Boyutlara ve derecelendirmelere göre farklı tipte indüktörler mevcuttur. Fiziksel boyutları, kullanılan güce ve kullanılan AC frekansına bağlı olarak küçük boyutlardan büyük transformatöre kadar değişir. Elektronikte kullanılan temel bileşenlerden biri olan indüktörler, sinyal kontrolü, gürültü giderme, voltaj stabilizasyonu, güç elektroniği ekipmanları, otomobil operasyonları gibi çok daha geniş uygulama alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır .
İçindekiler →
İndüktör Türleri
Çok çeşitli uygulamalarda kullanılan çeşitli bir elektronik bileşen, çeşitli tipte indüktörler gerektirir. Bunlar, tel sargısı ve çok katmanlı indüktörler dahil olmak üzere farklı boyutlardadır. Farklı indüktör türleri arasında yüksek frekanslı indüktörler, güç kaynağı hattı indüktörleri veya genel devreler için güç indüktörleri bulunur. İndüktörlerin farklılaşması, kullanılan çekirdeğin yanı sıra sargı tipine bağlıdır.
Hava Çekirdekli İndüktörler
Bu tip indüktörde çekirdek tamamen yoktur. Bu indüktörler, manyetik akı için yüksek isteksizlik yolu, dolayısıyla daha az indüktans sunar. Hava çekirdekli indüktörler, daha yüksek akı yoğunlukları üretmek için daha büyük bobinlere sahiptir. Bunlar, TV ve radyo alıcıları dahil olmak üzere yüksek frekanslı uygulamalarda kullanılır.
Ferro Manyetik veya Demir Çekirdekli İndüktörler
Daha yüksek manyetik geçirgenliklerinden dolayı bunlar yüksek endüktans özelliğine sahiptir. Bunlar yüksek güç indüktörleridir, ancak histerezis ve girdap akımı kayıpları nedeniyle daha yüksek frekans kapasitesinde sınırlıdır.
Transformatör tasarımları bu tipin örnekleridir.
Ferrit Çekirdek İndüktörler
Bunlar, yüksek frekanslarda düşük maliyet ve düşük çekirdek kayıpları gibi avantajlar sunan farklı tipte indüktörlerdir. Ferrit, bir Ferrik Oksit Fe2O3 karışımı etrafında bulunan bir metal oksit seramiktir. Histerezis kayıplarını azaltmak için çekirdek yapımında yumuşak ferritler kullanılır.
Toroidal Çekirdek İndüktörler
Bu indüktörlerde, bir toroid dairesel şekillendiriciye bir bobin sarılır. Bu tip indüktörde akı kaçağı çok düşüktür. Ancak bu tip indüktörü tasarlamak için özel sarım makinelerine ihtiyaç vardır. Bazen bu tasarımdaki kayıpları azaltmak için ferrit çekirdek de kullanılır.
Bobin bazlı İndüktörler
Bu tipte makaraya bobin sarılır. Bobin sargılı indüktör tasarımları, güç oranı, voltaj ve akım seviyeleri, çalışma frekansı, vb. Açısından büyük farklılıklar gösterir. Bunlar çoğunlukla anahtar modlu güç kaynakları ve güç dönüştürme uygulamalarında kullanılır.
Çok Katmanlı İndüktörler
Çok katmanlı bir indüktör, çok katmanlı bir gövdenin üst kısmında iki katman halinde düzenlenen iki iletken bobin modeli içerir. Bobinler, çok katmanlı gövdenin alt kısmında yer alan iki daha iletken bobin modeline seri olarak elektriksel olarak birbirini izleyen bir şekilde bağlanır. Bunlar çoğunlukla mobil iletişim sistemlerinde ve gürültü bastırma uygulamalarında kullanılır.
İnce Film İndüktörler
Bunlar, bakır telle sarılmış geleneksel çip tipi indüktörlerden tamamen farklıdır. Bu tipte, yaklaşık nanohenry’den değişen yüksek frekanslı uygulamalar için çip indüktörü oluşturmak için ince film işleme kullanılarak küçük indüktörler oluşturulur .
İndüktör Nasıl Çalışır?
Bir indüktör genellikle AC direnci olarak adlandırılır. Akımdaki değişikliklere direnir ve enerjiyi manyetik alan şeklinde depolar. Bunlar, bir göbeğe sarılmış bakır tel bobinlerinden oluşan yapım açısından basittir. Bu çekirdek manyetik veya hava olabilir. Kablosuz güç aktarımı gibi gelişmiş uygulamalarda farklı tipte indüktörler kullanılabilir .
