مقدمة إلى المحاثات

أحد العناصر السلبية التي تظل غامضة دائمًا هي المحاثات. هذه هي الهياكل التي تشبه اللفائف التي تجدها في معظم الدوائر الإلكترونية التي تعمل بالطاقة ، وبسبب خصائصها تعمل المحولات الخاصة بك. السبب في أن الكثير من الناس لا يفهمون المحاثات هو أنهم لا يغيرون المجال الكهربائي فحسب ولكن أيضًا المجال المغناطيسي المحيط به. في هذا البرنامج التعليمي ، دعنا نفهم أساسيات أداة الحث ونزيل الغموض عنها حتى نعرف كيف ومتى نستخدم واحدة في تطبيقاتنا.

ما هو مغو؟

قد يكون المحث هو أبسط المكونات الإلكترونية ، حيث يتم تشبهه إلى حد كبير بمقاوم - طول بسيط من الأسلاك يتم لفه. ومع ذلك ، هنا ، المقاومة ليست هي الخاصية التي نبحث عنها. إنه شيء يحدث بسبب شكل السلك - ملف - إنه يخلق مجال مغناطيسي عندما يمر تيار من خلاله. يمنح هذا المجال المغنطيسي المستحث هذا الجزء من الأسلاك بعض الخواص الكهربائية المثيرة للاهتمام ، وخاصة الحث - الذي يعطي هذه الأجزاء اسمها.

الفرق بين مغو ومكثف

لقد تعلمنا بالفعل عن مكثف في المادة السابقة. والآن بعد أن عرفت أساسيات المحث ، فقد تحصل على سؤال ، "ما هو الفرق بين المحث والمكثف؟"

أول الأشياء أولاً تخزن الطاقة عندما يتم تطبيق جهد الجهد عبرها ، لكن المكثف يخزن الطاقة في شكل حقل كهربائي بينما يخزن الحث الطاقة في شكل ملف مغناطيسي. حسنًا ، لكن كيف يؤثر ذلك على أدائها.

نحتاج إلى حفر عميق لفهم ذلك ، ولكن في الوقت الحالي ، يمكنك فقط تذكر أن المكثف يحاول تسوية الجهد في الدائرة ، أي أنه لا يحب التغيير في الإمكانات عبر كل مكون ، وبالتالي فإنه سوف يشحن أو تفريغ يصل إلى مستوى الجهد. من ناحية أخرى ، لا يحب المحاث التغير في التيار داخل الدائرة ، لذا فإن التغييرات الحالية التي سيشحنها أو تفريغها لموازنة التيار من خلال الدائرة.

تذكر أيضًا أن مغو يغيره قطبية أثناء تفريغه ، وبالتالي فإن الإمكانات أثناء الشحن ستكون عكس الإمكانات أثناء إلغاء الشحن.

رموز المحاثات

مثل العديد من المكونات الإلكترونية الأخرى ، فإن رمز المحث هو رسم تخطيطي مبسط لما يبدو عليه في الواقع:

تمثل الخطوط القريبة من الرمز المادة الأساسية - شيء سنناقشه لاحقًا.

العمل من مغو

محث ، كما ذكر بالفعل ، هو مجرد لفائف من الأسلاك.

قبل أن نذهب إلى أي شيء آخر ، دعنا نطرح السؤال ، لماذا الملف؟

كما نعلم بالفعل ، فإن أي موصل حالي يعمل على توليد حقل مغناطيسي بالطريقة التالية:

ومع ذلك ، إذا قمت بتوصيل قيمة التيار في الصيغ ، فسوف تدرك أن الحقل المغناطيسي المنتج صغير - لا يكاد يذكر ، إلا إذا كانت التيارات عالية بشكل مستحيل ، في حدود الأمبير الضخمة.

لذلك من أجل زيادة المجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه بواسطة طول محدد من الأسلاك ، فإننا نلفه في شكل ملف. هذا يزيد من المجال المغناطيسي ، مثل ذلك:

ويسمى هذا الشكل أيضًا بملف لولبي.

عندما يتم تطبيق الجهد عبر أطراف محث ، فإن التدفق الحالي يخلق مجال مغناطيسي. يخلق هذا المجال المغنطيسي مجددًا تيارًا مستحثًا في محث قطبية معاكسة ، وفقًا لقانون لينز. التيارات لا تلغي بعضها البعض - بل أن التيار المستحث يحاول بنشاط معارضة التيار الوارد بسبب الجهد عبر المحث. النتيجة الإجمالية لهذه المعركة هي أن التيار من خلال محث لا يمكن أن يتغير بسرعة - هو دائما منحدر خطي.

