이전 튜토리얼에서는 인덕터 이해로 시작했고 작동 중입니다. 이제 다양한 인덕터 조합을 살펴볼 차례입니다. 전자 제품에서 인덕터는 커패시터와 저항 다음으로 가장 일반적으로 사용되는 구성 요소로, 다양한 애플리케이션에 대해 서로 다른 조합으로 사용됩니다. 또한 인덕터를 사용하여 금속 탐지기를 구축하고 다양한 기술을 사용하여 인덕터 값을 측정했습니다. 모든 링크는 다음과 같습니다.
- Arduino를 사용한 LC 미터: 인덕턴스 및 주파수 측정
- 오실로스코프를 사용하여 인덕터 또는 커패시터 값을 측정하는 방법
- 간단한 금속 탐지기 회로
- Arduino 금속 탐지기
결합 회로는 무엇입니까?
구성 요소의 조합은 함께 결합 된 회로를 생성합니다. 결합 회로의 의미는 회로 중 하나에 전원이 공급 될 때 에너지 전달이 하나에서 다른 회로로 발생한다는 것입니다. 전자 회로의 주요 구성 요소는 전도성 또는 전자 기적으로 결합됩니다.
그러나이 튜토리얼에서는 직렬 또는 병렬 조합 의 인덕터와 같은 전자기 커플 링 및 인덕터 조합에 대해 설명합니다.
상호 인덕턴스
이전 기사에서 인덕터의 자체 인덕턴스와 매개 변수에 대해 논의했습니다. 자기 인덕턴스 관련 동작 중에는 상호 인덕턴스가 발생하지 않았습니다.
전류 변화율이 발생하면 코일 내부에 전압이 유도됩니다. 아래 공식을 사용하여 더 설명 할 수 있습니다.
V (t)는 코일 내부의 유도 전압, i 코일을 통해 흐르는 전류, 코일의 인덕턴스는 L입니다.
V (t) = L {di (t) / dt}
위의 조건은 두 개의 단자가있는 자체 인덕턴스 관련 회로 요소에만 해당됩니다. 이러한 경우 상호 인덕턴스가 순서에 포함되지 않습니다.
이제 동일한 시나리오에서 두 개의 코일이 가까운 거리에 있으면 유도 결합이 발생합니다.
위의 이미지에는 두 개의 코일이 표시됩니다. 이 두 코일은 서로 매우 가깝습니다. 코일 L1을 통해 흐르는 전류 i1로 인해 자속이 유도되어 다른 코일 L2로 전달됩니다.
위 이미지에서 동일한 회로가 이제 코일이 움직일 수 없도록 코어 재료로 단단히 감겨 있습니다. 재료가 자기 코어이므로 투자율이 있습니다. 이제 두 개의 개별 코일이 자기 적으로 결합됩니다. 흥미롭게도, 코일 중 하나가 전류 변화율에 직면하면 다른 코일은 다른 코일의 전류 변화율에 정비례하는 전압을 유도합니다.
따라서 전압원 (V1)이 코일 (L1)에인가되면 전류 (i1)가 L1을 통해 흐르기 시작한다. 전류 변화율은 자기 코어를 통해 흐르고 코일 L2에 전압을 생성하는 플럭스를 생성합니다. L1의 전류 변화율은 또한 L2의 유도 전압을 더 조작 할 수있는 플럭스를 변경합니다.
L2 의 유도 전압 은 아래 공식으로 계산할 수 있습니다.
V 2 = M {di 1 (t) / dt}
위의 방정식에는 알 수없는 개체가 있습니다. 그것은 M 입니다. 이는 상호 인덕턴스가 두 개의 독립적 인 회로에서 상호 유도 된 전압을 담당하기 때문입니다. 이 M, 상호 인덕턴스는 계수 비례 입니다.
첫 번째 코일 L1과 동일하게 첫 번째 코일의 상호 인덕턴스로 인한 상호 유도 전압은 다음과 같을 수 있습니다.
V 2 = M {di 2 (t) / dt}
인덕턴스와 마찬가지로 상호 인덕턴스도 Henry에서 측정됩니다. 상호 인덕턴스의 최대 값은 √L 1 L 2 입니다. 인덕턴스는 전류 변화율에 따라 전압을 유도하므로 상호 인덕턴스는 상호 전압 M (di / dt)이라고하는 전압도 유도합니다. 이 상호 전압은 포지티브 또는 네거티브 일 수 있으며 코일의 물리적 구조와 전류 방향에 크게 의존합니다.
DOT 컨벤션
도트 협약은 상호 유도 전압의 극성을 결정하는 중요한 도구이다. 이름에서 알 수 있듯이 원형의 도트 마크는 상호 결합 된 회로에서 두 개의 코일 끝에 사용되는 특수 기호입니다. 이 점은 또한 자기 코어 주변의 권선 구조에 대한 정보를 제공합니다.
위의 회로에서는 서로 연결된 두 개의 인덕터가 표시됩니다. 이 두 인덕터의 자체 인덕턴스는 L1 및 L2입니다.
전압 V1 및 V2는 인덕터 양단에서 발생하는 전류가 점선 단자의 인덕터에 입력 된 결과입니다. 이 두 인덕터의 상호 인덕턴스를 M이라고 가정하면 유도 전압은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
첫 번째 인덕터 L1의 경우 유도 전압은 다음과 같습니다.
V 1 = L 1 (di 1 / dt) ± M (di 2 / dt)
두 번째 인덕터의 유도 전압을 계산하는 데 동일한 공식을 사용할 수 있습니다.
