电感器-它们的作用是什么?[关闭]


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何时真正使用电感器?我已经读到,鉴于它们的物理特性,通常很难将其实现到电路中。我还读到,如果将电感器放置在电路中,则有一种植入方法,实际上是将它们平放并在一个平面上绕其自身缠绕,但这显然不是很常见。

我已经看到电感器在一些无线应用中使用了一点点,但没有太多其他用途。我知道电感器可以用在滤波器中,但是电容器也可以用,它们更精确并且容易获得。

总之,什么是真正的电感器使用


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什么是电感器,其目的是什么,可能更适合问,但它们的应用范围太广
Iancovici

我知道什么是电感器,通常来说,它们的电流/电压特性术语都知道它们的工作方式。我很好奇它们的用途。我一直在寻找某些应用程序,而不是所有应用程序。
sherrellbc

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您了解电容器的用途吗?电感器是电气双重电容器,因此被用于类似的事情,但什么电容做电压,感应器做电流,其中电容器将是平行的,电感器将是系列等
菲尔·弗罗斯特

Answers:


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好问题..一个常见的用途是在过滤器中。电容器很容易通过高频信号,但能抵抗低频信号。而电感器则相反:它容易通过低频,并阻止高频。实际上,在大多数扬声器箱体内,您会发现低音扬声器上使用的电感器将低频能量传递到低音扬声器,而高音扬声器则使用电容器将高频能量传递到高频扬声器。

之所以使用电感器,是因为它不会“消耗”或“浪费”高频能量,它只是阻止了高频能量的通过,因此能量可以通过电容器传递到高频扬声器。

通常,电感器的性能是电容器的双倍,因此大多数需要一个功能的功能都可以通过使用另一个功能来实现,但功能不同。但这并不总是正确的。例如,如果您只想接收低频能量,则可以放置一个电阻,然后将一个电容器接地。高频能量将通过电容器“短路”,并降低电阻两端的大部分电压(这会将高频信号转化为热量),从而使电容器两端的振幅很小。如果您只需要信息,那很好用,所以可以浪费高频能量。.但是对于扬声器,将高能量带入扬声器盒需要大量的工作,因此您需要一种过滤方法不损失精力!

这带来了电阻与电容和电感之间的根本区别。电阻将它们两端的电压乘以通过它们的电流变成热量。但是电容器和电感器却没有!理想版本不会将电能转化为热量。尽管真实的人将其两端电压的一定百分比乘以通过它们的电流转化为热量,但该百分比随电压/电流频率的变化而变化。

电感器的另一种常见用途是在振荡器中。想象一下两端都连接在一起的电感器和电容器-在某些频率下,两者的电阻值完全相同!称为组合的共振频率。事实证明,一旦开始使用,电容器的电压会迫使电流流入电感器,直到电压达到零为止。但是现在电感器希望该电流保持流动,所以确实如此,并最终给电容器充电,但电压与之前相反。当电流达到零时,电容器再次开始施加电流,并且电容器逐渐增大,但方向与之前相反,并且重复相同的过程。

如果电感器和电容器是完美的,那么它将永远持续下去。但是它们都损失了一点能量,变成了热量。因此,每次重复的电压和电流都减少了。振荡器,然后是在每个周期后补充损失的能量的一种方法。

第三种常见用途是作为能量存储设备,特别是在开关电源中。在这种情况下,直流电源的功能是提供连续电流。它还具有在输入电压源和电源电压之间切换的功能。因此,它阻止高频的事实可以看做是:当它两端的电压突然改变时,通过它的电流并没有..而是,电流只会开始变得不同。因此,如果您非常快地将电压更改为非常高的电压,然后将其设置为零,然后再将其设置为零,那么电流将开始上升,然后开始下降,但是只要您仅将两个电压中的一个保持非常长的时间,短时间内,电流在任何一个方向上都不会有太大变化。如果您将其保持在高位,而您将其保持在低位,那么电流将平均并保持稳定。如果该电流与从电源中取出的电流相匹配,则电源的输出电压将保持恒定。现在,假设将高压留在比地面更长的时间上-在许多次重复过程中,电流将缓慢增加。反之亦然。如果负载保持相同的电流,则电源的输出电压将缓慢上升,因为额外的电流会在输出与地之间的电容器上充电。这就是开关电源使用电感器将大输入电压变为小输出电压的方式。有一个电路可以检测输出电压,并将其与所需电压进行比较,并调整为电感器提供高输入电压对地的时间,

这是仅有的三种常见用途。.但是某些奇异电路以一种奇怪的方式使用电感器的传递函数(例如,在较旧的雷达中,作为“转向”电路的一部分,以阻止传出的能量将敏感的接收器炸毁) )。另请参见“回转器”,它可使电容器看起来像电感器一样,反之亦然!


