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L'inductance est un terme souvent en employé en électronique afin de désigner un composant ; en réalité, l'inductance est un phénomène physique électromagnétique induit notamment par ces composants. Une inductance est ainsi appelée bobine inductance, bobinage, auto-inductance, self, bobine self, inductance bobinée ou encore self inductance.

Ce texte a été traduit par une machine.

Des connaissances intéressantes sur les inducteurs, les bobines et les inductances

Le passage de l'électricité à travers un fil est aujourd'hui une évidence qui semble presque déjà banale. Ce n'est pas un miracle, car cette technique domine l'humanité depuis près de 200 ans. Cependant, si le fil est enroulé vers une bobine, le flux de courant a soudainement d'autres effets . Nous vous expliquons was derrière la technique des bobines, des bobines et des inducteurs.

  • Was inducteurs, bobines ou bobines?

  • Comment fonctionnent les bobines et les étrangleurs ?

  • Was

  • Quelle was est la résistance réactive inductive pour les bobines ?

  • Où sont utilisées les bobines ?

  • Différents types d'bobines

 

Was inducteurs, bobines ou bobines?

Une bobine se compose d'un fil isolé enroulé en forme de cercle ou sous une autre forme. L'isolation ne sert souvent qu'à une mince couche de peinture qui sépare électriquement les fils de cuivre adjacents.

Grâce à cette construction physique, vous obtenez certaines propriétés électriques qui peuvent être utilisées pour différentes tâches. Par exemple, les bobines peuvent être mécaniquement utilisées de manière à représenter une très petite résistance pour une tension alternative à une fréquence faible de 50 Hz. A une fréquence élevée de plusieurs milliers de Hertz, ces bobines ont une très grande résistance

Ces bobines sont de préférence utilisées à l'entrée secteur des appareils électriques. Tandis que le courant avec la fréquence de réseau de 50 Hz peut facilement passer la bobine, les impulsions parasites haute fréquence du réseau électrique sont maintenues à l'écart de l'appareil. De l'autre côté, ces bobines garantissent également que les impulsions de choc provenant par ex. du feu de brosse sur la bague collectrice d'un moteur ne sont pas émises sur le réseau public. 

Fil de cuivre enroulé sur un Kern vers une bobine.

En raison de ces propriétés antiparasites, ces bobines sont également appelées inductances, inductances de réseau ou détaparasitage. De plus, les bobines et les inductances sont également regroupées sous le terme générique inductances. Comme les transformateurs et les moteurs présentent également des propriétés inductives en raison de leurs bobinages, le spécialiste parle plutôt d'une charge inductive. .

 

Comment fonctionnent les bobines et les étrangleurs ?

Une bobine à courant continu (1) génère un champ magnétique (2) qui peut être amplifié avec un Kern ferromagnétique (3). En cas de courant continu, cela donne un électroaimant.

Lorsqu'une tension électrique est appliquée sur une bobine, le courant doit toujours circuler à travers chaque enroulement individuel de la bobine. 

Le conducteur à courant continu de la bobine construit un champ magnétique. auf. En raison de la forme avec les boucles de conducteurs disposées côte à côte, les champs magnétiques de toutes les spires de bobine s'additionnent en un seul grand champ magnétique. Plus le nombre de spires est élevé et plus le courant est élevé, plus le champ magnétique devient fort.

Cependant, le fil de cuivre plus long augmente également la résistance ohmique et augmente les coûts de production. C'est pourquoi un Kern de poudre de fer pressée (ferrite) est souvent utilisé au milieu de la bobine pour renforcer la perméabilité et donc le champ magnétique . Le terme perméabilité indique à quel point un noyau d'antenne guide les lignes de champ magnétique. 

Si la bobine est alimentée en courant continu, un électroaimant est fourni, qui est également utilisé dans les systèmes de tri ou les relais CC. En allumant et en éteignant le courant, vous pouvez activer ou désactiver l'effet magnétique à votre convenance.

