Ως ένα από τα βασικά παθητικά εξαρτήματα, τα πηνία παίζουν σημαντικό ρόλο στις ηλεκτρονικές εφαρμογές, από την εκκίνηση των κινητήρων έως την παροχή ισχύος στο σπίτι σας. Οι επαγωγείς αποθηκεύουν ενέργεια σε ένα μαγνητικό πεδίο όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτό. Ένας τυπικός επαγωγέας χρησιμοποιεί μονωμένο σύρμα τυλιγμένο σε ένα πηνίο γύρω από έναν κεντρικό πυρήνα.
Όσο χρήσιμοι κι αν είναι οι επαγωγείς, το μεγαλύτερο πρόβλημα είναι το φυσικό τους μέγεθος. Τα πηνία συχνά επισκιάζουν άλλα ηλεκτρονικά εξαρτήματα σε ένα κύκλωμα και προσθέτουν βάρος επίσης. Ορισμένες τεχνικές προσομοιώνουν έναν μεγάλο επαγωγέα σε ένα κύκλωμα. Ωστόσο, η προστιθέμενη πολυπλοκότητα και τα πρόσθετα στοιχεία περιορίζουν όπου χρησιμοποιούνται αυτές οι τεχνικές.
Φίλτρα
Οι επαγωγείς χρησιμοποιούνται εκτενώς με πυκνωτές και αντιστάσεις για τη δημιουργία φίλτρων για αναλογικά κυκλώματα και στην επεξεργασία σήματος. Μόνος του, ένας επαγωγέας λειτουργεί ως χαμηλοπερατό φίλτρο, καθώς η σύνθετη αντίσταση ενός επαγωγέα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η συχνότητα ενός σήματος.
Όταν συνδυάζεται με έναν πυκνωτή, του οποίου η σύνθετη αντίσταση μειώνεται καθώς αυξάνεται η συχνότητα ενός σήματος, προκύπτει ένα οδοντωτό φίλτρο που επιτρέπει τη διέλευση μόνο ενός συγκεκριμένου εύρους συχνοτήτων.
Συνδυάζοντας πυκνωτές, επαγωγείς και αντιστάσεις, οι προηγμένες τοπολογίες φίλτρων υποστηρίζουν μια ποικιλία εφαρμογών. Τα φίλτρα χρησιμοποιούνται στα περισσότερα ηλεκτρονικά, αν και συχνά χρησιμοποιούνται πυκνωτές αντί επαγωγείς όταν είναι δυνατόν, καθώς είναι μικρότερα και φθηνότερα.
Αισθητήρες
Οι αισθητήρες χωρίς επαφή βραβεύονται για την αξιοπιστία και την ευκολία λειτουργίας τους. Οι επαγωγείς αντιλαμβάνονται τα μαγνητικά πεδία ή την παρουσία μαγνητικά διαπερατού υλικού από απόσταση.
Οι επαγωγικοί αισθητήρες είναι κεντρικοί σχεδόν σε κάθε διασταύρωση με φανάρι που ανιχνεύει την κυκλοφορία και προσαρμόζει ανάλογα το σήμα. Αυτοί οι αισθητήρες λειτουργούν εξαιρετικά καλά για αυτοκίνητα και φορτηγά. Ορισμένες μοτοσυκλέτες και άλλα οχήματα δεν προσφέρουν αρκετή υπογραφή ώστε να εντοπιστούν από τους αισθητήρες χωρίς ώθηση προσθέτοντας έναν μαγνήτη h3 στο κάτω μέρος του οχήματος.
Οι επαγωγικοί αισθητήρες περιορίζονται με δύο βασικούς τρόπους. Είτε το προς ανίχνευση αντικείμενο πρέπει να είναι μαγνητικό και να προκαλεί ρεύμα στον αισθητήρα, είτε ο αισθητήρας πρέπει να τροφοδοτείται για να ανιχνεύει την παρουσία υλικών που αλληλεπιδρούν με ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτές οι παράμετροι περιορίζουν τις εφαρμογές των επαγωγικών αισθητήρων και επηρεάζουν τα σχέδια που τους χρησιμοποιούν.
