бу өстәмә энергия югалтуларына китерәчәк. Чын индуктивлык кәтүкләр кулланышларында зыянлы параметрларны индуктивлыкны кебек үк әһәмияткә алырга кирәк.

Кулланылышлар

Туклану тәэмин итүче җайланмада булган ике 20мГн чорналышлы индуктивлык кәтүге.

Индуктивлык кәтүкләре аналог челтәрләрендә һәм сигнал эшкәртүдә киң кулланылалар. Индуктивлык кәтүкләре конденсаторлар һәм башка элементлар белән бәйләнештә көйләнүче челтәрләр тәшкил итә ала; бу челтәрләр махсус сигнал ешлыкларын көчәйтә яки фильтрлый ала. Кулланышлар төрле: туклану тәэмин итүче җайланмаларда фильтр конденсаторлар белән бергә даими ток чыгышында чит гөжләүдән (ул “челтәр гөжләве” буларак мәгълүм) яки башка тайпылулардан арыныр өчен зур индуктивлык кәтүкләреннән алып, чыбык аша радио ешлыгындагы комачаулаудан сакланыр өчен кабельга сапланган тишелгән феррит шарчык яки торның кечкенә индуктивлыгына кадәр. Кечкенәрәк индуктивлык кәтүге/конденсатор комбинацияләре, мисал өчен, радио алуда һәм тапшыруда кулланыла. Ике (яки күбрәк), магнит агымнары бәйләнгән булган индуктивлык кәтүге трансформатор тәшкил итәләр, ул теләсә нинди гомуми кулланыш көчәнеш челтәренең фундаменталь компоненты булып тора. “Үзәк” (сердечник) материалында “чоңгыл” токлары һәм уратучы чыбыкларда кабык эффекты сәбәпле ешлык үсү белән трансформаторның эффективлыгы төшә ала. Югарырак ешлыкларда “үзәкнең” (сердечник) зурлыгын кечерәйтергә була, шул сәбәпле, авиациядә 50 яки 60 Гц түгел, ә 400 Гц алмаш ток кулланыла, бу кечкенә трансформаторлар кулланудан авырлыкта бик зур саклау тәкъдим итә. Индуктивлык кәтүге кайбер импульслы туклану тәэмин итүче җайланмаларда энергия саклау җайланмасы буларак кулланыла. Регуляторның ялгану ешлыгының билгеле вакыт өлеше дәвамында индуктивлык кәтүгенә энергия кертелә һәм циклның калган вакыты дәвамында энергия чыгарыла. Бу энергиянең әверелдерү нисбәте керү көчәнешенең чыгу көчәнешенә нисбәтен билгели. Бу X_L актив ярымүткәргеч җайланма белән бергә бик төгәл көчәнеш идарәсен башкару өчен кулланыла. Индуктивлык кәтүкләрен шулай ук электр тапшыру системаларында кулланалар, монда алар яшен сугу көчәнешләрен басу өчен һәм ялгау-өзү токларын һәм гаеп тогын чикләү өчен кулланыла. Зуррак дәрәҗәле индуктивлык кәтүкләре гиратор челтәрләрен кулланып симуляцияләнергә мөмкин.

Индуктивлык кәтүгенең конструкциясе

Индуктивлык кәтүкләре. Төп шкала сантиметрларда.