Lorsqu'une tension alternative est appliquée à la bobine, une bobine réagit complètement différemment qu'avec une tension continue. Pour comprendre les relations, il est nécessaire de regarder le maintien de l'bobine par rapport à une onde sinusoïdale :

Grâce à la tension croissante, la bobine crée un champ magnétique de plus en plus fort.

Le champ magnétique croissant, à son tour, produit une tension dans la bobine par auto-induction qui empêche la tension alternative fournie. Cela signifie que le flux de courant à travers la bobine est ainsi inhibe ou retardé .

Sur le flanc arrière de l'arbre sinusoïdal, la tension diminue à nouveau et le champ magnétique devient plus faible. Le champ magnétique concassant génère également une tension que le champ magnétique veut continuer à maintenir. Pour le demi-arbre négatif de la courbe sinusoïdale, le processus se répète, mais avec le sens inverse du courant à travers la bobine.

Ainsi, au cours d'une onde sinusoïdale, le courant et la tension ne sont plus identiques. Le courant est « plus lent » que la tension. Le spécialiste parle ici d'un décalage de phase de 90° .

Pour une bobine, le courant (I) se produit avec un décalage de phase de 90° à la tension (U).

 

Notre conseil pratique

Pour que les techniciens en électricité et les électroniciens puissent se rendre compte de la déphasage, il existe un support de pensée simple, mais depuis des décennies, qui a fait ses preuves : « en cas d'inductance, le courant arrive 90° trop tard ! »

 

Information !
L'auto-induction se produit naturellement même lorsqu'une bobine est alimentée en courant continu/continu. Mais l'effet se produit uniquement lors du démarrage et du démarrage. auf. Bien que la mise en marche soit moins problématique, les bobines peuvent générer des pics de tension très élevés lors de la mise hors tension. C'est pourquoi, pour un relais à courant continu, une diode est commutée en parallèle avec la bobine.

Lorsque le transistor de commutation (T) est activé, le courant traverse le relais (R) et le transistor (T). Le relais a été serré et le contact de commutation est fermé. Aucun courant ne s'écoule via la diode (D) à ce moment (voir schéma de gauche). En cas de blocage du transistor (T), la diode (D) ferme brièvement le courant d'induction (voir schéma de droite).  Le transistor de commutation (T) est ainsi protégé efficacement contre les pics de tension nocifs.  

En plus de l'auto-induction, il y a la production étrangère. Lors de la production étrangère, un champ magnétique est créé par une bobine qui induit une tension dans une deuxième bobine. La production étrangère s'applique aux transformateurs ou bobines d'allumage.

La diode (D) protège le transistor de commutation (T) contre les pics de tension d'induction en cas de couple de coupure. 

 

Was

Comme nous l'avons déjà expliqué, une modification du courant dans la bobine entraîne toujours une modification du champ magnétique de l'antenne . Et la modification du champ magnétique génère toujours une tension d'auto-induction . Cette tension empêche toujours le changement de tension fourni de l'extérieur.

La tension d'auto-induction dépend de la taille du changement de courant, de la période pendant laquelle le changement de courant se produit et de l'inductance de la bobine. L'inductance est à son tour déterminée par la structure mécanique de la bobine et par les propriétés du matériau. Il s'agit notamment du nombre de spires et des dimensions de l'antenne. Souvent, les fils d'extrémité de bobine sont enroulés autour d'un Kern en matériau magnétisable (ferromagnétique), ce qui augmente l'inductance. Les noyaux de bobine peuvent être en forme de tige ou formés comme noyau annulaire. Mais d'autres types de construction sont également possibles.

En fin de compte, l'inductance est un résumé de toutes les propriétés électriques d'une bobine.  L'inductance permet également de comparer différentes bobines.

Le signe de la formule pour l'inductance est L et le nom est H (Henry), selon le physicien américain Joseph Henry, le 19. Jhd. A découvert l'auto-induction.