Transformers
Ο συνδυασμός επαγωγέων που έχουν κοινή μαγνητική διαδρομή σχηματίζει έναν μετασχηματιστή. Ο μετασχηματιστής είναι ένα θεμελιώδες στοιχείο των εθνικών ηλεκτρικών δικτύων. Μετασχηματιστές βρίσκονται σε πολλά τροφοδοτικά, για να αυξάνουν ή να μειώνουν τις τάσεις στο επιθυμητό επίπεδο.
Τα γκρίζα δοχεία που βρίσκονται συχνά στην κορυφή των πόλων βοηθητικής χρήσης περιέχουν μετασχηματιστές.
Επειδή τα μαγνητικά πεδία δημιουργούνται από μια αλλαγή στο ρεύμα, όσο πιο γρήγορα αλλάζει το ρεύμα (αύξηση της συχνότητας), τόσο πιο αποτελεσματικά λειτουργεί ένας μετασχηματιστής. Καθώς η συχνότητα της εισόδου αυξάνεται, η σύνθετη αντίσταση του επαγωγέα περιορίζει την αποτελεσματικότητα ενός μετασχηματιστή. Πρακτικά, οι μετασχηματιστές που βασίζονται στην επαγωγή περιορίζονται σε δεκάδες kHz, συνήθως χαμηλότερα. Το πλεονέκτημα μιας υψηλότερης συχνότητας λειτουργίας είναι ένας μικρότερος και ελαφρύτερος μετασχηματιστής που παρέχει το ίδιο φορτίο.
Motors
Τα επαγωγικά είναι συνήθως σε σταθερή θέση και δεν επιτρέπεται να κινηθούν για να ευθυγραμμιστούν με οποιοδήποτε κοντινό μαγνητικό πεδίο. Οι επαγωγικοί κινητήρες εκμεταλλεύονται τη μαγνητική δύναμη που εφαρμόζεται στα πηνία για να μετατρέψουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια.
Οι επαγωγικοί κινητήρες είναι σχεδιασμένοι έτσι ώστε να δημιουργείται έγκαιρα ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο με είσοδο AC. Δεδομένου ότι η ταχύτητα περιστροφής ελέγχεται από τη συχνότητα εισόδου, οι επαγωγικοί κινητήρες χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές σταθερής ταχύτητας που μπορούν να τροφοδοτηθούν απευθείας από το δίκτυο 50/60 Hz. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα των επαγωγικών κινητήρων έναντι άλλων σχεδίων είναι ότι δεν απαιτείται ηλεκτρική επαφή μεταξύ του ρότορα και του κινητήρα, καθιστώντας τους επαγωγικούς κινητήρες στιβαρούς και αξιόπιστους.
Πολλοί απλοί ηλεκτρικοί κινητήρες που θα συναντήσετε, όπως αυτοί στους ανεμιστήρες, είναι επαγωγικοί κινητήρες.
Αποθήκευση ενέργειας
Όπως οι πυκνωτές, τα πηνία αποθηκεύουν ενέργεια. Σε αντίθεση με τους πυκνωτές, οι επαγωγείς περιορίζονται στο πόσο χρόνο μπορούν να αποθηκεύσουν ενέργεια επειδή η ενέργεια αποθηκεύεται σε ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο καταρρέει όταν αφαιρείται η ισχύς.
Η κύρια χρήση των πηνίων ως αποθήκευσης ενέργειας είναι τα τροφοδοτικά με διακόπτη, όπως το τροφοδοτικό σε έναν υπολογιστή. Στα απλούστερα, μη απομονωμένα τροφοδοτικά λειτουργίας διακόπτη, χρησιμοποιείται ένας μόνο επαγωγέας στη θέση ενός μετασχηματιστή και ενός στοιχείου αποθήκευσης ενέργειας. Σε αυτά τα κυκλώματα, ο λόγος του χρόνου που τροφοδοτείται το πηνίο προς τον χρόνο που δεν τροφοδοτείται καθορίζει τον λόγο της τάσης εισόδου προς έξοδο.
