前のチュートリアルでは、インダクターの理解とそれが機能していることから始めました。今度は、インダクターのさまざまな組み合わせを調べるときです。エレクトロニクスでは、インダクタはコンデンサと抵抗の次に最も一般的に使用されるコンポーネントであり、さまざまなアプリケーションのためにさまざまな組み合わせで使用されます。また、インダクタを使用して金属探知機を構築し、さまざまな手法を使用してインダクタの値を測定しました。すべてのリンクを以下に示します。
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結合回路とは何ですか？
コンポーネントの組み合わせにより、結合回路が作成されます。結合回路の意味は、いずれかの回路に電力が供給されると、一方から他方へのエネルギー伝達が行われることです。電子回路の主要コンポーネントは、導電性または電磁的に結合されています。
ただし、このチュートリアルでは、電磁結合とインダクタの組み合わせ（直列または並列の組み合わせのインダクタなど）について説明します。
相互インダクタンス
前回の記事では、インダクタの自己インダクタンスとそのパラメータについて説明しました。自己インダクタンス関連の動作中、相互インダクタンスは発生しませんでした。
電流変化率が発生すると、コイル内に電圧が誘導されます。これは、以下の式を使用してさらに実証できます。
V（t）はコイル内部の誘導電圧、 i はコイルを流れる電流、コイルのインダクタンスはLです。
V（t）= L {di（t）/ dt}
上記の条件は、2つの端子が存在する自己インダクタンス関連の回路要素にのみ当てはまります。このような場合、相互インダクタンスは考慮されません。
同じシナリオで、2つのコイルが近接して配置されている場合、誘導結合が発生します。
上の画像では、2つのコイルが示されています。これらの2つのコイルは互いに非常に接近しています。コイルL1を流れる電流i1により、磁束が誘導され、他のコイルL2に伝達されます。
上の画像では、コイルが動かないように、同じ回路がコア材料でしっかりと包まれています。素材は磁心なので透磁率があります。これで、2つの別々のコイルが磁気的に結合されました。ここで、興味深いことに、一方のコイルが電流の変化率に直面している場合、もう一方のコイルは、もう一方のコイルの電流の変化率に正比例する電圧を誘導します。
したがって、コイルＬ１に電圧源Ｖ１が印加されると、電流ｉ１がＬ１を流れ始める。電流の変化率は、磁気コアを通って流れる磁束を生成し、コイルL2に電圧を生成します。L1の電流変化率も磁束を変化させ、L2の誘導電圧をさらに操作することができます。
L2の誘導電圧は、次の式で計算できます。
V 2 = M {di 1（t）/ dt}
上記の式には、未知のエンティティがあります。それがMです。これは、相互インダクタンスが2つの独立した回路で相互に誘導される電圧の原因であるためです。このM、相互インダクタンスは係数比例です。
最初のコイルL1についても同じですが、最初のコイルの相互インダクタンスによる相互誘導電圧は次のようになります。
V 2 = M {di 2（t）/ dt}
インダクタンスと同じように、相互インダクタンスもヘンリーで測定されます。相互インダクタンスの最大値は、√Lとすることができる1 L 2。インダクタンスは電流の変化率に応じて電圧を誘導するため、相互インダクタンスは電圧も誘導します。これは相互電圧M（di / dt）と呼ばれます。この相互電圧は正または負の場合があり、コイルの物理的構造と電流の方向に大きく依存します。
DOTコンベンション
ドット条約は相互に誘起電圧の極性を決定するために不可欠なツールです。名前が示すように、円形のドットマークは、相互に結合された回路の2つのコイルの端に使用される特別な記号です。このドットは、磁気コアの周りの巻線構造の情報も提供します。
上記の回路では、2つの相互に結合されたインダクタが示されています。これらの2つのインダクタは、L1とL2の自己インダクタンスを持っています。
インダクタの両端に発生する電圧V1とV2は、点線の端子のインダクタに電流が流れ込んだ結果です。これら2つのインダクタの相互インダクタンスをMと仮定すると、誘導電圧は次の式を使用して計算できます。
最初のインダクタL1の場合、誘導電圧は次のようになります。
V 1 = L 1（di 1 / dt）±M（di 2 / dt）
同じ式を使用して、2番目のインダクタの誘導電圧を計算できます。