L'inductance est définie comme suit :

Si, pendant une période de 1 seconde, le courant change de 1 ampère (A) et que la tension d'auto-induction est de 1 V, la bobine a une inductance de 1 Henry (H).

Cependant, dans le domaine de l'électronique, les bobines sont utilisées avec des inducteurs beaucoup plus faibles. Comme pour les condensateurs, il existe également une subdivision 1/1000 pour les bobines.

Henry 1 h 1 h 100 h
Millihenry 1 mH 0,001 H 10 -3 H
Microhenry 1 h 0,000001 H 10 -6 H
Nanohenry 1 NH 0,000000001 H 10 -9 H
 

Quelle was est la résistance réactive inductive pour les bobines ?

Avec une résistance à couche de carbone, une résistance à couche métallique ou une résistance bobinée, il est en principe totalement indifféent qu'il soit alimenté en tension continue ou en tension alternative.  Sa valeur de résistance ne change pas pour les deux types de tension . Pour les bobines, la chose est déjà quelque peu différente.

Si une bobine est alimentée en tension continue, seule la résistance ohmique de l'enroulement de cuivre agit. Ce mode de fonctionnement est utilisé pour les bobines dans les relais CC. C'est pourquoi ces relais ont également des bobines avec un fil fin et de nombreux bobinages.

Lorsqu'une bobine est alimentée en tension alternative, la résistance de la bobine dépend de l'inductance de la bobine (L) et de la fréquence de la tension alternative (f). Cette résistance est appelée résistance réactive inductive (X L).

La résistance réactive inductive peut être calculée comme suit :

X L = 2 xπ f x L

Les relais à courant continu ont des bobines avec un fil de cuivre long et fin.

Pour l'illustration, nous avons calculé la résistance réactive d'une bobine de 50 mH à différentes fréquences :

fréquence (f) Résistance à blanc (XL)
0 Hz (tension continue) < 1 ohm*
50 Hz 15,71 ohms
100 Hz 31,42 ohms
500 Hz 157,08 ohms
1 kHz 314,16 ohms
10 kHz 3,141,59 ohms
100 KHz 31 415,93 ohms

* dans le cas d'une tension continue, seule la résistance ohmique du fil de bobine est déterminante. Celui-ci dépend à son tour de la section du fil et de la longueur du fil. Comme ces valeurs peuvent varier considérablement pour les bobines avec une inductance identique, il n'est pas possible d'indiquer ici une valeur générale et précise.

Remarque :
à mesure que la fréquence augmente, la résistance réactive d'une bobine augmente. Toutefois, le tableau est une détermination purement mathématique des valeurs de résistance à l'aveugle. En fonction du type de bobine, les valeurs réelles peuvent différer, car les bobines peuvent ne plus réagir de manière linéaire à des fréquences élevées et à des courants élevés. Les noyaux de bobine entrent alors dans la saturation magnétique, was pour une diminution de l'inductance. Les bobines sans Kern ont une linéarité nettement plus grande et sont appelées bobines d'air.

Notre conseil pratique

Les matériaux en poudre de fer (Fe) peuvent être utilisés comme une inductance pure jusqu'à environ 400 kHz. Dans les plages de fréquences plus élevées, la perte est trop importante en raison de la résistance à la perte. À partir de 20 MHz, les noyaux en poudre de fer ne sont pas efficaces. 

Les noyaux manganèse-zinc (MnZn) sont inductifs dans la gamme de fréquences de 20 MHz à 30 MHz. Les noyaux nickel-zinc (NiZn) sont inductifs jusqu'à des fréquences de 60 MHz. À des fréquences plus élevées, le matériau est résistant aux pertes. Les matériaux nanocristaux (FeCuNbSiB) peuvent être utilisés à des fréquences très élevées

  

 

Où sont utilisées les bobines ?