Индуктивлык кәтүгенең конструкциясе гадәттә я һава, я ферромагнетик, я ферримагнетик материал ”үзәк” (сердечник) тирәли чолганган үткәргеч материал борылмасыннан (гадәттә бакыр чыбык) гыйбарәт. Үткәрүчәнлеге һавага караганда югарырак булган “үзәк” (сердечник) материаллары магнит кырын көчәйтәләр һәм аны индуктивлык кәтүгенә якынрак тоталар, шулай итеп, аның индуктивлыгын арттыралар. Түбән ешлык индуктивлык кәтүкләре трансформаторлар кебек конструкцияләнә, аларның “үзәкләре” чоңгыл токларыннан арыну өчен электрик сталь белән ламинирланган. 'Йомшак' ферритлардан “үзәкләр” (сердечник) өчен аудио ешлыклардан югарырак киң кулланалар, чөнки алар гадәти тимер эретмәләр кадәр үк энергия югалтулар китереп чыгармыйлар. Индуктивлык кәтүкләре төрле формада була. Күбесенең конструкциясе феррит кәтүк тирәли уратылган эмаль белән изоляцияләнгән чыбыктан (магнетик чыбык) гыйбарәт, чыбыгы тышкы якта була, шулай да кайберләрендә чыбык тулысынча феррит эчендә була һәм "экранланган" дип атала. Кайбер индуктивлык кәтүкләрнең “үзәге” (сердечник) көйләнүче була, бу индуктивлыкның үзгәрүен тәэмин итә. Бик югары ешлыкларны блоклау өчен кулланылган индуктивлык кәтүкләре кайвакыт феррит цилиндрны яки бусинканы чыбыкка саплап ясала. Кечкенә индуктивлык кәтүкләре турыдан туры басылган платада спираль рәвештә юл үткәреп урнаштырылырга мөмкин. Кайбер шундый планар индуктивлык кәтүкләрендә планар “үзәк” кулланыла. Кечкенә дәрәҗә индуктивлык кәтүкләре транзисторлар ясау өчен кулланылган процессларны кулланып микросхемалар өстендә төзелергә мөмкин. Гадәттә спираль кәтүк рәвешендә урнаштырылган алюминий үткәргеч кулланыла. Шулай да, кечкенә үлчәмнәр индуктивлыкны чиклиләр, һәм ешрак индуктивлык кәтүгенә охшаш тотучы конденсатор һәм актив компонентларны кулланучы гиратор дип аталучы схема кулланыла.

Индуктивлык кәтүге типлары

Һава “үзәкле” (сердечник) индуктивлык кәтүге

Һава “үзәкле” (сердечник) кәтүк” төшенчәсе ферромагнетик материалдан ясалган магнетик “үзәк” (сердечник) кулланылмый торган индуктивлык кәтүкләрен тасвирлый. Төшенчә пластик, керамик яки башка магнетик булмаган формалар, шул исәптән чынлап та бормалар эчендә һава булган формалар тирәли чорналган индуктивлык кәтүкләренә карый. Һава “үзәкле” индуктивлык кәтүкләрнең индуктивлыгы ферромагнетик “үзәкле” индуктивлык кәтүкләрнекенә караганда кимрәк, ләкин һава “үзәкле” индуктивлык кәтүкләре “үзәк” югалтулары дип аталган, ешлык белән үсә торган энергия югалтулары булмавы сәбәпле югары ешлыкларда еш кулланылалар. Чыбык формага нык беркетелмәгән һава “үзәкле” кәтүкләрендә булырга мөмкин ян эффекты – ул 'микрофония': чыбыкларның механик вибрацияләре индуктивлык үзгәрүенә китерергә мөмкин.

Радио ешлыгы индуктивлык кәтүге

Югары ешлыкларда, бигрәк тә радио ешлыкларында индуктивлык кәтүкләрнең каршылыгы һәм башка югалтулары югарырак була. Егәрлек югалтуларына өстәп, резонант челтәрләрендә бу челтәрнең Q факторын киметеп, сигнал тасмасын киңәйтергә мөмкин. Күбесенчә һава “үзәкле” (сердечник) булган радио ешлыгы индуктивлык кәтүкләрендә бу югалтуларны киметү өчен махсус конструкция ысуллары кулланыла. Бу югалтулар түбәндәге эффектлар аркасында килеп чыга:

Кабык эффекты (скин-эффект): кабык эффекты сәбәпле үткәргечнең югары ешлык тогына каршылык даими токка каршылыктан югарырак. Радио ешлыгындагы алмаш ток үткәргечнең эченә тирән үтми, ә аның өске капламы буенча үтә. Димәк, каты җисем үткәргечтә чыбык киселешенең күпчлек өлеше ток үткәрү өчен кулланылмый, ә өслектәге тар боҗра кулланыла.
Якынлык эффекты: Югары ешлыкларда чыбыкның каршылыгын арттыра торган моңа охшаш тагын бер эффект ул якынлык эффекты, ул бер-берсенә якын урнашкан параллель чыбыкларда була. Янәшә урнашкан борылмаларның шәхси магнит кыры индуктивлык кәтүгендә “чоңгыл” токлары барлыкка китерә, бу үткәргечтәге токның янәшә урнашкан чыбыкның янындагы ягында нечкә тасмада концентрацияләнүенә китерә. “Кабык эффекты” (скин – эффект) очрагында кебек үк бу ток үткәрүче чыбыкның эффектив аркылы киселеш өлкәсен киметә һәм каршылыкны арттыра.
Зыянлы сыйдырышлык: Индуктивлык кәтүгенең аерым чыбык борылмалары арасындагы зыянлы сыйдырышлык дип аталган сыйдырышлык энергия югалтуларына китерми, ләкин индуктивлык кәтүгенең тотышын үзгәртергә мөмкин. Индуктивлык кәтүгенең һәрбер борылмасы бераз үзгә потенциалга ия, шулай итеп янәшә урнашкан борылмалар арасындагы электр кыры чыбыкта корылма саклый. Ягъни индуктивлык кәтүге үзен конденсаторга параллель тоташтырылган сыман тота. Җитәрлек ешлыкта бу сыйдырышлык индуктивлык кәтүгенең индуктивлыгы белән резонанска кереп, көйләнгән контур хасил итеп, индуктивлык кәтүгенең үз резонансына сәбәп була.