V 2 = L 2（di 2 / dt）±M（di 1 / dt）
したがって、回路には、自己インダクタンスによる誘導電圧と相互インダクタンスによる相互誘導電圧の2種類の誘導電圧が含まれています。自己インダクタンスに依存する誘導電圧は、正の式V = L（di / dt）を使用して計算されますが、相互誘導電圧は、巻線の構造と電流の流れに応じて負または正になります。ドットの使用は、この相互に誘導される電圧の極性を決定するための重要なパラメータです。
2つの端子が2つの異なるコイルに属し、同じようにドットでマークされている結合回路では、同じ端子を基準にした同じ方向の電流に対して、各コイルの自己磁束と相互誘導が合計されます。
結合係数
インダクタ結合の係数は、誘導結合コイル間の結合量を決定するための結合回路の重要なパラメータです。結合係数は、文字K.で表されます
結合係数の式は、K = M /√Lである1 + L 2 L1は、第1のコイルの自己インダクタンスであり、L2は、第2のコイルの自己インダクタンスです。
2つの誘導結合回路は磁束を使用してリンクされています。一方のインダクタの磁束全体が結合またはリンクされている場合、もう一方のインダクタは完全結合と呼ばれます。この状況では、Kは100％結合の短縮形である1として表すことができます。結合係数は常に1未満になり、結合係数の最大値は1または100％になります。
相互インダクタンスは、2つの誘導結合コイル回路間の結合係数に大きく依存します。結合係数が高い場合は相互インダクタンスが高くなり、反対側では結合係数が低い場合は結合回路の相互インダクタンスが大幅に減少します。結合係数を負の数にすることはできず、コイル内の電流の方向に依存しません。結合係数はコア材料に依存します。鉄またはフェライトコア材料では、結合係数は0.99のように非常に高くなる可能性があり、空芯の場合、2つのコイル間のスペースに応じて0.4〜0.8まで低くなる可能性があります。
直列結合のインダクタ
インダクタは直列に追加できます。インダクタを直列に接続するには、補助方式を使用する方法と反対方式を使用する方法の2つがあります。
上の画像では、2種類の直列接続が示されています。左側の最初のインダクタは、補助方法によって直列に接続されています。この方法では、2つのインダクタを流れる電流は同じ方向です。電流が同じ方向に流れると、自己誘導と相互誘導の磁束が互いに結合して加算されます。
したがって、総インダクタンスは次の式を使用して計算できます。
L eq = L 1 + L 2 + 2M
ここで、L eq は合計等価インダクタンス、Mは相互インダクタンスです。
右の画像では、反対接続が示されています。このような場合、インダクタを流れる電流は反対方向に流れます。したがって、総インダクタンスは次の式を使用して計算できます。
Lの当量= L 1 + L 2 - 2M
ここで、L eqは合計等価インダクタンス、Mは相互インダクタンスです。
並列結合のインダクタ
直列インダクタの組み合わせと同じように、2つのインダクタの並列の組み合わせは、補助方式と反対方式の2種類があります。
左の画像に見られるように、支援方法の場合、ドットの規則は、インダクタを流れる電流が同じ方向であることを明確に示しています。総インダクタンスを計算するには、以下の式が非常に役立ちます。このような場合、2つのコイルの自己誘導電磁界により、相互に誘導された起電力が可能になります。
L eq =（L 1 L 2 – M 2）/（L 1 + L 2 + 2M）
以下のために反対方法、インダクタは、互いに反対方向に並列に接続されています。このような場合、相互インダクタンスにより、自己誘導起電力に対抗する電圧が発生します。並列回路の等価インダクタンスは、次の式を使用して計算できます。
L eq =（L 1 L 2 – M 2）/（L 1 + L 2 + 2M）
インダクタの用途
結合インダクタの最良の使用法の1つは、トランスの作成です。トランスは、鉄またはフェライトコアに巻き付けられた結合インダクタを使用します。理想的なトランスは、損失がゼロで、結合係数が100パーセントです。トランス以外に、結合インダクタはセピックまたはフライバックコンバータでも使用されます。これは、結合されたインダクタまたはトランスを使用して、電源の1次入力と2次出力を分離するための優れた選択肢です。
それとは別に、結合インダクタは、無線送信または受信回路でシングルまたはダブルチューンド回路を作成するためにも使用されます