Manyetik çekirdekler toroidal veya E tipi çekirdekler olabilir. Bu çekirdek için seramik, ferrit, güçlendirilmiş demir gibi malzemeler kullanılır. Elektrik akımını taşıyan bobin, iletken etrafındaki manyetik alanı üretir. Çekirdeğin yüksek geçirgenliğinin kullanılması şartıyla, çekirdek bobin içine yerleştirilirse daha fazla manyetik hat üretilir.
Manyetik alan, bobinde akımın akışına neden olan EMK’yı indükler. Lenz yasasına göre, indüklenen akım nedene, yani uygulanan gerilime karşı çıkıyor. Bu nedenle indüktör, manyetik alanda değişikliğe yol açan giriş akımındaki değişime karşı çıkar. İndüksiyon nedeniyle akım akışının bu azalması, endüktif reaktans olarak adlandırılır. Bobindeki dönüş sayısı artırılırsa endüktif reaktans artacaktır. Ayrıca şarj ve deşarj süreçleri ile enerjiyi manyetik alan olarak depolar ve devreyi açarken enerjiyi serbest bırakır. İndüktörlerin uygulama alanları arasında analog devreler, sinyal işleme vb. yer alır.
İndüktörün Endüktansını Etkileyen Faktörler
Manyetik çizgiler üretme kabiliyeti, endüktans olarak adlandırılır. Standart endüktans birimi Henry’dir. Geliştirilen manyetik akı miktarı veya farklı tipteki indüktörlerin endüktansı, aşağıdaki dört temel faktöre bağlıdır.
Bobindeki Dönüş Sayısı
Dönüş sayısı daha fazlaysa, daha fazla miktarda manyetik alan üretilir ve bu da daha fazla endüktansa neden olur. Daha az dönüş, daha az endüktansa neden olur.
Çekirdeğin Malzemesi
Çekirdek için kullanılan malzeme yüksek geçirgenliğe sahipse, bir indüktörün endüktansı daha fazla olacaktır. Bunun nedeni, yüksek geçirgenliğe sahip malzemelerin manyetik akıya düşük isteksizlik yolu sunmasıdır.
Bobinin Kesit Alanı
Daha büyük kesit alanı, daha büyük endüktansa neden olur, çünkü bu, alan açısından manyetik akıya daha az karşıtlık sunar.
Bobinin Uzunluğu
Bobin ne kadar uzunsa endüktans daha az olacaktır. Bunun nedeni, belirli bir alan miktarı için, manyetik akıya karşı kuvvet muhalefetinin daha fazla olmasıdır.
Sabit indüktör, kullanıcının tasarlandıktan sonra endüktansı değiştirmesine izin vermez. Ancak, belirli bir zamanda dönüş sayısını değiştirerek veya bobin içindeki ve dışındaki çekirdek malzemesini değiştirerek değişken indüktörler kullanarak endüktansı değiştirmek mümkündür.
İndüktörde Güç Kaybı
İndüktörde harcanan güç esas olarak iki kaynaktan kaynaklanır: indüktör göbeği ve sargılar.
İndüktör Çekirdeği
İndüktör çekirdeğindeki enerji kaybı, histerezis ve girdap akımı kayıplarından kaynaklanmaktadır. Manyetik malzemeye uygulanan manyetik alan artırılır, doygunluk düzeyine gelir ve sonra azalır. Ancak azaltırken orijinal yolu izlemez. Bu histerezis kayıplarına neden olur. Çekirdek malzemelerin histerezis katsayısının daha küçük değeri, düşük histerezis kayıplarına neden olur.
Diğer çekirdek kaybı türü girdap akımı kaybıdır. Bu girdap akımları, Lenz yasasına göre manyetik alanın hız değişiminden dolayı çekirdek malzemede indüklenir. Girdap akımı kayıpları, histerezis kaybından çok daha azdır. Düşük histerezis katsayılı malzemeler ve lamine çekirdek kullanılarak bu kayıplar minimize edilmiştir.
İndüktör Sargıları
Endüktörlerde kayıplar sadece çekirdekte değil sargılarda da meydana gelir. Sargıların kendi direnci vardır. Akım bu sargılardan geçtiğinde, sargılarda ısı kayıpları (I ^ 2 * R) meydana gelecektir. Ancak artan frekansla birlikte cilt etkisine bağlı olarak sargı direnci artar. Deri etkisi, akımın merkezlerden çok iletken yüzeyinde yoğunlaşmasına neden olur. Böylece mevcut taşıma alanının etkili alanı azalır.
Ayrıca sargılarda indüklenen girdap akımları, akımın yakınlık etkisi adı verilen komşu iletkenlerde indüklenmesine neden olur.
Bobinlerdeki üst üste binen iletkenler nedeniyle yakınlık etkisi, iletkenin direncini cilt etkisine göre daha fazla artırmasına neden olur. Şekilli folyo ve litz tel sarımları gibi gelişmiş sarım teknolojileri ile sarım kayıpları azaltılır.