قياس مغو

يطرح سلوك عمل المحث سؤالًا مثيرًا للاهتمام - كيف يمكننا قياس سلوك المحث بطريقة كمية من حيث يمكن قياسه بسهولة؟

يمكن أن نحاول قياس المحاثات بواسطة المجال المغناطيسي الذي يقومون بإنشائه. بمجرد أن نفعل ذلك ، نواجه مشاكل. يعتمد المجال المغنطيسي الناتج عن المحث على التيار الذي يمر من خلاله ، لذلك حتى المحث الصغير يمكنه إنشاء مجال مغناطيسي كبير.

بدلاً من ذلك ، يمكننا استخدام نفس الطريقة التي استخدمناها في المكثفات ، ويمكننا تعريف محاثة الدائرة كتغير الجهد الناتج عن تغير التيار عند معدل معين.

رياضيا،

V = L (dI / dt)

حيث V هو الجهد ، L هو الحث ، أنا هو الحالي و t هي الفترة الزمنية.

يتم قياس الحث ، 'L' ، في هنري ، الذي يحمل اسم جوزيف هنري ، العالم الأمريكي الذي اكتشف الحث الكهرومغناطيسي.

يتم إعطاء الصيغة لحساب محاثة لفائف الأسلاك بواسطة هذه الصيغة:

L = (2n2a) / لتر

عندما يكون L هو الحث في Henrys ، µ هو ثابت النفاذية ، أي معامل لمدى سهولة إنشاء المجال المغناطيسي في وسيط معين ، n هو عدد المنعطفات ، هي مساحة الملف والطول هو l من لفائف.

مرة أخرى ، هنري هو وحدة كبيرة جدًا ، لذلك يتم قياس المحاثات عمليًا بالهنهري الصغير ، أي المليون من هنري ، أو الألف من هنري ، م ، وهو الألف من هنري. من حين لآخر ، قد تجد بعض الحثات الصغيرة جدًا المقاسة بالهنّان النانوي ، وهي الألف من uH.

أنواع مختلفة من المحاثات

الآن µ في المعادلة أعلاه لها بعض الآثار المثيرة للاهتمام. إنه يشير إلى أنه يمكن التلاعب بالمجال المغناطيسي داخل المحث. كما ذكر أعلاه ، في بعض الأحيان يكون المجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه حتى بواسطة ملف لولبي أقل من المتطلبات في بعض الأحيان. لهذا السبب في جميع الحالات تقريبًا تجد محاثات مكونة حول مادة أساسية.

النوى هي المواد التي تدعم إنشاء مجال مغناطيسي. وهي عادة ما تكون مصنوعة من الحديد ومركباته ، مثل الفريت (وهو أكسيد الحديد). يمكنك الحصول على مجال مغناطيسي أكبر باستخدام نواة من دون واحد.

1. محولات الهواء الأساسية:

كما يوحي الاسم ، هذا النوع من الحث ليس له جوهر - المادة الأساسية هي الهواء! نظرًا لأن الهواء يتميز بنفاذية منخفضة نسبيًا ، فإن محاثة محاثات الهواء الأساسية منخفضة جدًا - نادرًا ما تتجاوز 5uH. نظرًا لوجود محاثة منخفضة ، فإن معدل الارتفاع الحالي سريع جدًا للجهد المطبق مما يجعلها قادرة على التعامل مع الترددات العالية. تستخدم في الغالب في دوائر الترددات اللاسلكية.

2. المحولات الأساسية الحديد

قد يكون الحديد هو أكثر المواد المغناطيسية شهرة ، مما يجعله اختيارًا مثاليًا للمحثات. هذه تأخذ شكل لفائف الحديد الأساسية. وعادة ما تستخدم لتصفية خط التردد المنخفض ، لأنها يمكن أن تكون سمين إلى حد ما ولها محاثة كبيرة. كما أنها تستخدم في أجهزة الصوت.

3. فيريت الأساسية CORE

الفريت هو مجرد مسحوق من أكاسيد الحديد. يتم خلط هذا المسحوق مع راتنجات الايبوكسي ومصبوب لتشكيل النوى التي يمكن الجرح الأسلاك حولها. محاثات الفريت الأساسية هي الأكثر تمييزًا بسهولة بسبب لونها الرمادي والأسود الباهت. كما أنها هشة للغاية وتكسر بسهولة. إنها أكثر أنواع المحاثات استخدامًا ، حيث يمكن التحكم في النفاذية بدقة عن طريق التحكم في نسبة الفريت إلى الإبوكسي في المزيج.

المحاثات في سلسلة وبالتوازي

المحاثات متصلة في سلسلة ومتوازية تتصرف بالطريقة المعاكسة بالضبط للمكثفات.

على سبيل المثال ، لحساب محاثة مجموعة من المحاثات في السلسلة ، يمكنك ببساطة تلخيص قيم الحث الفردي.

L = L1 + L2 + ... + Ln

حيث L هي الحث الكلي و L1 ، L2 ... Ln هي المحاثات الفردية.

افترض أن لديك محاثين ، أحدهما قياس 10uH والآخر 15uH ، ثم من خلال وضعهما في سلسلة ، تحصل على محاثة إجمالية تبلغ 25uH.