Les bobines peuvent être utilisées de différentes manières et pour les tâches les plus diverses. Voici quelques exemples qui ne montrent qu'une fraction des nombreuses possibilités d'application des bobines :

Électro-aimants

L'utilisation classique d'une bobine à tension continue est l'électroaimant. Pour créer des forces de levage et de maintien élevées, les bobines sont partiellement intégrées dans des appâts métalliques spéciaux et moulées pour la protection contre l'humidité.

Les électroaimants sont également utilisés pour les relais électromécaniques ou les contacteurs.  

 

Filtre réseau

Comme indiqué ci-dessus, les bobines peuvent être utilisées pour filtrer les impulsions parasites sur la tension secteur. En partie, les bobines sont encore complétées par des condensateurs et donc des unités de filtrage de réseau complètes sont créées. Pour certains filtres secteur, la prise secteur nécessaire est intégrée au boîtier.

 

Diplexeurs

Dans un soft de fréquence, on utilise la résistance réactive des bobines à différentes fréquences. Ainsi, il est garanti que seules les fréquences basses sont fournies au haut-parleur de graves. En revanche, le tweeter ne reçoit que les fréquences à haute fréquence. De même que pour les filtres de réseau, les souples des haut-parleurs sont également utilisés avec des condensateurs pour optimiser la séparation de fréquence.

 

Alimentations à découpage

Lorsqu'une bobine crée un champ magnétique, ce champ magnétique enregistre l'énergie que la bobine peut émettre à nouveau lorsqu'elle est éteinte. Les bobines conçues de préférence pour cela sont également appelées bobines de mémoire ou inductances de mémoire.

L'effet du stockage d'énergie est utilisé sur les alimentations à découpage ou les régulateurs à découpage cadencés. Si la fréquence de commutation est appropriée, les bobines et les transformateurs peuvent tomber en panne en conséquence. Ainsi, les alimentations à découpage sont petites, légères et économiques.

 

Circuits de vibration

Un circuit oscillant est une combinaison de bobine et de condensateur (liaison LC) dans laquelle, en cas de résonance, l'énergie oscille constamment entre le champ magnétique de la bobine et le champ électrique du condensateur.

A l'aide de circuits vibratoires, vous pouvez filtrer certaines fréquences dans la technique de réception d'un mélange de fréquences ou supprimer des fréquences indésirables. En partie, ces circuits vibratoires ont des noyaux de bobine pivotants dans un boîtier métallique blindé ou des condenteurs accordables pour régler le filtre exactement à la fréquence souhaitée.

 

Limitation du courant

En raison de ses propriétés inductives, les bobines sont également très volontiers utilisées dans les circuits de courant alternatif pour limiter le courant.

Pour renforcer les propriétés magnétiques, les bobines sont enroulées sur des matériaux (magnétiques souples) faciles à magnétiser, tels que la ferrite ou les métaux. Ces bobines sont également appelées bobines de régulation et, pour les noyaux en forme d'anneau, comme des inductances de noyau. 

 

Technique de charge sans fil

Pour la charge sans fil, une bobine d'émetteur est intégrée dans la station de charge et une bobine de récepteur est installée dans le téléphone. Dès que le téléphone est placé sur la station de charge, la bobine réceptrice convertit le champ magnétique de la bobine de l'émetteur en courant électrique utilisé pour charger la batterie. Les cartes-clés fonctionnent selon le même schéma. La station de porte crée un champ magnétique pour que la bobine de la carte puisse générer une tension de fonctionnement pour la puce de mémoire. Les données nécessaires peuvent ensuite être échangées via le couplage magnétique.

 

Compensation de puissance réactive

En raison du décalage de phase, les consommateurs inductifs tels que les transformateurs ou les moteurs et les consommateurs capacitifs tels que les alimentations à découpage prennent plus d'énergie qu'ils ne le font. Cette puissance réactive supplémentaire oscille constamment entre le consommateur et le fournisseur d'énergie........... HER.

