Factoren die de inductie beïnvloeden

Er zijn vier basisfactoren van de inductorconstructie die de hoeveelheid gecreëerde inductantie bepalen. Deze factoren dicteren allemaal inductantie door te beïnvloeden hoeveel magnetische veldflux zich zal ontwikkelen voor een bepaalde hoeveelheid magnetische veldkracht (stroom door de draadspoel van de inductor):

Aantal draadwikkelingen, of “windingen” in de spoel

Als alle andere factoren gelijk zijn, resulteert een groter aantal draadwindingen in de spoel in een grotere inductantie; minder draadwindingen in de spoel resulteren in minder inductantie.

Uitleg: Meer draadwindingen betekent dat de spoel een grotere hoeveelheid magnetische veldkracht zal genereren (gemeten in amp-windingen!), voor een bepaalde hoeveelheid spoelstroom.

Spiraalgebied

Als alle andere factoren gelijk zijn, resulteert een groter spoeloppervlak (gemeten in de lengterichting door de spoel, bij de doorsnede van de kern) in een grotere inductantie; minder spoeloppervlak resulteert in minder inductantie.

Uitleg: Een groter spoeloppervlak biedt minder weerstand tegen de vorming van magnetische veldflux, voor een bepaalde hoeveelheid veldkracht (amp-turns).

Spoellengte

Als alle andere factoren gelijk zijn, geldt hoe langer de lengte van de spoel, hoe minder inductantie; hoe korter de lengte van de spoel, hoe groter de inductantie.

Uitleg: Een langere weg die de magnetische veldflux moet afleggen, resulteert in meer weerstand tegen de vorming van die flux voor een gegeven hoeveelheid veldkracht (amp-turns).

Kernmateriaal

Als alle andere factoren gelijk zijn, geldt hoe groter de magnetische permeabiliteit van de kern waar de spoel omheen is gewikkeld, hoe groter de inductantie; hoe minder de permeabiliteit van de kern, hoe minder de inductantie.

Uitleg: Een kernmateriaal met een grotere magnetische permeabiliteit resulteert in een grotere magnetische veldflux voor elke gegeven hoeveelheid veldkracht (amp-turns).

Een benadering van de inductantie voor elke draadspoel kan worden gevonden met deze formule:

Het moet duidelijk zijn dat deze formule bij benadering . oplevert alleen cijfers. Een reden hiervoor is het feit dat de permeabiliteit verandert naarmate de veldintensiteit varieert (denk aan de niet-lineaire "B-H"-curven voor verschillende materialen). Het is duidelijk dat als de permeabiliteit (µ) in de vergelijking onstabiel is, de inductantie (L) tot op zekere hoogte ook onstabiel zal zijn als de stroom door de spoel in grootte verandert.

Als de hysterese van het kernmateriaal significant is, zal dit ook vreemde effecten hebben op de inductantie van de spoel. Inductorontwerpers proberen deze effecten te minimaliseren door de kern zo te ontwerpen dat de fluxdichtheid nooit de verzadigingsniveaus nadert, en dus werkt de inductor in een meer lineair deel van de B/H-curve.

Als een inductor zo is ontworpen dat een van deze factoren naar believen kan worden gevarieerd, zal de inductantie dienovereenkomstig variëren. Variabele inductoren worden meestal gemaakt door een manier te bieden om het aantal draadwindingen dat op een bepaald moment in gebruik is te variëren, of door het kernmateriaal te variëren (een glijdende kern die in en uit de spoel kan worden bewogen). Een voorbeeld van het voormalige ontwerp wordt getoond op deze foto:

Dit apparaat maakt gebruik van glijdende koperen contacten om op verschillende punten langs de lengte in de spoel te tikken. De getoonde eenheid is toevallig een inductor met een luchtkern die werd gebruikt in het vroege radiowerk.

Op de volgende foto wordt een spoel met een vaste waarde getoond, een andere antieke luchtkerneenheid die is gebouwd voor radio's. De aansluitklemmen zijn aan de onderkant te zien, evenals de paar windingen van relatief dikke draad:

Hier is nog een inductor (met een grotere inductantiewaarde), ook bedoeld voor radiotoepassingen. De draadspoel is om een ​​witte keramische buis gewikkeld voor meer stevigheid:

Inductoren kunnen ook heel klein worden gemaakt voor toepassingen op printplaten. Bekijk de volgende foto nauwkeurig en kijk of je twee inductoren bij elkaar kunt herkennen:

De twee inductoren op deze printplaat hebben het label L₁ en L₂ , en ze bevinden zich rechts in het midden van het bord. Twee nabijgelegen componenten zijn R₃ (een weerstand) en C (een condensator). Deze inductoren worden "ringkern" genoemd omdat hun draadspoelen rond donutvormige ("torus") kernen zijn gewikkeld.

Net als weerstanden en condensatoren kunnen inductoren ook worden verpakt als "surface mount devices". De volgende foto laat zien hoe klein een inductor kan zijn als hij als zodanig is verpakt:

Op deze printplaat is een paar inductoren te zien, rechts en in het midden, die verschijnen als kleine zwarte chips met het nummer "100" op beide gedrukt. Het label van de bovenste inductor is te zien op de groene printplaat als L₅ . Natuurlijk hebben deze inductoren een zeer kleine inductantiewaarde, maar het laat zien hoe klein ze kunnen worden vervaardigd om aan bepaalde ontwerpbehoeften van circuits te voldoen.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Inductie werkblad