L'inducteur

Un inducteur est un composant électronique passif qui stocke l'énergie sous forme de champ magnétique. Dans sa forme la plus simple, un inducteur est constitué d'une boucle de fil ou d'une bobine. L'inductance est directement proportionnelle au nombre de tours dans la bobine. L'inductance dépend également du rayon de la bobine et du type de matériau autour duquel la bobine est enroulée.

L'unité standard d'inductance est l'henry, abrégé H. C'est une grande unité. Les unités les plus courantes sont le microhenry, abrégé µH (1 µH =10-6H) et le millihenry, abrégé mH (1 mH =10-3 H). Occasionnellement, le nanohenry (nH) est utilisé (1 nH = 10-9 H).

Les inducteurs sont utilisés pour empêcher l'écoulement du courant dans un circuit, résistent aux variations du courant électrique qui le traverse, sont constitués d'un conducteur, tel qu'un fil de cuivre émaillé assez mince, généralement enroulé dans une bobine .

Les inducteurs sont utilisés avec des condensateurs dans diverses applications de communication sans fil. Une inductance connectée en série ou en parallèle avec un condensateur peut fournir une discrimination contre les signaux non désirés. Les gros inducteurs sont utilisés dans l'alimentation des équipements électroniques de tous types, y compris les ordinateurs et leurs périphériques. Dans ces systèmes, les inductances aident à lisser le courant alternatif rectifié de l'utilitaire, fournissant un courant continu pur, semblable à celui d'une batterie.

La constante de temps d'un inducteur

Nous savons maintenant que le courant ne peut pas changer instantanément dans une inductance parce que pour que cela se produise, le courant devrait changer d'une quantité finie en temps zéro, ce qui aurait pour résultat que le taux de changement de courant serait infini, di/dt = ∞, rendant le emf induit infini ainsi et les tensions infinies n'existent pas. Cependant, si le courant traversant une inductance change très rapidement, par exemple lors du fonctionnement d'un interrupteur, des tensions élevées peuvent être induites à travers la bobine de l'inductance.

Pensez au circuit de l'inducteur . Lorsque l'interrupteur ( K) est ouvert, aucun courant ne circule dans la bobine d'inductance. Comme aucun courant ne circule dans l'inducteur, le taux de variation du courant (di/dt) dans la bobine sera nul. Si le taux de variation du courant est nul, il n'y a pas d'auto-induit emf, ( VL = 0) dans la bobine d'inductance.

Si l'on ferme maintenant le commutateur (t = 0), un courant circule dans le circuit et monte lentement à sa valeur maximale à un taux déterminé par l'inductance de l'inductance. Ce taux de courant traversant l'inductance multiplié par l'inductance des inductances dans Henry's, résulte en une certaine valeur fixe auto-induite emf étant produite à travers la bobine comme déterminé par l'équation de Faraday ci-dessus, VL = Ldi/dt.

 

V(t)-(VR+VL)=0

VL =L di /dt

VL = V(e^-Rt/L)

V /R(1-e^-Rt/L)

Le temps nécessaire pour que le courant circulant dans le circuit série LR atteigne sa valeur maximale en régime permanent est équivalent à environ 5 constantes de temps ou 5τ. Cette constante de temps τ, est mesurée par τ = L/R, en secondes, où R est la valeur de la résistance en ohms et L est la valeur de l'inducteur en Henries. Ceci forme alors la base d'un circuit de charge RL où 5τ peut également être considéré comme "5*(L/R)" ou le temps transitoire du circuit.

une constante de temps, est égale à 63,2 % de la valeur finale du courant permanent . Cette valeur de 63,2 % ou 0,632 x IMAX correspond également aux courbes transitoires indiquées ci-dessus.

Ensuite, le taux instantané auquel la source de tension fournit de l'énergie au circuit est donné sous la forme :

P(W)= V*I

La vitesse instantanée à laquelle la puissance est dissipée par la résistance sous forme de chaleur est donnée sous la forme :

P(W)= I²*R

Lorsque les inductances sont connectées en série, l'inductance totale est la somme des inductances de chaque inductance. Pour comprendre pourquoi il en est ainsi, il faut tenir compte de ce qui suit : la mesure définitive de l'inductance est tension chute à travers une inductance pour un taux donné de variation de courant à travers elle. Si les inductances sont connectées en série (partageant ainsi le même courant, et voyant le même taux de variation du courant), alors la tension totale diminuée à la suite d'une variation du courant sera ajoutée à chaque inductance, créant une tension totale supérieure à celle de chacune des inductances individuelles. Plus la tension est élevée pour un même taux de variation du courant, plus l'inductance est élevée.

Le courant ("I") qui traverse la première inductance, L1 n'a d'autre choix que de passer par la deuxième inductance et la troisième et ainsi de suite. Ensuite, les inductances série sont traversées par un courant commun, par exemple

les inductances L1, L2 et L3 sont toutes connectées en série entre les points A et B. La somme des tensions individuelles entre chaque inductance peut être trouvée en utilisant la loi de tension de Kirchoff (KVL) où, VT = V1 + V2 + V3 et nous savons par les tutoriels précédents sur les inductances que la tension auto-induite est donnée comme : V = L di/dt.

L_T di/dt = L₁ di/dt + L₂ di/dt + L₃ di/dt …

En divisant l'équation ci-dessus par di/dt, nous pouvons la réduire pour obtenir une expression finale permettant de calculer l'inductance totale d'un circuit lors de la connexion en série d'inductances et cela est donné sous la forme :

L_total = L₁ + L₂ + L₃ + ….. + L_n etc.

Lorsque les inductances sont connectées en parallèle, l'inductance totale est inférieure à l'une quelconque des inductances des inductances parallèles. Encore une fois, n'oubliez pas que la mesure définitive de l'inductance est la  tension à travers un inducteur pour un taux donné de changement de courant à travers lui. Puisque le courant traversant chaque inductance parallèle sera une fraction du courant total et que la tension traversant chaque inductance parallèle sera égale, une variation du courant total entraînera une chute de tension moindre dans le réseau parallèle que pour l'une quelconque des inductances considérées séparément. En d'autres termes, il y aura moins de chute de tension

V_T = L_T d (i1+i2+i3)/dt = L_T   (d i1/dt+ d i2/dt + d i 3/dt) = L_T (V/L1 +V/L2 +V/L3)

On peut le réduire pour obtenir une expression finale pour le calcul de l'inductance totale d'un circuit lors de la connexion en parallèle d'inductances et ceci est donné sous la forme :

1/L_T =1/L1 +1/L2 +1/L3