Come uno dei componenti passivi di base, gli induttori ricoprono un ruolo importante nelle applicazioni elettroniche, dall'avviamento dei motori alla fornitura di energia alla tua casa. Gli induttori immagazzinano energia in un campo magnetico quando la corrente scorre attraverso di esso. Un tipico induttore utilizza un filo isolato avvolto in una bobina attorno a un nucleo centrale.
Per quanto utili siano gli induttori, il problema più grande è la loro dimensione fisica. Gli induttori spesso sminuiscono altri componenti elettronici in un circuito e aggiungono anche peso. Alcune tecniche simulano un grande induttore in un circuito. Tuttavia, la complessità aggiunta e le componenti aggiuntive limitano l'uso di queste tecniche.
Filtri
Gli induttori sono ampiamente utilizzati con condensatori e resistori per creare filtri per circuiti analogici e nell'elaborazione del segnale. Da solo, un induttore funziona come un filtro passa basso, poiché l'impedenza di un induttore aumenta all'aumentare della frequenza di un segnale.
Quando combinato con un condensatore, la cui impedenza diminuisce all'aumentare della frequenza di un segnale, si ottiene un filtro con tacche che consente il passaggio solo di una determinata gamma di frequenze.
Combinando condensatori, induttori e resistori, le topologie di filtri avanzate supportano una varietà di applicazioni. I filtri sono usati nella maggior parte dell'elettronica, anche se i condensatori sono spesso usati al posto degli induttori quando possibile poiché sono più piccoli ed economici.
Sensori
I sensori senza contatto sono apprezzati per la loro affidabilità e facilità d'uso. Gli induttori rilevano a distanza i campi magnetici o la presenza di materiale permeabile magneticamente.
I sensori induttivi sono centrali in quasi ogni incrocio con un semaforo che rileva la quantità di traffico e regola il segnale di conseguenza. Questi sensori funzionano eccezionalmente bene per auto e camion. Alcune moto e altri veicoli non offrono una firma sufficiente per essere rilevati dai sensori senza una spinta aggiungendo un magnete h3 sul fondo del veicolo.
I sensori induttivi sono limitati in due modi principali. O l'oggetto da rilevare deve essere magnetico e indurre una corrente nel sensore, oppure il sensore deve essere alimentato per rilevare la presenza di materiali che interagiscono con un campo magnetico. Questi parametri limitano le applicazioni dei sensori induttivi e influenzano i progetti che li utilizzano.
Trasformatori
La combinazione di induttori che hanno un percorso magnetico condiviso forma un trasformatore. Il trasformatore è un componente fondamentale delle reti elettriche nazionali. I trasformatori si trovano in molti alimentatori, per aumentare o diminuire le tensioni al livello desiderato.
I contenitori grigi che si trovano spesso in cima ai pali delle utenze contengono trasformatori.
Poiché i campi magnetici sono creati da una variazione di corrente, più velocemente cambia la corrente (aumento della frequenza), più efficace opera un trasformatore. All'aumentare della frequenza dell'ingresso, l'impedenza dell'induttore limita l'efficacia di un trasformatore. In pratica, i trasformatori basati sull'induttanza sono limitati a decine di kHz, generalmente inferiori. Il vantaggio di una frequenza operativa più elevata è un trasformatore più piccolo e leggero che fornisce lo stesso carico.
Motori
Gli induttori sono normalmente in una posizione fissa e non possono muoversi per allinearsi con nessun campo magnetico vicino. I motori induttivi sfruttano la forza magnetica applicata agli induttori per trasformare l'energia elettrica in energia meccanica.
I motori induttivi sono progettati in modo tale da creare un campo magnetico rotante nel tempo con un ingresso CA. Poiché la velocità di rotazione è controllata dalla frequenza di ingresso, i motori a induzione sono spesso utilizzati in applicazioni a velocità fissa che possono essere alimentate direttamente dalla rete a 50/60 Hz. Il più grande vantaggio dei motori induttivi rispetto ad altri modelli è che non è richiesto alcun contatto elettrico tra il rotore e il motore, rendendo i motori induttivi robusti e affidabili.
Molti semplici motori elettrici che incontrerai, come quelli dei ventilatori, sono motori induttivi.
Accumulo di energia
Come i condensatori, gli induttori immagazzinano energia. A differenza dei condensatori, gli induttori sono limitati per quanto tempo possono immagazzinare energia perché l'energia viene immagazzinata in un campo magnetico, che collassa quando viene rimossa l'alimentazione.
L'uso principale degli induttori come accumulo di energia è negli alimentatori a commutazione, come l'alimentatore in un PC. Negli alimentatori switching più semplici e non isolati, viene utilizzato un singolo induttore al posto di un trasformatore e un componente di accumulo di energia. In questi circuiti, il rapporto tra il tempo in cui l'induttore è alimentato e il tempo in cui è spento determina il rapporto tra la tensione di ingresso e l'uscita.