Зыянлы сыйдырышлыкны һәм якынлык эффектын киметер өчен радио ешлыгы индуктив кәтүкләрен конструкцияләрендә бер-берсенә параллель янәшә урнашкан күп борылма булудан читләнәләр. Радио ешлыгындагы индуктивлык кәтүкләренең чолганышы бер генә катламга чикләнә һәм борылма арасында ара калдырыла. Кабык эффекты (скин-эффект) сәбәпле каршылыкны киметер өчен югары егәрлек индуктивлык кәтүкләрендә, мәсәлән, радио тапшыргычларында кулланганларында, чолганышлар кайвакыт өслек мәйданы зуррак булган металл тасма яки көпшәдән ясала һәм өслекләре көмеш белән каплана.

Кәрәзле индуктивлык кәтүкләре: Якынлык эффектын һәм зыянлы сыйдырышлыкны киметер өчен күп катламлы радио ешлыгы индуктив кәтүкләрендә чыбык борылмалары параллель рәвештә түгел, ә почмак ясап кисешкән итеп чолгана; мондый кәтүкләр еш кына “кәрәзле” яки “кәрзин-үрелүле” индуктивлык кәтүкләре дип атала.
Пәрәвез индуктивлык кәтүкләре: Охшаш отышлы яклары булган тагын бер конструкция ысулы – ул яссы спираль кәтүкләр. Мондый индуктивлык кәтүкләре еш кына яссы изоляцион материалдан торган радиаль энәле яки тишекле тоткычка чолганалар, чыбык чолганышы тишекләр аша керә һәм чыга; мондый индуктивлык кәтүкләре пәрәвез индуктивлык кәтүкләре дип атала. Форманың тишекләр саны так, шулай итеп, спиральнең киләсе бормалары үткәннәргә караганда форманың каршы ягында урнашкан, бу аеруны арттыра.
Литц чыбыгы: кабык эффектын (скин – эффект) киметер өчен, кайбер индуктивлык кәтүкләре литц чыбыгы дип аталган махсус төр радио ешлыгындагы чыбык белән чолганалар. Бер каты үткәргеч урынына, литц чыбыгы берничә кечерәк ток үткәрүче чыбыктан тора. Гадәти күп чыбыклы үткәргечтән аермалы буларак, чыбыклар, токны өслеккә этеп чыгаручы кабык эффектыннан (скин – эффект) читләнер өчен, бер-берсеннән изоляцияләнгән була һәм бергә үрелә. Үрелгән үрнәк һәрбер чыбыкның үрелмәнең тышында бер үк озынлыктагы өлеше булганын вәгъдә итә, шулай итеп, кабык эффекты (скин – эффект) токны чыбыклар арасында тигез итеп бүлә, нәтиҗәдә эквивалент бер ялгыз чыбыкка караганда зуррак киселешле үткәргеч өлкәсе була.

Ферромагнетик “үзәкле” индуктивлык кәтүге

Индуктивлыкны арттыру өчен ферромагнетик яки тимер “үзәкле” (сердечник) индуктивлык кәтүкләрендә тимер яки феррит кебекферромагнетик яки ферримагнетик материалдан ясалган магнетик “үзәк”(сердечник)кулланыла. Үзенең югарырак магнетик үткәрүчәнлеге булу сәбәпле магнит кырын арттырып, магнит “үзәк” (сердечник) индуктивлык кәтүгенең индуктивлыгын берничә мең мәртәбә арттыра ала. Шулай да, “үзәк” (сердечник) материалының берничә юлдаш эффектның сәбәбе була, бу эффектлар индуктивлык кәтүгенең тотышын үзгәртә һәм махсус конструкция таләп итә:

