Spis treści:
Zacznijmy od tego – to inaczej cewka indukcyjna, zwana również po prostu cewką, lub dławik. Precyzyjnie – staje się dławikiem, gdy zaczyna działać, o czym więcej dalej. To pasywne, dwuzaciskowe elementy elektryczne. Plasuje je to w tej samej kategorii, co rezystory i kondensatory. Dławiki magazynują energię w polu magnetycznym, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny. Cewka indukcyjna ma natomiast taką samą strukturę jak cewka, ale większość cewek indukcyjnych zwanych induktorami ma pojedyncze uzwojenie. Działanie cewki indukcyjnej jest proporcjonalne do kwadratu liczby zwojów lub promienia i odwrotnie proporcjonalne do długości.
W tym samym kierunku, pole magnetyczne generowane wokół drutu jest związane i staje się elektromagnesem – i odwrotnie, generowanie prądu elektrycznego z siły magnetycznej też jest możliwe.
Magnetyzm, prąd i dławiki
Kiedy magnes zostanie przesunięty bliżej lub dalej od cewki indukcyjnej, która stała się elektromagnesem, pole magnetyczne cewki indukcyjnej zmieni się. Powoduje to przepływ prądu elektrycznego w celu wygenerowania “siły przeciwdziałającej zmianom”, która próbuje utrzymać kierunek i pęd pola magnetycznego. To właśnie osławiona indukcja elektromagnetyczna. Gdy prąd stały (DC) osiągnie określoną wartość, strumień magnetyczny przestaje się zmieniać, a siła nie jest już generowana. Tym samym prąd nie jest już zakłócany. Z drugiej strony, gdy przyłożony jest prąd zmienny (AC), to, napięcie staje się większe, gdy prąd wzrasta od 0. Gdy tempo wzrostu prądu spada, napięcie maleje, a w punkcie, w którym prąd osiąga maksimum, może spaść do zera.
Gdzie stosuje się dławiki (cewki)?
Skoro cewki indukcyjne mogą z łatwością przepuszczać prąd stały (DC), ale mają właściwość, która utrudnia przepuszczanie prądu przemiennego (AC), a ponadto podczas przepuszczania prądu przemiennego cewki indukcyjne mają właściwość tłumienia jego fal i przekształcania ich w łagodniejszy prąd, to na myśl przychodzi niemal natychmiast ich pewne konkretne zastosowanie. To właśnie z tych powodów cewki indukcyjne są stosowane w obwodach zasilania układów elektronicznych zasilanych prądem stałym.
Zwykłe zasilacze są obwodami prądu przemiennego, więc w celu obsługi obwodów elektronicznych konieczne jest przejście przez obwód wygładzający w celu regulacji prądu. Cewki indukcyjne są używane w tych obwodach.
Dławiki są również przydatne w usuwaniu szumów, ponieważ zatrzymują prąd przemienny o wysokiej częstotliwości. Cewki indukcyjne stosowane w obwodach zasilania nazywane są głównie cewkami indukcyjnymi lub dławikowymi.
Korzystają z nich zasilacze impulsowe, przetwornice, układy antenowe radiowe i telewizyjne (dopasowanie impendancji między anteną a transceiverem), filtry pasmowo-przepustowe, zabezpieczenia obwodów przed przepięciami i zakłóceniami elektromagnetycznymi, elektrycznie silniki wymagające magazynowania energii i regulacji prądu oraz urządzenia audio do wzmacniania.
Dławiki w elektronice i montażu
Cewka indukcyjna jest stosunkowo prostym elementem elektronicznym, który ma zdolność magazynowania energii w postaci pola elektromagnetycznego – to już wiemy. Działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej i jest zbudowana z przewodu nawiniętego na trwałym rdzeniu. Dla osoby początkującej ważne jest zrozumienie przynajmniej kilku kluczowych koncepcji.
Pierwsza z nich to indukcja elektromagnetyczna. To zjawisko fizyczne, w którym zmieniające się pole magnetyczne w przewodniku indukuje napięcie elektryczne w tym samym przewodniku lub sąsiadującym obwodzie. Oznacza to, że jeśli zmienia się prąd płynący przez cewkę indukcyjną, to powoduje to zmiany w polu magnetycznym, co w efekcie wywołuje pojawienie się napięcia elektrycznego. Jest stosowana coraz powszechniej w prądnicach rowerowych, wskaźnikach poziomu paliw czy w technologii RFID, ale sporo wokół niej niejasności i często tylko nam się wydaje, że coś tam wiemy. Uprzedzamy pytanie – tak, indukcja elektromagnetyczna jest stosowana w nowoczesnych kuchenkach AGD znanych jako kuchenki indukcyjne. Te kuchenki używają właśnie tego rodzaju indukcji do generowania ciepła.
Równie często spotykane pojęcie, które wypada kojarzyć, to indukcyjność cewki. To parametr cewki, który mierzy jej zdolność do magazynowania energii. Im większa indukcyjność, tym więcej energii może być przechowywane w cewce dla danego prądu. W prostym układzie elektronicznym, np. obwodzie RL (składającym się z rezystora i cewki indukcyjnej), kiedy zasilimy układ prądem przemiennym, cewka indukcyjna będzie magazynować energię w polu magnetycznym, a jednocześnie opierać się zmianie prądu ze względu na swoją indukcyjność. Jeśli nagłe zmiany prądu zostaną nałożone na tę cewkę, wywoła to pojawienie się napięcia przeciwdziałającego tym zmianom (napięcie indukowane), co jest związane z indukcją elektromagnetyczną. Dzięki temu nasza cewka może działać jako “opór” dla szybkich zmian prądu. Trudno zgłębiać bardziej zaawansowane koncepcje z układami elektronicznymi bez znajomości tych kilku faktów.
Rodzaje dławików
Najprostszy rodzaj dławików to dławiki powietrzne. Przewód jest nawijany na krążek lub cylinder, a nie na rdzeń magnetyczny. Mają one niską indukcyjność i są używane w prostych układach filtracyjnych lub sygnalizacyjnych. Dławiki ferromagnetyczne to te, w których przewód jest nawinięty na rdzeń z materiału ferromagnetycznego, takiego jak żelazo lub ferryt (roztwór stały z udziałem żelaza). Rdzeń zwiększa wówczas indukcyjność cewki, a to pozwala na magazynowanie większej ilości energii. Dławiki ferromagnetyczne są stosowane w wymienionych wcześniej zaawansowanych aplikacjach takich jak przetwornice, stabilizatory napięcia czy transformatory. Spotyka się również podział ze względu na kształt – mogą to być dławiki w postaci pierścienia spotykane często w sprzęcie audio, dławiki różnicowe z cewkami nawijanymi w przeciwnych kierunkach (wzmacniacze operacyjne, komunikacja różnicowa) czy wreszcie dławiki drutowe i płaskie – zdecydowanie najbardziej kompaktowe w urządzeniach i projektach o ograniczonej przestrzeni.
