سلف ها

سلف:

هرگاه از یک سیم جریان عبور کند در اطراف سیم یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود .

اگر مقدار جریان ثابت باشد ، شدت میدان مغناطیسی در هر نقطه از اطراف سیم ثابت خواهد بود .

همچنین در این حالت جهت میدان مغناطیسی نیز همواره ثابت خواهد بود .

اما در صورتی که مقدار جریان متغیر باشد ، در اطراف سیم یک میدان مغناطیسی متغیر ایجاد خواهد شد .

یعنی در این حالت شدت و جهت میدان مغناطیسی پیوسته تغییر می کند .

اما در هر حال شدت میدان مغناطیسی ایجاد شده ، در هر لحظه در نزدیکی سیم بیشتر است و هر چه از سیم دورتر شویم میدان مغناطیسی ضعیف تر می شود .

حال اگر یک سیم راست را پیچیده و به شکل فنر درآوریم ، با عبور جریان از آن ، میدان مغناطیسی اطراف حلقه های این سیم پیچ با هم جمع شده و یک میدان مغناطیسی قوی تر را تشکیل می دهند.

این میدان مغناطیسی شبیه به میدان مغناطیسی اطراف یک آهن ربای دائم می باشد .

به این سیم پیچ ، سلف می گویند.

سلف ( inductor ) یک المان الکترونیکی ۲ پایه غیر فعال (Passive) است که در مقابل تغییرات جریان الکتریکی از خود مقاومت نشان می دهد .

سلف دارای یک رسانا مانند سیم است که به صورت سیم پیچ درآمده است .

هنگام عبور جریان از سلف ، انرژی به صورت میدان مغناطیسی موقت در سیم پیچ ذخیره می شود .

هنگامی که جریان سلف تغییر می کند ، مقدار میدان مغناطیسی اطراف سلف نیز دچار تغییراتی می شود و این تغییرات باعث بوجود آمدن یک اختلاف پتانسیل در رسانا می شوند و باعث بوجود آمدن یک جریان در جهت مخالف تغییرات جریان بوجود آمده می گردد

مشخصه هر سلف را با نام اندوکتانس می شناسند و واحد اندوکتانس هِنری است و با حرف H نمایش داده می شود.

اندوکتانس نسبت ولتاژ به نرخ تغییرات جریان می باشد.

سلف یکی از ۳ المان اصلی خطی و غیر فعال مداری است ( سلف – خازن – مقاومت ) .

یکی از عوامل موثر در اندکتانس سلف ها جنس هسته سلف می باشد.

هرچه هسته سلف نفوذپذیری مغناطیسی بیشتری داشته باشد اندوکتانس سلف بیشتر می شود.

سلف ممکن است فاقد هسته باشد یا به عبارتی Air Core یا با هسته هوا باشد.

برخی سلف ها نیز از موادی مانند فریت و آهن به عنوان هسته بهره می برند که باعث افزایش میدان مغناطیسی و در نهایت باعث افزایش اندوکتانس سلف می گردد.

سلف ها دارای کاربرد های گسترده ای در مدار های AC هستند.

از سلف برای فیلتر کردن جریان متناوب ( AC ) و عبور جریان مستقیم ( DC ) و ساخت فیلتر های فرکانسی ، مدارات سوییچنگ ، مبدل های DC-DC، ساخت مدار های مخابراتی مانند رادیو اسفاده می شود.

به طور کلی سلف ها در برابر جریان مستقیم ( DC ) مانند یک تکه سیم عمل می کنند . اما فرکانس های بالا را از خود عبور نمی دهند و برای هر سلفی با توجه به اندوکتانس فرکانس های قابل عبور ، متفاوت اند.

شماتیک سلف:

اندوکتانس سیم پیچ :

در مورد اندوکتانس سیم پیچ باید گفت که اندوکتانس مهمترین مشخصه یک سیم پیچ و در حقیقت یکی از خصوصیات فیزیکی یک سیم پیچ است.

که مقدار آن وابسته به جنس هسته سیم پیچ ، تعداد دور سیم پیچ ، طول سیم پیچ و سطح مقطع سیم پیچ است.