”Үзәк” югалтулары: “Үзәктә” (сердечник) вакыт белән үзгәрүче магнит кырын барлыкка китерүче ферромагнетик индуктивлык кәтүгендә вакыт белән үзгәрә торган ток шулай ук “үзәк” материалында җылылык итеп таратыла торган энергия югалтуларына сәбәп була, бу күренеш ике процесс сәбәпле була:
- “Чоңгыл” токлары: Фарадейның индукция законы буенча, үзгәрүче магнетик кыр үткәрүчән металл “үзәктә” (сердечник) әйләнеп хәрәкәт итә торган электр ток боҗраларын барлыкка китерә ала. Бу токларның энергиясе “үзәк” (сердечник) материалының каршылыгында җылылык итеп таратыла. Ток боҗрасының эчендә мәйдан үсү белән югалган энергия микъдары да үсә.
- Гистерезис: “Үзәктә” (сердечник) магнит кырын үзгәртү яки кире бору шулай ук, “үзәк” (сердечник) шулардан гыйбарәт булган кечкенә магнит өлкәләрнең хәрәкәте аркасында, энергия югалтуларына китерә. Энергия югалтулары үзәк материалының BH графигындагы гистерезис элмәге мәйданына пропорциональ. Түбән коэрцитивлыгы булган материалларның гистерезис элмәкләре тар була һәм гистерезис югалтулары түбән була.

Бу процессларның икесе өчен дә, алмаш токның бер циклы өчен энергия югалтуы даими, шулай итеп, “үзәк” (сердечник) югатулары ешлык арту белән сызыкча рәвештә арта. “Үзәк” (сердечник) югалтуларын исәпләү өчен online калькуляторлар бар. [1]. Керү көчәнеше, чыгыш көчәнеше, ешлык, әйләнә-тирә мохит температурасы һәм индуктивлык керү мәгълүматын кулланып, бу калькуляторлар индуктивлык кәтүкләрнең һәм алмаш ток – даими ток әверелдерү җайланмаларның югалтуларын кулланылган челтәрнең эшләү халәтенә карап югалтуларны алдан фараз итә алалар.

Сызыкча булмаган тотышы: Әгәр дә ферромагнетик “үзәк” аша ток магнетик “үзәк” туендырылуы өчен җитәрлек югары икән, индуктивлык даими булып калмаячак, ә җайланма аша ток белән үзгәреп торачак. Бу күренеш сызыкча булмаган тотыш дип атала һәм сигналның комачаулап бозылыуның сәбәбе була. Мәсәлән, туендырылган индуктивлык кәтүкләрендә аудио сигналлар интермодуляция комачаулап бозылуын кичерергә мөмкин. Моннан арыныр өчен, сызыкча челтәрләрдә тимер “үзәкле” (сердечник) индуктивлык кәтүкләре аша ток туендырылу дәрәҗәсеннән түбәнрәк булырга тиеш. Таратылган һава арасы булган порошоклы тимер “үзәген” куллану югарырак магнит агымы дәрәҗәләрен рөхсәт итә, бу үз чиратында индуктивлык кәтүге аша туендырылганчы югарырак дәрәҗә токны рөхсәт итә.

Капланышлы “үзәкле” индуктивлык кәтүге

Түбән ешлык индуктивлык кәтүкләре еш “чоңгыл” токларыннан арыныр өчен капланышлы үзәкле итеп, трансформатор конструкциясенә охшаш конструкция кулланып ясала. “Үзәк” нечкә корыч битләр яки “капланыш” өемнәреннән (кипа), кырга параллель рәвештә, изоляцион тышы өслегендә итеп ясала. Изоляция битләр арасындагы “чоңгыл” токларыннан саклый, шулай итеп, теләсә нинди калган токлар ялгыз капланышлар аркылы киселеш өлкәсендә булырга тиеш, бу элмәкнең өслеген һәм энергия югалтуларын шактый киметә. Капланышлар гистерезис югалтуларын киметү өчен коэрцитивлыгы түбән булган кремнийлы корычтан ясала.