المحاثات بالتوازي تتصرف بنفس الطريقة التي تعمل بها المقاومات بالتوازي ، يتم إعطاء الحث بواسطة:

1 / L = 1 / L1 + 1 / L2 + ... + 1 / Ln

حيث L هي الحث الكلي و L1 ، L2 ... Ln هي المحاثات الفردية.

وبهذه الطريقة إذا قمت بتوصيل اثنين من المحاثات 10uH في نفس الوقت ، فسوف ينتهي بك الأمر إلى محاثة 5uH.

مفيدة مغو الصيغ

1. تخزين الطاقة من قبل المهندسين:

يمكن للمُحاثات تخزين الطاقة تمامًا مثل المكثفات ، لكن الطاقة تختفي فور انقطاع الطاقة وينهار الحقل المغناطيسي. وبعبارة أخرى ، لا يمكن للمحث مغو غير قادر على الحفاظ على المجال المغناطيسي.

E = ½ * L * I2

حيث E هي الطاقة في جول ، L هي الحث في Henries وأنا الحالي في أمبير.

إذا كان لديك محث 20uH مع تدفق 5A من خلاله ، فإن الطاقة المخزنة ستكون 0.00025J. في هذا الجانب ، فإن المحاثات ، مثل المكثفات ، تمتلك طاقة قليلة جدًا.

2. معدل الارتفاع الحالي

تمت مناقشة هذه الصيغة بالفعل ، لكن الأمر يستحق النظر عن كثب.

V / L = dI / dt

حيث V هو الجهد المطبق عبر المحث ، L هو المحاثة ، I هو التيار و t هو الوقت المناسب.

يشير هذا إلى أنه عندما يتم تطبيق جهد ثابت عبر المحث ، يرتفع التيار في منحدر خطي. يمكن أن يكون هذا مفيدًا في إنشاء سلالم التيار ، تمامًا مثلما أنشأت المكثف سلالم جهد فلطي في تيار ثابت.

3. التعجيل

المحاثات لها مقاومة مرتبطة بالتردد بالصيغة:

XL = 2π * f * L

حيث XL هي المعاوقة الاستقرائية ، f هو التردد في Hertz و L هو المحاثة في هنري.

سلوك مغو في الدوائر

من المثير للدهشة أن المحاثات غير مجدية إلى حد كبير في دوائر التيار المستمر ، حيث يوجد تدفق مستمر ويعمل المحاث كأنه سلك صغير.

وجدوا معظم استخداماتها في دوائر AC. كما ذكر أعلاه ، لديهم مقاومة ، مما يجعلها مفيدة للحد من التيار في دائرة AC ، مثل كوابح مصباح الفلورسنت.

يمكن استخدامها أيضًا لتصفية الإشارات.

في الحالة الأولى ، يسمح الحث لجميع تيار التيار المستمر بالتدفق من خلاله إلى الأرض ، مما يمنع جميع الترددات المنخفضة من الوصول إلى الإخراج. في الترددات الأعلى ، تزداد مقاومة المحث بثبات ، لذلك يمكن أن تمر الإشارة إلى الخرج ، ومن ثم يطلق عليها اسم مرشح التمرير العالي.

في الحالة الثانية ، يسمح المحث بالتيار المستمر والترددات المنخفضة بالمرور لكن يحظر جميع الترددات العالية من الخرج ومن ثم يطلق عليه مرشح تمرير منخفض.

المحاثات في الحياة الحقيقية

المحاثات ، لأنها مصنوعة من الأسلاك النحاسية والفريت ، تميل إلى أن تكون باهظة الثمن وتجد معظم استخداماتها في أجهزة الراديو وإمدادات الطاقة وأجهزة الاتصالات.

في مزودات الطاقة ، يتم استخدام خاصية المحث لمنع حدوث تغييرات مفاجئة في التيار. جنبا إلى جنب مع مكثف ، فإنه يعمل لمنع التغييرات المفاجئة في التيار الكهربائي الناتج التيار الكهربائي والتيار.

تستخدم دوائر RF دائرة LC مثيرة للاهتمام تسمى الخزان. يتم شحن المكثف وتفريغه في المحث ، الذي يبني مجاله المغناطيسي. عندما ينهار الحقل المغناطيسي ، يتم إنشاء الجهد وشحن المكثف. هذا يخلق التذبذبات الدورية التي يمكن استخدامها لتوليد ترددات عالية.

يمكن حساب التردد بالصيغة:

حيث f هو التردد في Hertz ، L هو الحث في Henrys و C هو السعة في Farads.

استنتاج

وهذا هو كل المعرفة العملية التي سوف تحتاجها للعمل مع المحاثات. إنها أجهزة بسيطة في جوهرها وليست سائدة مثل أقاربها من المكثف والمقاوم ، لكنها لا تزال مفيدة للغاية.

لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بنا على sales@xfullstar.com