 طبق تعریف ، اندوکتانس هر سیم پیچ نشان می دهد که به ازای یک آمپر در ثانیه تغییر در جریان ، چند ولت در سیم پیچ القا می شود .

مقدار اندوکتانس هر سیم پیچ از رابطه زیر محاسبه می شود:

اندوکتانس

که در این رابطه µ پرمابلیته هسته و یا قابلیت نفوذپذیری هسته بر حسب هانری است و نشان دهنده توانایی هسته در متمرکز کردن خطوط میدان مغناطیسی در درون هسته است .

پرمابلیته همه اجسام را نسبت به پرمابلیته هوا می سنجند .

به این ترتیب که پرمابلیته هوا را یک فرض کرده و پرمابلیته دیگر اجسام را نسبت به آن می سنجند.

یعنی به هر جسمی یک عدد به نام ضریب پرمابلیته نسبت می دهند که این عدد نشان دهنده این است که پرمابلیته این جسم چند برابر پرمابلیته هواست و از ضرب این عدد در پرمابلیته هوا ، پرمابلیته آن جسم بدست می آید.

در رابطه فوق همچنین A سطح مقطع هسته بر حسب متر مربع ، N تعداد دور سیم پیچ و l طول سیم پیچ بر حسب متر می باشد . با توجه به مطالب فوق ، ولتاژ القا شده در سیم پیچ از رابطه زیر بدست می آید.

ولتاژ

یعنی میزان ولتاژ القایی برابر است با حاصلضرب اندوکتانس سیم پیچ در تغییرات لحظه ای جریان نسبت به زمان .

اما زمانی که یک سیم پیچ در یک مدار DC قرار می گیرد.

به دلیل ثابت بودن میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ ، ولتاژی در دو سر سیم پیچ القا نمی شود.

و تنها تأثیر آن در مدار ، در لحظات باز و بسته شدن مدار می باشد.

که در این زمانها ، ولتاژی در دو سر سیم پیچ القا می شود بطوری که با افزایش و کاهش جریان در سیم پیچ مخالفت می کند .

البته خود سیم پیچ یک مقاومت اهمی نیز دارد که به دلیل ناچیز بودن مقدار آن ، معمولاً از آن صرفنظر می شود .

اما زمانی که یک سیم پیچ در یک مدار AC قرار می گیرد.

به دلیل متغیر بودن میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ ، همواره یک ولتاژ القایی متغیر که نسبت به ولتاژ داده شده به سیم پیچ ۱۸۰ درجه اختلاف فاز دارد در دو سر سیم پیچ ایجاد می شود.

که این ولتاژ القایی همواره سبب کاهش جریان می گردد درست مانند اینکه یک مقاومت اهمی در مدار وجود دارد و جریان را تضعیف می کند .

این مقاومت سیم پیچ در برابر جریان را مقاومت القایی سیم پیچ می گویند و آن را با XL نمایش می دهند .

مقاومت القایی

مقدار مقاومت القایی به اندوکتانس سیم پیچ و فرکانس جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد . مقدار مقاومت القایی از رابطه زیر بدست می آید .

که در این رابطه XL مقاومت القایی سیم پیچ بر حسب اهم ، ۲π عدد ثابت ، F فرکانس جریان عبوری از سیم پیچ بر حسب هرتز و L اندوکتانس سیم پیچ بر حسب هانری است .

اتصال سیم پیچ ها به صورت سری و موازی :

اگر تعدادی سیم پیچ را همانند شکل به صورت سری به یکدیگر وصل کنیم ، اندوکتانس کل برابر مجموع اندوکتانس های موجود در مدار خواهد بود .

 

 

اتصال سری

محاسبات

همچنین در این حالت مقاومت القایی کل نیز برابر مجموع مقاومت های القایی تمامی سیم پیچ ها خواهد بود . یعنی داریم :

حال اگر سیم پیچ ها مطابق شکل به صورت موازی به هم وصل شوند ، اندوکتانس کل از رابطه زیر محاسبه می شود .

اتصال موازی

اندوکتانس