Феррит “үзәкле” индуктивлык кәтүге

Югарырак ешлыклар өчен, индуктивлык кәтүкләре феррит “үзәкле” итеп ясала. Феррит – ул үткәрмәүче керамик ферримагнетик материал, шулай итеп, “чоңгыл” токлары аның эчендә үтә. Ферритның формуласы xxFe₂O₄, монда xx төрле металларны күрсәтә. Индуктивлык кәтүкләре “үзәкләре” (сердечник) өчен коэрцитивлыгы һәм, шуннан чыгып, гистерезис югалтулары түбән булган йомшак ферритлар кулланыла. Шуңа охшаш тагын бер материал ул тоташтыручы матдә белән цементланган порошоклы тимер.

Тороидаль “үзәкле” индуктивлык кәтүге

Туры сап формасындагы “үзәккә” (сердечник) чолганган индукивлык кәтүгендә, “үзәкнең” (сердечник) бер ягында барлыкка килүче магнит кыр сызыклары башка якка янә керер өчен һава аша үтәргә тиеш. Бу кырны киметә, чөнки магнит кырның юлының күпчелек өлеше һавада, ә үткәрүчәнлеге югарырак булган “үзәк” материалында түгел. Югарырак магнит кырына һәм индуктивлыкка, “үзәкне” (сердечник) ябык магнит челтәрендә формалаштырып, ирешергә була. Магнит кыр сызыклары “үзәк” материалыннан чыкмыйча, “үзәк” эчендә ябык боҗралар ясыйлар. Еш кулланыла торган форма – тороидаль яки тишекле кабартма (пончик) формасындагы феррит “үзәк”. Үзләрнең симметриялы булу сәбәпле, тороидаль “үзәкләр” “үзәк” тышына минимум (агып китү агымы дип аталган) магнит агымына чыгарга бирәләр, шулай итеп алар башка формаларга караганда әзрәк электромагнетик комачау тараталар. Тороидаль “үзәкле” индуктивлык кәтүкләре төрле материаллардан эшләнә, күбесенчә феррит, порошоклы тимер һәм капланышлы “үзәкләр”.

Үзгәртелә торган индуктивлык кәтүге

Үзгәртелә торган индуктивлык җайланманың бер электродын индуктивлык кәтүге өслеге буенча, челтәрдәге индуктивлык кәтүгенең борылмаларның санын арттырып яки киметеп, шуып йөрүче пружин контакт ясап, конструкцияләнергә мөмкин. Альтернатив конструкция ысулы – ул хәрәкәтләнә торган магнит “үзәк” ясау, бу “үзәк” индуктивлык кәтүге эченә яки тышына чыгарга мөмкин. “Үзәкне” индуктивлык кәтүгенә ераграк кертү үткәрүчәнлекне арттыра һәм индуктивлыкны арттыра. Радио кулланышлардагы кулланган индуктивлык кәтүкләрендә (гадәттә 100 МГц – тан кимрәк ешлыкларда) үзгәртелә торган “үзәкләр” кулланыла, бу индуктивлык кәтүкләрен теләнгән дәрәҗәгә кадәр көйләр өчен эшләнә, чөнки аларны җитештерү процессларына билгеле тайпылышлар (төгәлсезлекләр) бар. Кайвакыт мондый “үзәкләр” 100 МГц – тан югарырак ешлыклар өчен югары үткәрүчәнлекле магнит булмаган материалдар, мәсәлән, алюминийдан ясала. Алар индуктивлыкны киметәләр, чөнки магнит кыры, аларны әйләнеп узарга тиеш. Индуктивлык белән өлешләрне хәрәкәткә китермичә идарә итү өчен тагын бер ысул өстәмә алдан алынган даими яки түбән ешлыктагы ток чолганыш таләп итә, ул җиңел туендырыла торган “үзәк” материалының үткәрүчәнлеген контрольдә тота. Магнит көчәйткеч мәкаләсен карагыз.

Электр челтәрләрендә

Челтәрдә индуктивлык кәтүгенең тәэсире – ул токтагы үзгәрешләргә, аның аркылы ток үзгәрү дәрәҗәсенә пропорциональ көчәнеш барлыкка китереп, каршы тору. Идеаль индуктивлык кәтүге даими токка каршылык тәкъдим итми; шулай да суперүткәргеч индуктивлык кәтүкләренең генә чынлап электр каршылыгы нульгә тигез. Индуктивлык кәтүге аркылы вакыт белән үзгәрүче көчәнешнең v(t) индуктивлык L белән һәм аның аша үтүче ток i(t) белән нисбәте түбәндәге дифференциаль тигезләмә белән тасвирлана:

v(t)=L{\frac {di(t)}{dt}}

Индуктивлык аша синусоидаль алмаш ток (AC) булганда, синусоидаль көчәнеш барлыкка килә. Көчәнешнең амплитудасы ток амплитудасының продуктына (I_P) һәм токның ешлыгына (f) пропорциональ.

