Als eine der grundlegenden passiven Komponenten spielen Induktoren eine wichtige Rolle in elektronischen Anwendungen, vom Starten von Motoren bis zur Stromversorgung Ihres Hauses. Induktivitäten speichern Energie in einem Magnetfeld, wenn Strom durch sie fließt. Ein typischer Induktor verwendet isolierten Draht, der zu einer Spule um einen zentralen Kern gewickelt ist.
So nützlich Induktoren auch sind, das größte Problem ist ihre physische Größe. Induktivitäten stellen andere elektronische Komponenten in einer Sch altung oft in den Schatten und erhöhen auch das Gewicht. Einige Techniken simulieren einen großen Induktor in einer Sch altung. Die zusätzliche Komplexität und die zusätzlichen Komponenten schränken jedoch den Einsatz dieser Techniken ein.
Filter
Induktivitäten werden häufig zusammen mit Kondensatoren und Widerständen verwendet, um Filter für analoge Sch altungen und in der Signalverarbeitung zu erstellen. Eine Induktivität allein fungiert als Tiefpassfilter, da die Impedanz einer Induktivität mit zunehmender Frequenz eines Signals zunimmt.
In Kombination mit einem Kondensator, dessen Impedanz mit zunehmender Frequenz eines Signals abnimmt, entsteht ein Kerbfilter, das nur einen bestimmten Frequenzbereich durchlässt.
Durch die Kombination von Kondensatoren, Induktivitäten und Widerständen unterstützen fortschrittliche Filtertopologien eine Vielzahl von Anwendungen. Filter werden in den meisten elektronischen Geräten verwendet, obwohl Kondensatoren nach Möglichkeit oft anstelle von Induktivitäten verwendet werden, da sie kleiner und billiger sind.
Sensoren
Kontaktlose Sensoren werden für ihre Zuverlässigkeit und einfache Bedienung geschätzt. Induktoren erfassen Magnetfelder oder das Vorhandensein von magnetisch durchlässigem Material aus der Ferne.
Induktive Sensoren sind zentral an fast jeder Kreuzung mit einer Ampel, die das Verkehrsaufkommen erkennt und das Signal entsprechend anpasst. Diese Sensoren funktionieren hervorragend für Autos und Lastwagen. Einige Motorräder und andere Fahrzeuge bieten nicht genug Signatur, um von den Sensoren erkannt zu werden, ohne dass ein H3-Magnet an der Unterseite des Fahrzeugs angebracht wird.
Induktive Sensoren sind in zweierlei Hinsicht eingeschränkt. Entweder muss das zu erfassende Objekt magnetisch sein und einen Strom im Sensor induzieren, oder der Sensor muss mit Strom versorgt werden, um das Vorhandensein von Materialien zu erkennen, die mit einem Magnetfeld interagieren. Diese Parameter schränken die Anwendungen von induktiven Sensoren ein und beeinflussen die Designs, die sie verwenden.
Transformatoren
Die Kombination von Induktivitäten, die einen gemeinsamen magnetischen Pfad haben, bildet einen Transformator. Der Transformator ist ein grundlegender Bestandteil der nationalen Stromnetze. Transformatoren sind in vielen Netzteilen zu finden, um Spannungen auf das gewünschte Niveau zu erhöhen oder zu verringern.
Die grauen Kanister, die oft oben auf Strommasten zu finden sind, enth alten Transformatoren.
Da Magnetfelder durch eine Stromänderung entstehen, arbeitet ein Transformator umso effektiver, je schneller sich die Stromstärke ändert (Frequenzerhöhung). Wenn die Frequenz des Eingangs ansteigt, begrenzt die Impedanz des Induktors die Effektivität eines Transformators. In der Praxis sind induktivitätsbasierte Transformatoren auf zehn kHz begrenzt, normalerweise niedriger. Der Vorteil einer höheren Betriebsfrequenz ist ein kleinerer und leichterer Transformator, der die gleiche Last liefert.
Motoren
Induktoren befinden sich normalerweise in einer festen Position und dürfen sich nicht bewegen, um sich an einem nahe gelegenen Magnetfeld auszurichten. Induktive Motoren nutzen die auf Induktoren ausgeübte Magnetkraft, um elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln.
Induktive Motoren sind so ausgelegt, dass im Takt mit einem Wechselstromeingang ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird. Da die Drehzahl durch die Eingangsfrequenz gesteuert wird, werden Induktionsmotoren häufig in Anwendungen mit fester Drehzahl verwendet, die direkt von 50/60 Hz Netzstrom versorgt werden können. Der größte Vorteil von induktiven Motoren gegenüber anderen Konstruktionen besteht darin, dass kein elektrischer Kontakt zwischen Rotor und Motor erforderlich ist, wodurch induktive Motoren robust und zuverlässig sind.
Viele einfache Elektromotoren, denen Sie begegnen werden, wie die in Ventilatoren, sind induktive Motoren.
Energiespeicher
Induktoren speichern wie Kondensatoren Energie. Im Gegensatz zu Kondensatoren können Induktivitäten nur begrenzt Energie speichern, da die Energie in einem Magnetfeld gespeichert wird, das zusammenbricht, wenn die Stromversorgung unterbrochen wird.
Induktivitäten als Energiespeicher werden hauptsächlich in Sch altnetzteilen, wie dem Netzteil in einem PC, eingesetzt. In den einfacheren, nicht isolierten Sch altnetzteilen wird anstelle eines Transformators und einer Energiespeicherkomponente eine einzelne Induktivität verwendet. In diesen Sch altungen bestimmt das Verhältnis der Zeit, in der der Induktor mit Strom versorgt wird, zu der Zeit, in der er nicht mit Strom versorgt wird, das Verhältnis der Eingangs- zur Ausgangsspannung.
