Wednesday, August 3, 2011

Induktor ehk induktsioonipool

Induktori sümbol.

Induktorid koguvad energiat magnetvoo sisse kuid teise mehhanismiga kui energiat elektrina hoidvad kondensaatorid.
Induktorid kasutavad magnetvoogu väga sarnaselt transformaatoriga aga põhierinevusena on üks juhe selle ümber keerdus.
Transformaatoris kulutab esimene juhe energiat pannes sellega magnetvoo (magnetic flux) ringlema ja teises juhtmes tekib elektrivool vähendades sellega magnetvoo energiat. Selline elektrist magnetvoo tekitamine ja tagasi eletriks muutmine võib toimuda vähem kui 2% energia kadudega.
\frac{V_\text{s}}{V_\text{p}} =  \frac{N_\text{s}}{N_\text{p}} =  \frac{I_\text{p}}{I_\text{s}}.
Seosed voltide, juhtmeringide (N) ja voolu (I) vahel tranformaatoris.
Kui transformaatoris on tekitatud magnetvoog, siis see võib anda energiat juhtmele, kus ei olnud voolu.
Induktoris võib sama nähtus tekitada voolu juhtmes, mis algatas magnetvoo. Kui juhe ajab magnetvoo metallis liikuma ja peaks äkki voolu kaotama, siis omamoodi inertsiga magnetvoog annaks selle sarnaselt transformaatoriga edasi magnetvoo kohta suhteliselt väheaktiivsele juhtmele. Samas kui elektrivool või pinge peaks juhtmes suurenema, siis suhteliselt nõrgem magnetvoog vähendab juhtmet läbivat (keerdude järgse juhtmeosani) elektrienergiat kuni muutub elektri mõjul ise proportsionaalselt suuremaks. Sellise toime tõttu saab induktoreid kasutada elektrivoolu ühtlustajatena ja stabiliseerijatena.

Näitena võib taskulamp sisaldada induktorit. Kui induktor on "laetud" (magneetiliselt küllastunud), siis sellest edasi ei saa sellesse energiat koguda. Kui lamp välja lülitada, siis induktor põhjustab valguse aeglaselt kustumist.

Iga elektrijuht võib kergelt induktorina mõjuda. Kui elekter voolab juhtmes, siis tekib selle ümber alati ka magnetväli ning kui elektrivool peaks muutuma, siis magnetvoog takistab elektrivoolu muutust. Induktiivsuse (L) ühikuks on henri. 1 henri korral tekitab induktor 1 voldi jagu pinget kui vool langeb kiirusega 1 amper sekundis.
Praktikas kasutatakse induktoreid voolu stabiliseerimiseks nagu ülalnähtav arvutiga ühendatav juhe paksu induktoriga. Samuti on need vajalikud kindla sagedusega raadiolainete tekitamiseks ja vastu võtmiseks. Kui kaks või rohkem induktorit jagavad magnetvoogu, siis nimetatakse seda transformaatoriks. Induktorid on ka osaliselt kaitseks äikese ja teiste elektriliste häirete vastu.
Vahelduvvoolu korral sõltub induktorite käitumine sagedusest. Sõltuvalt ehitusest esineb sagedus, kus induktor võib hakata kindlal sagedusel edasi-tagasi elektrivoolu tekitama. Sellest vahemikust sagedasemate kõikumiste korral tekib põhiliselt suurem takistus voolu ja magnetvoo muutustele, mistõttu induktoreid võidakse kasutada liiga kõrgete sageduste summutamiseks.
Tavaliselt keeratakse induktorites traati ümber raudsüdamiku kuid vahel ka ümber õhu, plastiku või teiste mittemagneetiliste materjalide ümber. Viimaste puhul ei summutata kõrgeid sagedusi ning neid kasutatakse raadiolainete sageduste vahendamiseks.


 \frac{1}{L_\mathrm{eq}} = \frac{1}{L_1} +   \frac{1}{L_2} + \cdots +  \frac{1}{L_n}
Ühendades induktorid paralleelselt, nagu üleval, tuleb üks jagada nende induktiivsusega.

 L_\mathrm{eq} = L_1  + L_2 + \cdots + L_n  \,\!
Ühendades induktorid seerias nagu üleval, siis liituvad nende mõjud.
 E_\mathrm{stored} = {1 \over 2} L I^2
Induktorite energiamahtuvuse (dzaulides) valem. I tähistab voolu amprites. Valem ei kehti kui magnetvoog on materjalile omase maksimumi lähedal.


Ühendades induktori kondensaatoriga (ülal) saab tekitada kindla sagedusega voolu või võimendada raadiotes kindla sagedusega raadiolaineid.
Näiteks kui kondensaator põhjustab elektrivoolu, siis induktorit läbides läheb energia osaliselt magnetvoo tekitamisele kuid kondensaatori voolu kaotusel muutub induktori magnetvoog tagasi elektriks ja laeb kondensaatori teist poolt kuni see vabastab elektrienergia vastupidises suunas ja annab selle uuesti induktorile. Elektritakistuse tõttu vajab see püsimiseks veidi lisaenergiat kuid rütm sõltub põhiliselt nende juppide ehitusest.
f = {  \omega \over 2 \pi } = {1 \over {2 \pi  \sqrt{LC}}}.
Ringe edasi-tagasi liikuva voolu sagedus hertsides (f) on leitav näiteks kasutatud induktori induktsiooni (L) ja kondensaatori mahtuvuse (C faradites) kaudu.
Induktorite seeriasse panemine võimendab voltide hulka aga paralleelne ühendamine suurendab amprite hulka.
Praktikas aitab selline võnkuv elektriline tegevus võimendada raadiolaineid, mis kattuvad nende sagedusega. Lisaks kasutatakse neid soovimatute sageduste tuvastuseks ja eemalduseks.
Kindla sageduse loojana kasutatakse neid ka uste avamiseks magnetkaartides või poodides varastamise vältimiseks osades turvaväravaid aktiveerivates turvakleepsudes. Nende väljalülitamiseks lõhutakse näiteks kondensaator liigse voolu läbijuhtimisega.

No comments:

Post a Comment