i(t)=I_{P}\sin(2\pi ft)\,

{\frac {di(t)}{dt}}=2\pi fI_{P}\cos(2\pi ft)

v(t)=2\pi fLI_{P}\cos(2\pi ft)\,

Бу ситуациядә, токның фазасы көчәнешнекенә караганда π/2 га калыша. Әгәр дә индуктивлык кәтүге I дәрәҗәдәге даими ток тәэмин итү җайланмасына R каршылыгы аша тоташтырылган икән һәм шуннан соң ток чыганагы кыска ялгана икән, өстәге дифференциаль тигезләмә индуктивлык кәтүге аша ток экспоненциаль сүнү рәвешендә кимүен күрсәтә:

\ i(t)=Ie^{-(R/L)t}

Челтәрләрнең Лаплас анализы (s-өлкәсе)

Челтәр анализында Лаплас үзгәртүен кулланганда, башлангыч тогы булмаган идеаль индуктивлык кәтүгенең импедансы s өлкәсендә түбәндәгечә тасвирлана:

Z(s)=Ls\,

монда

L индуктивлык һәм

s комплекс ешлык.

Әгәр дә индуктивлык кәтүгенең башлангыч тогы юк икән ул түбәндәгечә тасвирланырга мөмкин:

индуктивлык кәтүге белән бер-бер артлы түбәндәге дәрәҗәдәге көчәнеш өстәп:

LI_{0}\,

(Чыганакның котыплыгы (полярлыгы) башлангыч ток белән бер үк булырга тиеш икәнен искәртеп куябыз)

яки индуктивлык кәтүгенә түбәндәге дәрәҗәгә ия параллель ток чыганагы өстәп:

{\frac {I_{0}}{s}}

монда

L индуктивлык һәм

$I_{0}$ индуктивлык кәтүгенең башлангыч тогы.

Индуктивлык кәтүкләре челтәрләре

параллель конфигурациядәге индуктивлык кәтүкләренең һәрберсе бер үк потенциаллар аермасына (көчәнешкә) ия. Аларның нәтиҗә эквивалент индуктивлыгын (L_eq) табу өчен:

{\frac {1}{L_{\mathrm {eq} }}}={\frac {1}{L_{1}}}+{\frac {1}{L_{2}}}+\cdots +{\frac {1}{L_{n}}}

бер-бер артлы тоташтырылган индуктивлык кәтүкләре аша ток бер үк булып кала, ләкин һәрбер индуктивлык кәтүге аркылы көчәнеш төрле булырга мөмкин. Потенциаллар аермасының (көчәнешләр) суммасы суммар көчәнешкә тигез. Аларның суммар индуктивлыгын табу өчен:

L_{\mathrm {eq} }=L_{1}+L_{2}+\cdots +L_{n}\,\!

Бу гади нисбәтләр фәкать ялгыз индуктивлык кәтүкләре арасында үзара бәйләнеш булмаган очракларда гына дөрес булып кала.

Сакланган энергия

Индуктивлык кәтүкләре тарафыннан сакланган (Халыкара Үлчәү Системасында Джоульләрдә үлчәнә торган) энергия шул индуктивлык кәтүге аша үтүче токны, һәм шуннан чыгып, магнит кырын да кую өчен сарыф ителергә тиеш эшкә тигез. Бу түбәндәге формула буенча тасвирлана:

E_{\mathrm {stored} }={1 \over 2}LI^{2}

монда L индуктивлык һәм I индуктивлык кәтүге аша ток.

Бу нисбәт фәкать магнит агымы тоташуы һәм ток бәйләнешенең сызыкча булмаган (туендырылмаган) өлкәләре өчен дөрес.

