القاگر

چند نمونه سلف

سلف^[۱] قطعه ای الکترونیکی ، غیرفعال(پسیو) و دوپایه است که به آن سیم پیچ یا القاگر نیز می گویند . عملکرد اصلی سلف ، مقاومت در برابر تغییرات جریان الکتریکی می باشد. این قطعه معمولاً از رسانایی مانند یک سیم که به صورت سیم پیچ درآمده و به دور هسته ای از جنس خاص پیچیده شده تشکیل می شود .

وقتی که جریانی از سیم پیچ بگذرد ، انرژی به صورت میدان مغناطیسی در سیم پیچ ذخیره می شود . زمانی که شدت جریان تغییر کند ، میدان مغناطیسی متغیر با زمان ، ولتاژی را در هادی القا می کند و بر اساس قانون القای الکترو مغناطیسی فارادی ، این ولتاژ مانع از تغییر جریانی می شود که در سیم پیچ قرار داشت .

مشخصه اصلی سلف خودالقایی یا اندوکتانس می باشد که واحد آن هانری است و با (H) نشان می دهند . اکثر سلفها هسته ای آهنربایی ، ساخته شده از آهن یا فریت دارند که سیم پیچ به دور آنها بسته می شود و باعث افزایش میدان مغناطیسی و القاگری می شوند .

به همراه مقاومت ها و خازن ها ، سلف ها یکی از سه عنصر خطی و غیر فعال تشکیل دهنده مدارهای الکترونیکی هستند . از سلفها به طور وسیع در تجهیزاتی که با برق متناوب (AC) کار می کنند ، استفاده می شود . نمونه دیگری از کاربردهای سلف در تجهیزات رادیوست . از سلفها برای جلوگیری از جریان متناوب نیز استفاده می شود زیرا سلف جریان مستقیم (DC) را عبور می دهد اما مانع از عبور جریان متناوب می شود . از کاربردهای دیگر سلف می توان به استفاده از آنها در فیلترهای الکترونیکی به جهت جداسازی سیگنالها از فرکانسهای مختلف و در مدارهای تنظیم گیرنده های رادیو و تلویزیون نام برد

معرفی کلی

عمل القای الکتریکی نتیجه به وجود آمدن میدان مغناطیسی اطراف سیمی می باشد که جریان الکتریکی از آن می گذرد . جریان عبوری از سیم شار مغناطیسی متناسب با جریان به وجود می آورد . بنابراین هر تغییری در این جریان ، ولتاژی می سازد که با تغییر جریان مخالفت می کند و مانع این امر می شود . این ولتاژ که با واحد ولت سنجیده می شود به صورت حاصل ضرب اندوکتانس سلف در مشتق جریان نسبت به زمان محاسبه می شود .

v = L \frac{di}{dt} \qquad \qquad \qquad \qquad \text{(1)} \,

در این رابطه جریان (i) برحسب آمپر و اندوکتانس (L) برحسب هانری محاسبه می شود . اندوکتانس یک ویژگی هندسی مدار است که مشخص می کند با عبور شدت جریانی معین از سیم پیچ ، چه مقدار شار مغناطیسی ایجاد می شود .هر سیم یا ماده رسانایی ، زمانیکه جریان الکتریکی از درونش عبور کند ، تولید میدان مغناطیسی می کند اما در ساخت سلفها از اشکال و هسته های مختلف استفاده می شود تا میدان مغناطیسی ساخته شده را تقویت کنند . پیچیدن سیم باعث افزایش تعداد خطوط شار مغناطیسی می شود که به مدار متصلند و باعث افزایش اندوکتانس می شود ، هرچقدر تعداد دورهای سیم پیچ بیشتر باشد خاصیت مغناطیسی هم بالا می رود . راه دیگر افزایش اندوکتانس در سلف انتخاب هسته مناسب می باشد برای مثال استفاده از مواد فرومغناطیسمانند آهن و پیچیدن سیم به دور آنها باعث افزایش چشمگیر خطوط شار مغناطیسی می شود . انتخاب هسته ای با ضریب نفوذ پذیری مغناطیسی بالا باعث چند هزار برابر شدن خاصیت القاگری سلف می شود .

سلف ایده‌آل و سلف واقعی

در بحث تئوری مدارهای الکترونیکی معمولاً برای همه قطعات یک مدل ایده‌آل در نظر گرفته می شود . در مدل سلف ایده‌آل پیروی دقیق رفتار سلف از معادله (1) مفروض است . سلف ایده‌آل هیچگونهمقاومت الکتریکی و اثر خازنی ندارد و انرژی را تلف نمی‌کند .

از طرف دیگر سلف واقعی تاثیرات جانبی می پذیرد که باعث تغییر رفتارش شده و از مدل سلف ایده‌آل فاصله می گیرد . سلف واقعی دارای مقاومت داخلی درون سیم پیچ ، اثر خازنی به دلیل نشکیل میدان بین سیم پیچ و اتلاف ارژی به صورت گرما می باشد . در فرکانسهای بالا این اثر خازنی تاثیر شدیدی بر رفتار سلف می گذارد و در بعضی از فرکانسها حتی می تواند عملکرد سلف را به یک مدار تشدید کننده تبدیل کند .

کاربردها

نمونه ای از یک سلف با دو سیم پیچ 47mH که در مدارهای منبع تغذیه کاربرد دارد

از سلفها به طور وسیعی در مدارهای آنالوگ و پردازش سیگنال استفاده می شود . از ترکیب سلف ها با خازن ها و دیگر قطعات الکترونیک می توان فیلتر برای سیگنالها با فرکانسهایی خاص ساخت . گستره کاربرد این قطعه از مدارهای منابع تغذیه با سلفهایی با اندازه بزرگ برای جلوگیری از نوسان های جریان ورودی ، تا سلفهایی با جثه بسیار کوچک (فریت بید) که در اطراف کابلهای انتقال فرکانسهای رادیویی قرار می گیرند تا از ادغام آنها با یکدیگر جلوگیری کنند ، متغیر است . از سلفهای کوچکتر نیز به طور فراوان در دستگاه های دریافت و ارسال انواع سیگنال ها استفاده می شود .

با ترکیب دو یا چند سیم پیچ می توان وسیله ای به نام ترانسفورماتور ساخت که عضوی بنیادی در تمامی مدارهای تغذیه ، انواع شارژرها و مدارهای مبدل ولتاژ می باشد . با استفاده از ترکیب خطوط شارمغناطیسی بین دو سیم پیچی که یکی ثابت و دیگری در حال چرخش است ، گشتاور مکانیکی ایجاد می شود که اساس کار موتورهای القایی می باشد .

از سلف در مدارهای تغذیه سوئیچینگ به عنوان ذخیره کننده های انرژی الکتریکی و کنترل ولتاژ استفاده می شود . همچنین سلف در سیستمهای انتقال الکتریسیته مانند ، کاهنده ولتاژهای حاصل از صاعقه و محدوذ کننده جریان کاربرد دارد . سلفهایی با مقدار اندوکتانس بسیار زیاد نیز در شبیه سازی مدارهای ژیراتور (چرخنده ها) مورد استفاده قرار می گیرند .