Salut! En tant que fournisseur d'inductance, on me demande souvent comment les inductances fonctionnent dans un circuit DC. C'est un sujet fascinant, et je suis ravi de le décomposer pour vous d'une manière facile à comprendre.
Commençons par les bases. Une inductance est un composant électronique passif qui stocke l'énergie dans un champ magnétique lorsqu'un courant électrique le traverse. Il est généralement composé d'une bobine de fil, et la façon dont elle se comporte dans un circuit DC est très différente de la façon dont elle agit dans un circuit AC.
Comment les inductances réagissent au courant CC
Lorsque vous appliquez pour la première fois une tension CC à un inducteur, il résiste initialement au changement de courant. Cela est dû à la loi de Lenz, qui stipule que la force électromotive induite (EMF) dans un circuit s'oppose toujours au changement de flux magnétique qui l'a provoqué. En termes plus simples, l'inductance ne veut pas que le courant change soudainement.
Dès que vous fermez l'interrupteur dans un circuit CC avec une inductance, le courant commence à augmenter, mais l'inductance génère un EMF arrière qui essaie d'empêcher le courant de s'élever trop rapidement. L'EMF arrière est proportionnel au taux de variation du courant par l'inductance. Ainsi, au tout début, lorsque le courant change rapidement, l'EMF arrière est à son maximum.
Au fil du temps, alors que le courant continue d'augmenter, le taux de variation du courant diminue. Finalement, l'inductance atteint une condition stable. Dans un état stable DC, le courant à travers l'inductance est constant. Étant donné que le taux de variation du courant est nul (car le courant ne change pas), l'EMF arrière à travers l'inducteur est également nul. À ce stade, l'inductance agit comme un court-circuit (un fil à très faible résistance) dans le circuit CC.
Le rôle de l'inductance
La propriété qui détermine comment une inductance se comporte est appelée inductance, notée par le symbole L et mesurée en Henries (H). L'inductance dépend de plusieurs facteurs, tels que le nombre de virages dans la bobine, la zone transversale de la bobine, la longueur de la bobine et la perméabilité du matériau central (s'il y a un noyau à l'intérieur de la bobine).
Une inductance plus élevée signifie que l'inductance aura une opposition plus forte aux changements de courant. Par exemple, si vous avez deux inductances, une avec une inductance élevée et une avec une faible inductance, et que vous appliquez la même tension CC aux deux, l'inductance avec une inductance élevée prendra plus de temps pour atteindre le courant d'état stable.
Applications pratiques des inductances dans les circuits DC
Les inductances ont une large gamme d'applications dans les circuits DC. Une utilisation courante est en alimentation. Dans une alimentation CC, les inductives sont utilisées dans les circuits de filtrage. Ils aident à lisser la tension de sortie en réduisant l'ondulation (petites fluctuations dans la tension CC). Lorsqu'ils sont combinés avec des condensateurs, ils forment des filtres LC qui peuvent supprimer efficacement les composants AC indésirables de la sortie CC.
Une autre application est dans les convertisseurs DC - DC. Ces convertisseurs sont utilisés pour modifier le niveau d'une tension CC, soit l'intensification (convertisseur de boost), soit le démissionner (convertisseur de buck). Les inductances jouent un rôle crucial dans le stockage et le transfert d'énergie pendant le processus de commutation de ces convertisseurs.
Comparaison de différents types d'inductances pour les circuits CC
Il existe différents types d'inductances disponibles, chacune avec ses propres caractéristiques adaptées à différentes applications CC.
- Air - Core Inductances: Ces inductances n'ont pas de noyau magnétique. Ils sont souvent utilisés dans des applications à haute fréquence où une faible valeur d'inductance est requise. Puisqu'il n'y a pas de noyau à saturer, ils peuvent gérer des courants relativement élevés sans distorsion significative.
- Iron - Core Inductances: Iron - Les inductances du noyau ont un noyau en fer ou d'autres matériaux magnétiques. Ils ont une valeur d'inductance élevée pour un nombre donné de tours par rapport aux inductances aériennes. Cependant, ils sont plus sujets à la saturation à des courants élevés, ce qui peut limiter leur utilisation dans certaines applications à courant continu à haute puissance.
- Ferrite - Inductances centrales: La ferrite est un type de matériau magnétique avec de faibles pertes à des fréquences élevées. Ferrite - Les inductances centrales sont couramment utilisées dans la commutation d'alimentation et d'autres circuits CC à haute fréquence où l'efficacité est importante.
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Références
- Boylestad, RL et Nashelsky, L. (2017). Dispositifs électroniques et théorie des circuits. Pearson.
- Nilsson, JW et Riedel, SA (2019). Circuits électriques. Pearson.