Q фактор

Идеаль индуктивлык кәтүгендә чолганыш аша токның микъдарына карамастан, югалтулар булмаячак. Шулай да, гадәттә, индуктивлык кәтүкләренең аларны формалаштыра торган металл чыбыктан чыбык каршылыгы бар. Чолганыш каршылыгы индуктивлык кәтүге белән бер-бер артлы тоташтырылган булганлыктан, ул еш “бер-бер артлы тоташтырылган каршылык” дип атала. Индуктивлык кәтүгенең бер-бер артлы тоташтырылган каршылыгы борылмалар аша токны җылылыкка әверелдерә, шулай итеп индуктив сыйфатын югалтуга сәбәп була. Индуктивлык кәтүгенең сыйфат факторы (яки Q) бирелгән ешлыкта индуктивлык кәтүгенең индуктив реактив каршылыгының аның каршылыгына нисбәте һәм ул аның эффективлыгы белән үлчәнә. Индуктивлык кәтүгенең Q факторы югарырак булган саен, ул идеаль, югалтусыз индуктивлык кәтүгенә якынрак була. Индуктивлык кәтүгенең Q факторы түбәндәге формула буенча исәпләнергә мөмкин, монда R аның эчке электр каршылыгы һәм $\omega {}L$ резонанс булганда сыйдырышлык яки индуктивлык реактив каршылыгы:

Q={\frac {\omega {}L}{R}}

Ферромагнит “үзәкне” кулланып, Q факторын арттырып, шул ук микъдар бакыр өчен индуктивлыкны шактый арттырылырга мөмкин. Шулай да “үзәкләр” шулай ук ешлык белән арта торган югалтулар кертә. “Үзәкнең” материалы яхшырак нәтиҗәләр өчен бирелгән ешлык диапазоны өчен сайлана. аеруча югары ешлыкларда (VHF, СВЧ) яки югарырак ешлыкларда күбрәк һава “үзәген” кулланалар. Ферромагнетик “үзәк” тирәли чолганган индуктивлык кәтүкләре югары токларда туендырыла ала, бу индуктивлыкның (һәм Q-ның) шактый кимүенә китерә. Бу күренештән (физик яктан зуррак) һава “үзәкле” индуктивлык кәтүкләрен кулланып, арынып була. Яхшы конструкцияләнгән һава “үзәкле” индуктивлыгының Q факторы берничә йөзгә тигез булырга мөмкин. Идеаль дип әйтерлек (Q чиксезлеккә омтыла торган) индуктивлык кәтүге суперүткәрүчән кушылмадан ясалган кәтүкне сыек гелий яки сыек азотка батырып ясалырга мөмкин. Бу чыбыкны суперсалкынайта, нәтиҗәдә чолганышның каршылыгы юкка чыга. Суперүткәрүче индуктивлык кәтүгенең югалтулары юк дәрәҗәдә булганлыктан, ул әйләнә-тирә магнит кыры эчендә күп микъдарда электр энергиясен саклый ала (суперүткәрүче магнит энергиясе сакланышын карагыз). “Үзәкләре” булган индуктивлык кәтүкләрнең югалтулары булуын истә тотарга кирәк.

Индуктивлык кәтүкләре формулалары

Түбәндәге таблицада берничә индуктивлык конструкцияләре өчен индуктивлыкны исәпләү өчен кайбер еш кулланыла торган гадиләштерелгән формула китерелгән.

