Compreender um indutor e ele está funcionando

O indutor é um dos principais componentes passivos da eletrônica. Os componentes passivos básicos em eletrônica são resistores, capacitores e indutores. Os indutores estão intimamente relacionados aos capacitores, pois ambos usam um campo elétrico para armazenar energia e ambos são dois componentes passivos terminais. Mas os capacitores e indutores têm diferentes propriedades de construção, limitações e uso.

O indutor é um componente de dois terminais que armazena energia em seus campos magnéticos. Também é conhecido como bobina ou estrangulamento. Ele bloqueia qualquer mudança na corrente que flui através dele.

O indutor é caracterizado pelo valor da indutância, que é a relação entre a tensão (EMF) e a variação da corrente dentro da bobina. A unidade de indutância é Henry. Se o fluxo de corrente através de um indutor for alterado na taxa de um ampere por segundo e 1V de EMF for produzido dentro da bobina, o valor da indutância será 1 Henry.

Em Eletrônica, o indutor com um valor de Henry raramente é usado, pois é um valor muito alto em termos de aplicação. Normalmente, valores muito mais baixos como Milli Henry, Micro Henry ou Nano Henry são usados ​​na maioria das aplicações.

Símbolo	Valor	Relação com Henry
mH	Milli Henry	1/1000
uH	Micro Henry	1/1000000
nH	Nano Henry	1/1000000000

O símbolo de um indutor é mostrado na imagem abaixo

O símbolo é uma representação de fios trançados, o que significa que os fios são construídos para se tornarem uma bobina.

Construção de Indutor

Os indutores são formados com fios de cobre isolados, os quais são posteriormente formados como uma bobina. A bobina pode ter diferentes formas e tamanhos e também pode ser envolvida em diferentes tipos de materiais.

A indutância de um indutor é altamente dependente de vários fatores, como número de voltas do fio, o espaçamento entre as voltas, número de camadas de voltas, tipo de materiais do núcleo, sua permeabilidade magnética, tamanho, forma, etc.

Há uma grande diferença entre o Indutor Ideal e os indutores reais usados ​​em circuitos eletrônicos. O indutor real não tem apenas indutância, mas também capacitância e resistência. As bobinas estreitamente envolvidas produzem uma quantidade mensurável de capacitância parasita entre as voltas da bobina. Essa capacitância adicional, bem como a resistência do fio, altera o comportamento de alta frequência de um indutor.

Indutores são usados ​​em quase todos os produtos eletrônicos, algumas aplicações de indutor DIY são:

• Detector de metal
• Arduino Metal Detector
• transmissor FM
• Osciladores

Como funciona um indutor?

Antes de discutir mais, é importante entender a diferença entre duas terminologias, Campo Magnético e Fluxo Magnético.

Durante o fluxo de corrente através do condutor, um campo magnético é gerado. Essas duas coisas são linearmente proporcionais. Portanto, se a corrente for aumentada, o campo magnético também aumentará. Este campo magnético é medido na unidade SI, Tesla (T). Agora, o que é fluxo magnético ? Bem, é a medida ou quantidade do campo magnético que passa por uma área especificada. O Fluxo Magnético também possui uma unidade no padrão SI, é o Weber.

Portanto, a partir de agora, existe um campo magnético através dos indutores, produzido pela corrente que flui através deles.

Para entender melhor, é necessário compreender a lei da indutância de Faraday. De acordo com a lei da indutância de Faraday, o EMF gerado é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético.

VL = N (dΦ / dt)

Onde N é o número de voltas e Φ é a quantidade de fluxo.

Construção de um indutor

A construção e o funcionamento de um indutor padrão genérico podem ser demonstrados como um fio de cobre firmemente enrolado em um material de núcleo. Na imagem abaixo, o fio de cobre é enrolado em um material de núcleo, tornando-o um indutor passivo de dois terminais.

Quando a corrente flui através do fio, o campo eletromagnético se desenvolve através do condutor e a força eletromotriz ou EMF é gerada dependendo da taxa de mudança do fluxo magnético. Portanto, a ligação de fluxo será Nɸ.

A indutância do indutor de bobina enrolada em um material de núcleo é considerada

µN ² A / L

onde N é o número de voltas

A é a área da seção transversal do material do núcleo

L é o comprimento da bobina

µ é a permeabilidade do material do núcleo, que é uma constante.

A fórmula do EMF de volta gerado é

Vemf (L) = -L (di / dt)

No circuito, se uma fonte de tensão é aplicada ao indutor usando um interruptor. Essa chave pode ser qualquer coisa como transistores, MOSFET ou qualquer tipo de chave típica que fornecerá a fonte de tensão para o indutor.

Existem dois estados do circuito.

Quando a chave está aberta, nenhum fluxo de corrente ocorrerá no indutor, assim como a taxa de mudança de corrente é zero. Portanto, o EMF também é zero.

Quando a chave é fechada, a corrente da fonte de tensão para o indutor começa a subir até que o fluxo de corrente alcance o valor máximo de estado estacionário. Nesse momento, o fluxo de corrente através do indutor aumenta e a taxa de mudança da corrente depende do valor da indutância. De acordo com a lei de Faraday, o indutor gera de volta EMF, que permanece até que o DC entre no estado estável. Durante o estado estacionário, não há mudança de corrente na bobina e a corrente simplesmente passa pela bobina.

Durante este tempo, um indutor ideal atuará como um curto-circuito, pois não tem resistência, mas em uma situação prática, a corrente flui através da bobina e a bobina tem uma resistência, assim como a capacitância.

No outro estado, quando a chave está sendo fechada novamente, a corrente do indutor diminui rapidamente e novamente há uma mudança na corrente que leva à geração de EMF.

Corrente e tensão em um indutor

O gráfico acima mostra o estado da chave, a corrente do indutor e a tensão induzida na constante de tempo.

A potência através do indutor pode ser calculada usando a lei de potência em Ohms, onde P = Tensão x Corrente. Portanto, em tal caso, a tensão é –L (di / dt) e a corrente é i. Portanto, a potência em um indutor pode ser calculada usando esta fórmula

P _L = L (di / dt) i

Mas durante o estado estacionário, o indutor real funciona apenas como um resistor. Portanto, a potência pode ser calculada como

P = V ² R

Também é possível calcular a energia armazenada em um indutor. Um indutor armazena energia usando o campo magnético. A energia armazenada no indutor pode ser calculada usando esta fórmula-

W (t) = Li ² (t) / 2

Existem diferentes tipos de Indutores disponíveis em termos de construção e tamanho. Os indutores em termos de construção podem ser formados em núcleo de ar, núcleo de ferrite, núcleo de ferro, etc. e, em termos de forma, existem diferentes tipos de indutores disponíveis, como o tipo de núcleo de tambor, tipo de estrangulamento, tipo de transformador, etc.

Aplicações de Indutores

Indutores são usados ​​em uma ampla área de aplicação.

1. Em aplicações relacionadas a RF.
2. SMPS e fontes de alimentação.
3. No Transformer.
4. Protetor de pico para limitar a corrente de pico.
5. Dentro dos Relés Mecânicos etc.