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@echad我喜欢一个很长的答案。
斯蒂芬·梅尔文

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储存在电容器中的能量会以相反的方向再次流出。

存储在电感器中的能量以相同的方式输出进入的方向。

这使您可以构建谐振LC电路,其中能量在特定频率下在电容器和电感器之间循环流动:这是无线电接收器电路的传统基础。

与通过滤波器相比,LC滤波器通过的信号损失的能量更少。

您还可以通过向电感器发送电流脉冲,从而将其有效地滤波为特定的目标DC值,来构建接近无损的电源电压转换“升压”和“降压”转换器。


我之前曾见过有关降压转换器的电路问题,但从未四处寻找。当电流改变(例如停止)时,电感器的反向电压(反电动势?)持续多长时间?我想象它与电感成正比,可能与当时的电流成正比,因为产生的磁场将成比例。无论如何,我想想脉冲将必须相当快,因为​​反电动势可能会很快衰减。
sherrellbc

我很难理解您对能量在相反/相同方向流动的含义。也许用s / energy / current /有意义吗?
Phil Frost

以相反/相同方向流动的电流可能更有意义,但是谈论存储电流没有任何意义。很难在这几行中找到一个很好的确切比喻。
pjc50

@ pjc50很好,电容器可以抵抗电压的变化,并且可以产生任何必要的电流(沿任一方向)。电感器做同样的事情,但是要交换电流和电压。我认为尝试考虑每个电流都是很棘手的,因为电容器中的电流与电感器中的电流并不相似。但是电压是 也就是说,感应突跳是电压“朝另一个方向出来”,正如电流在电容器中所描述的那样。
Phil Frost

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并且还要考虑那些使用电感器(线圈)的设备。我确定您一定已经看过这些东西。

继电器,螺线管,扬声器(包括耳机),动圈麦克风,变压器,电磁铁,电动机等。

在此处输入图片说明

仅举几个例子。


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考虑以下简化的开关稳压器:

在此处输入图片说明

施加到MOSFET Q1的方波将Vin切成方波,并将其施加到L1-C1滤波器。(D1在Q1的关断时间内钳位电感器电压,从而防止开关节点相对于输出变得过大的负值。)该方波的平均值将是提供给负载的能量,但大多数负载不会像带有尖锐边缘的直流脉冲。电感器将电流的上升速率减慢到更低的值,并存储能量,以便在开关断开时将能量提供给电容器和负载。无论Q1处于何种状态,电容器始终都能获得受控的充电电流,从而使输出接近DC(非常小的三角形AC信号依靠DC信号)。

电流滤波(由电感器提供)和电压滤波(由电容器提供)的结合将方波转换为合理的DC输出。如果没有电感器来控制C1的充电和放电速率,则输出将不会与稳压器的方波输入相似,因为当Q1导通时电容器突然对Vin充电,因此会吸收大电流,而当Q1导通时电容器会快速放电。由于没有电流源可帮助维持C1两端的电压,因此该开关处于关闭状态。


您可以命名为Q1的组件吗?
斯蒂芬·梅尔文

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每当您要连接两个不同电压的节点时,都需要以某种方式限制电流,否则会出现巨大的尖峰。电感器会限制电流,而不会像电阻器一样将其(大部分)燃烧掉。本质上,您不会在短时间内获得相同的平均电流,而不会获得短暂的巨大电流脉冲。这降低了整个功率传输的均方根值,减少了热量损失和EMI / RFI噪声。

电源的常见应用包括DC / DC转换器AC / DC转换器AC / AC转换器DC / AC转换器。基本上,只要您想从一种电压转换为另一种电压,就可以在建立连接时冒大电流尖峰的风险。电感器限制电流流动,消除了这些尖峰。

扼流圈还可用于不可预测信号的滤波器,以防止意外的电流尖峰影响设备。根据您的需要,这种电感器也可以很容易地获得许多尺寸。


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简单的电感器用于

  1. 感应电动势(用于发电机,反向馈电,变压器)。

整个目的是电感,即磁性,因此磁芯会变化。您必须从物理学的角度来看待这个问题,答案正盯着您。电子仅仅是它的应用方面。

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