Contrairement aux consommateurs privés, la puissance réactive est également enregistrée pour les clients industriels et est facturé. Pour cette raison, les clients industriels utilisent des compensations avec des bobines et des condensateurs selon les compteurs de courant. Lorsque les consommateurs inductifs sont principalement utilisés, les condensateurs sont branchés sur le réseau électrique par la compensation. Si la charge capacitive est plus importante, les bobines sont branchées sur le secteur. La puissance réactive oscille alors seulement entre le consommateur et la compensation et n'entraîne plus inutilement les coûts d'électricité.

 

Différents types d'bobines

L'inductance n'est pas égale à l'inductance. Un inductance de mémoire est souvent utilisable et nécessite donc une adaptation spécifique en termes de forme et de design. En plus des versions CMS et THT, une bobine présente d'autres bobinages ou types de construction selon le domaine d'application.

Modèles CMS

Les composants CMS ( S urface- m ounted d evice) sont fixés sur la carte de circuit imprimé et soudés par différents procédés. Ce type de montage est appelé montage en surface. En revanche, lors du montage THT ( T through H ole T technologie), les fils de raccordement des composants sont enfichés dans la carte de circuit imprimé par des trous de contact, puis soudés. Ce type de montage est également appelé montage traversant.
 

 

Les inductances CMS bobinée
sont très petites et légères. De plus, les fils de raccordement sont supprimés, ce qui permet d'utiliser des modèles CMS principalement dans la fabrication industrielle. 

 

Inductances multicouches
une pâte métallique, souvent argentée, est appliquée dans le motif de bobine sur une base fine en ferrite ou d'autres matériaux. Ce type d'inductances est très petit et peut même être monté dans les téléphones portables. 

 
 

Bobines d'étranglement

Les bobines d'étranglement sont montées pour réduire ou limiter les courants alternatifs dans un circuit alternatif.

Ils fonctionnent selon le principe suivant : la tension qui produit l'auto-induction agit contre leur cause. Ainsi, le courant dans la bobine diminue par la tension. La résistance inductive est la mesure de la régulation. Les bobines d'étranglement sont utilisées pour limiter le courant.

 
 

Bobine (également bobine toroïdale, bobine circulaire ou bobine annulaire)

 

Le Kern de la bobine est un anneau circulaire . Grâce à cette forme, le flux magnétique se propage uniquement dans le Kern. C'est pourquoi le champ d'épandage est relativement faible en dehors de la bobine d'anneau circulaire .

Les bobines de noyau sont utilisées dans des filtres électriques passifs afin de supprimer les interférences à haute fréquence. Mais même dans les disjoncteurs à courant de défaut, ils sont souvent montés. 

 
 

Inductance de mémoire

Les inductances de mémoire stockent l'énergie magnétique . Le Kern est souvent interrompu par un entrefer rempli de papier, de résine ou de plastique pour une stabilisation mécanique. Dans cet intervalle d'air, presque toute l'énergie est stockée pour éviter la saturation du matériau noyau et garantir un flux d'inductance linéaire.

Les inductances de mémoire sont utilisées dans certains alimentations à découpage, régulateurs à découpage, convertisseurs inverse et convertisseurs SEPIC.

 
 

Bobines Power sans fil

Ce type de bobine a une hauteur très faible et est donc souvent installé dans les Wearable. Les bobines sans fil sont Ideal pour la transmission d'énergie sans fil. Il y a une bobine d'émetteur dans la station de charge et une bobine de récepteur dans l'appareil. Un couplage inductif résonant se produit entre ces deux bobines. Le processus de charge commence par induction.

Cette forme de transmission de l'énergie est déjà appliquée, mais de nombreuses autres innovations seront mises sur le marché à l'avenir. Le chargement d'une voiture électrique à l'aide d'un tapis de charge est déjà testé aujourd'hui. Il est monté dans une bobine d'émetteur.