V 2 = L 2 (di 2 / dt) ± M (di 1 / dt)
따라서 회로에는 자기 인덕턴스로 인한 유도 전압과 상호 인덕턴스로 인한 상호 유도 전압의 두 가지 유형의 유도 전압이 포함됩니다. 자기 인덕턴스에 따른 유도 전압은 양의 공식 V = L (di / dt)를 사용하여 계산되지만, 상호 유도 전압은 권선 구조와 전류의 흐름에 따라 음 또는 양이 될 수 있습니다. 도트의 사용은 상호 유도 전압의 극성을 결정하는 중요한 매개 변수입니다.
두 개의 단자가 두 개의 서로 다른 코일에 속하고 점으로 동일하게 표시되는 결합 회로에서 동일한 단자에 상대적인 전류의 동일한 방향에 대해 각 코일의 자기 자속과 상호 유도가 합산됩니다.
결합 계수
인덕터 결합 계수는 결합 회로가 유도 결합 코일 간의 결합 양을 결정하는 데 중요한 매개 변수입니다. 결합 계수는 문자로 표시된다 K.
결합 계수의 공식은 K = M / √L 1 + L 2입니다. 여기서 L1은 첫 번째 코일의 자체 인덕턴스이고 L2는 두 번째 코일의 자체 인덕턴스입니다.
두 개의 유도 결합 회로가 자속을 사용하여 연결됩니다. 한 인덕터의 전체 자속이 결합되거나 연결된 경우 다른 인덕터를 완전 결합이라고합니다. 이 상황에서 K는 100 % 결합의 약식 인 1로 표현할 수 있습니다. 결합 계수는 항상 1보다 작으며 결합 계수의 최대 값은 1 또는 100 %가 될 수 있습니다.
상호 인덕턴스는 두 개의 유도 결합 코일 회로 간의 결합 계수에 따라 크게 달라집니다. 결합 계수가 높으면 상호 인덕턴스가 더 높아지고, 반면 결합 계수가 더 낮 으면 결합 회로에서 상호 인덕턴스가 크게 감소합니다. 결합 계수는 음수가 될 수 없으며 코일 내부의 전류 방향에 의존하지 않습니다. 결합 계수는 핵심 재료에 따라 다릅니다. 철 또는 페라이트 코어 재료에서 결합 계수는 0.99와 같이 매우 높을 수 있으며 공기 코어의 경우 두 코일 사이의 공간에 따라 0.4에서 0.8까지 낮을 수 있습니다.
직렬 조합의 인덕터
인덕터는 직렬로 함께 추가 할 수 있습니다. 인덕터 를 직렬 로 연결하는 방법 은 Aiding Method 또는 Opposition Method 를 사용 하는 두 가지가 있습니다 .
위의 이미지에는 두 가지 유형의 직렬 연결이 표시됩니다. 왼쪽의 첫 번째 인덕터는 Aiding Method에 의해 직렬로 연결됩니다. 이 방법에서 두 인덕터를 통해 흐르는 전류는 같은 방향입니다. 같은 방향으로 흐르는 전류에 따라 자기 유도의 자속과 상호 유도의 자속은 서로 연결되어 합산됩니다.
따라서 총 인덕턴스는 아래 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
L eq = L 1 + L 2 + 2M
여기서 L eq 는 총 등가 인덕턴스이고 M은 상호 인덕턴스입니다.
오른쪽 이미지의 경우 반대 연결이 표시 됩니다. 이 경우 인덕터를 통한 전류 흐름은 반대 방향입니다. 따라서 총 인덕턴스는 아래 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
L의 당량은 L = 1 + L 2 2M를 -
여기서 L eq 는 총 등가 인덕턴스이고 M은 상호 인덕턴스입니다.
병렬 조합의 인덕터
직렬 인덕터 조합과 마찬가지로 두 인덕터의 병렬 조합은 보조 방법과 반대 방법을 사용 하여 두 가지 유형이 될 수 있습니다.
들어 은닉 방법 등의 인덕터에 흐르는 전류가 같은 방향에 있는지 명확 도트 협약에 도시 한 바와 같이, 왼쪽 그림에 보이는. 총 인덕턴스를 계산하려면 아래 공식이 매우 유용 할 수 있습니다. 이 경우 두 코일의 자기 유도 전자기장은 상호 유도 된 EMF를 허용합니다.
L eq = (L 1 L 2 – M 2) / (L 1 + L 2 + 2M)
들어 반대 방법 은 인덕터가 서로 반대 방향으로 병렬로 연결된다. 이러한 경우 상호 인덕턴스는 자체 유도 EMF에 반대하는 전압을 생성합니다. 병렬 회로의 등가 인덕턴스는 아래 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
L eq = (L 1 L 2 – M 2) / (L 1 + L 2 + 2M)
인덕터의 응용
커플 링 인덕터의 가장 좋은 용도 중 하나는 변압기를 만드는 것입니다 . 변압기는 철 또는 페라이트 코어를 감싸는 결합 인덕터를 사용합니다. 이상적인 변압기는 손실이없고 결합 계수가 100 % 입니다. 변압기 외에 결합 인덕터 도 sepic 또는 플라이 백 컨버터에 사용 됩니다. 이것은 결합 된 인덕터 또는 변압기를 사용하여 1 차 입력을 전원 공급 장치의 2 차 출력으로 분리하는 데 탁월한 선택 입니다.
그 외에도 결합 인덕터는 무선 송수신 회로에서 단일 또는 이중 조정 회로를 만드는 데 사용됩니다.