Конструкция	Формула	Зурлыклар	Искәрмәләр
Цилиндрик һава “үзәкле” индуктивлык кәтүге	$L={\frac {\mu _{0}KN^{2}A}{l}}$	L = Генриларда (Гн) үлчәнә торган индуктивлык μ₀ = буш араның үткәрүчәнлеге = 4 $\pi$ × 10⁻⁷ Гн/м K = Нагаока коэффициенты N = борылмалар саны A = квадрат метрларда аркылы киселеш мәйданы (м²) l = метрларда индуктивлык кәтүгенең озынлыгы (м)
Туры чыбык үткәргече	$L={\frac {\mu _{0}}{2\pi }}\left[l\ln {\frac {l+{\sqrt {l^{2}+c^{2}}}}{c}}-{\sqrt {l^{2}+c^{2}}}+c\right]$ $+{\frac {\mu _{0}}{2\pi }}\left({\frac {l}{4+c{\sqrt {\frac {2\omega \mu }{\rho }}}}}\right)$	L = индуктивлык l = цилиндр озынлыгы c = цилиндр радиусы μ₀ = вакуум үткәрүчәнлеге = $4\pi$ нГн/см μ = үткәргеч үткәрүчәнлеге p = шартлы каршылык ω = фаза дәрәҗәсе	ω = 0 яки ω = ∞ тигез булганда төгәл
	$L=0.2l\left(\ln {\frac {4l}{d}}-1\right)$ +0-3%	L = индуктивлык (мкГн) l = үткәргечнең озынлыгы (мм) d = үткәргечнең диаметры (мм) f = ешлык	Cu яки Al l > 100 d d² f > 1 мм² МГц
	$L=0.2l\left(\ln {\frac {4l}{d}}-{\frac {3}{4}}\right)$ +0-3%	L = индуктивлык (мкГн) l = үткәргеч озынлыгы (мм) d = үткәргеч диаметры (мм) f = ешлык	Cu яки Al l > 100 d d² f < 1 мм² МГц
Кыска һава “үзәкле” цилиндрик индуктивлык кәтүге	$L={\frac {r^{2}N^{2}}{9r+10l}}$	L = индуктивлык (мкГн) r = индуктивлык кәтүгенең тышкы радиусы (дюйм) l = индуктивлык кәтүгенең озынлыгы (дюйм) N = борылмалар саны
Күп катламлы һава “үзәкле" индуктивлык кәтүге	$L={\frac {0.8r^{2}N^{2}}{6r+9l+10d}}$	L = индуктивлык (мкГн) r = индуктивлык кәтүгенең уртача радиусы (дюйм) l = үткәргеч чолганышының физик озынлыгы (дюйм) N = борылмалар саны d = индуктивлык кәтүгенең тирәнлеге (тышкы радиус минус эчке радиус) (дюйм)
Яссы спираль һава “үзәкле” индуктивлык кәтүге	$L={\frac {r^{2}N^{2}}{(20r+28d)}}$	L = индуктивлык (мкГн) r = индуктивлык кәтүгенең уртача радиусы (см) N = борылмалар саны d = индуктивлык кәтүгенең тирәнлеге (тышкы радиус минус эчке радиус) (см)
Яссы спираль һава “үзәкле” индуктивлык кәтүге	$L={\frac {r^{2}N^{2}}{8r+11d}}$	L = индуктивлык (мкГн) r = индуктивлык кәтүгенең уртача радиусы (дюйм) N = борылмалар саны d = индуктивлык кәтүгенең тирәнлеге (тышкы радиус минус эчке радиус) (дюйм) d > 0.2 r өчен төгәллек белән дөрес.
Тороидаль “үзәкле” (әйләнә аркылы киселешле)	$L=0.01595\ N^{2}\ (D-(D^{2}-d^{2})^{1/2})$	L = индуктивлык (мкГн) μ₀ = буш араның үткәрүчәнлеге = 4 $\pi$ × 10⁻⁷ Гн/м μ_r = “үзәк” материалының чагыштырмача үткәрүчәнлеге d = индуктивлык кәтүгенең диаметры (дюйм) N = борылмалар саны D = 2 * түгәрәкнең радисусы (дюйм)
Тороидаль “үзәкле” (әйләнә аркылы киселешле)	$L\approx 0.007975\ {d^{2}N^{2} \over D}$	L = индуктивлык (мкГн) μ₀ = буш араның үткәрүчәнлеге = 4 $\pi$ × 10⁻⁷ Гн/м μ_r = “үзәк” материалының чагыштырмача үткәрүчәнлеге d = индуктивлык кәтүгенең диаметры (дюйм) N = борылмалар саны D = 2 * әйләнә радиусы (дюйм) d < 0.1 D булганда аппроксимация
Тороидаль үзәкле (турыпочмак аркылы киселешле)	$L=0.01170\ N^{2}h\log _{10}{d_{2} \over d_{1}}$	L = индуктивлык (мкГн) μ₀ = буш араның үткәрүчәнлеге = 4 $\pi$ × 10⁻⁷ Гн/м μ_r* = “үзәк” материалының чагыштырмача үткәрүчәнлеге d₂ = тороидның эчке диаметры (дюйм) d₂ = тороидның тышкы диаметры (дюйм) N = борылмалар саны h = тороидның биеклеге (дюйм)

Тышкы сылтамалар

How stuff works The initial concept, made very simple (ингл.)
Capacitance and Inductance 2007 елның 7 март көнендә архивланган. - A chapter from an online textbook (ингл.)
Spiral inductor models 2009 елның 7 гыйнвар көнендә архивланган.. Article on inductor characteristics and modeling. (ингл.)
Online coil inductance calculator. Online calculator calculates the inductance of conventional and toroidal coils using formulas 3, 4, 5, and 6, above. (ингл.)
AC circuits (ингл.)
Understanding coils and transforms (ингл.)

	Викиҗыентыктагы медиафайллар^?
	«Технология» порталы