மின்தூண்டி

மின்தூண்டி
தாழ் பெறுமானமுடைய மின்தூண்டிகளின் தொகுதி
வகை	செயலறு கருவி
செயல் கோட்பாடு	மின்காந்தத் தூண்டல்
முதல் தயாரிப்பு	மைக்கல் பரடே (1831)
இலத்திரனியல் குறியீடு

மின்தூண்டி என்பது ஒரு செயலறு நிலை இருமுனை மின் சாதனமாகும். மின்னோட்டம் இதனூடாகப் பாயும்போது இது மின்சக்தியை காந்தப்புல வடிவில் சேமித்து வைக்கும். கம்பி போன்ற மின்கடத்தி ஒன்றை சுருளாகச் சுற்றுவதன் மூலம் இது உருவாக்கப்படும்.

மின்தூண்டியொன்றினூடான மின்னோட்டம் நேரத்தோடு மாறுகையில், மின்தூண்டியில் உருவாகும் மாறும் காந்தப்புலமானது பரடேயின் தூண்டல் விதிப்படி ஒரு மின்னழுத்தத்தைத் தோற்றுவிக்கும். லென்சின் விதிப்படி தூண்டிய மின்னியக்கவிசையானது அதனை உருவாக்கும் மின்னோட்டத்தின் திசைக்கு எதிராக இருக்கும். இதன் விளைவாக, மின்தூண்டியானது தன்னூடு செல்லும் மின்னோட்டத்தில் ஏற்படும் எந்தவொரு மாற்றத்தையும் எதிர்க்கும்.

மின்தூண்டியானது அதன் மின்தூண்டல் அளவினால் வகைகுறிக்கப்படும். இது மின்தூண்டியால் உருவாக்கப்படும் மின்னழுத்தத்துக்கும் அதனூடு பாயும் மின்னோட்டத்தின் மாறல் வீதத்துக்குமிடையிலான விகிதத்தினால் தரப்படும். பன்னாட்டு அளவீட்டு முறைமையின்படி மின்தூண்டலின் அலகு என்றி (H) ஆகும். வழமையாக மின்தூண்டிகளின் அளவுகள் 1 µH (10⁻⁶H) யிலிருந்து 1 H வரை மாறுபடும். பல மின்தூண்டிகள் இரும்பு அல்லது பெரைட்டு போன்றவற்றாலான காந்த அகணியைக் கொண்டிருக்கும். இதன்மூலம் மின்தூண்டியின் காந்தப்புல அளவு அதிகரித்து மின்தூண்ட அளவும் அதிகரிக்கும். தடையி மற்றும் கொள்ளளவி ஆகியவற்றைப் போல் மின்தூண்டியும் மின்னணுச் சுற்றுக்களை உருவாக்கப் பயன்படும் செயலறுநிலை நேரியல் மின்சுற்று மூலமாகும். மின்தூண்டிகள் பெரும்பாலும் ஆடலோட்ட மின்னணு உபகரணங்களிலும், குறிப்பாக வானொலி உபகரணங்களிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இவை மின்சுற்றுக்களில் ஆடலோட்ட மின்னோட்டத்தை தடுத்து நேரோட்ட மின்னோட்டத்தை மட்டும் உள்வாங்க அனுமதிக்கும். இவை மின் வடிகட்டிகளில் வெவ்வேறு மீடிறன் கொண்ட சமிக்கைகளைப் பிரித்தெடுக்கும் தேவைக்க்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மேலும், வானொலி மற்றும் தொலைக்காட்சி வாங்கிகளில் இசைவாக்கல் சுற்றுக்களில் மின்தூண்டிகளும் கொள்ளளவிகளும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

கணித விவரிப்பு

கடத்தியொன்றினூடாகப் பாயும் மின்னோட்டமானது அதனைச் சூழ ஒரு காந்தப்புலத்தை உருவாக்கும். எனவே, மின் தூண்டியொன்றின் குறுக்குவெட்டுப்பரப்புக்கு ஊடான ஏதேனுமொரு மின்னோட்ட மாறல் அக் கடத்தியில் ஒரு எதிர் மின்னியக்கவிசையை உருவாக்கும். மின்தூண்டியின் செயற்பாட்டை வரையறுக்க மின்தூண்டம் (L) பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது எதிர்மின்னியக்கவிசை அல்லது அதற்குரிய காந்தப்பாய மாற்றம் ($\Phi$) மற்றும் அதற்குரிய மின்னோட்டம் (i) என்பவற்றினால் தரப்படும்.

$L={d\Phi \over di}\,$

மின்சுற்றொன்றின் மின்தூண்டமானது அதன் மின்னோட்டப் பாதையின் வடிவ கணித அமைப்பிலும் அருகிலுள்ள பொருட்களின் காந்த உட்புகவிடுமியல்பிலும் தங்கியுள்ளது. மின்தூண்டியானது கம்பி அல்லது வேறு ஏதேனுமொரு கடத்தியொன்றினைப் பயன்படுத்தி, சுற்றினூடான காந்தப்பாயத்தை அதிகரிக்கும் விதமாக பெரும்பாலும் சுருளி வடிவில் உருவாக்கப்படும் சாதனமாகும். கம்பியினை சுருளாகச் சுற்றும்போது காந்தப்பாயக் கோடுகள் சுற்றோடு ஒன்றிக்கும் அளவு அதிகரித்து, காந்தப்புல வலிமை அதிகரித்து, மின்தூண்டல் அளவும் அதிகரிக்கும். முறுக்குகளின் எண்ணிக்கையோடு மின்தூண்டமும் அதிகரிக்கும். மேலும், சுருளின் வடிவம், முறுக்குகளின் வேறுபடுத்தல் போன்ற பல்வேறு காரணிகள் மின்தூண்டத்தின் அளவைப் பாதிக்கின்றன. இரும்பு போன்ற அயக்காந்த மூலப்பொருட்களாலான காந்த அகணியொன்றை சுருளினுள் இடுவதன் மூலமும் காந்தப்பாய அளவைக் கூட்டலாம். சுருளினால் வழங்கப்படும் காந்தப்புலத்தினால் அம்மூலப்பொருளில் தூண்டப்படும் காந்தமாக்கல் செயன்முறை காந்தப்பாய அளவை அதிகரிக்கக் காரணமாகிறது. அயக்காந்த அகணியின் உயர் உட்புகவிடுமியல்பு காரணமாக சுருளின் மின்தூண்டம் கிட்டத்தட்ட ஆயிரம் மடங்காக அதிகரிக்கும்.

இயைபுச் சமன்பாடு

மின்தூண்டியொன்றினூடான மின்னோட்ட மாற்றம் காந்தப்பாய மாற்றத்தை ஏற்படுத்தி அதன்மூலம் அக்கடத்திக்குக் குறுக்கே மின்னழுத்தமொன்றைத் தூண்டும். பரடேயின் மின்தூண்டல் விதியின்படி, மின்சுற்றொன்றில் ஏற்படும் காந்தப்பாய மாற்றத்தினால் தூண்டப்படும் மின்னழுத்தமானது பின்வரும் சமன்பாட்டினால் தரப்படும்.

$v={d\Phi \over dt}\,$

மேலே (1) இலிருந்து

$v={d \over dt}(Li)=L{di \over dt}\,$      (2)

எனவே, மின்தூண்டம் என்பது ஒரு குறித்த மின்னோட்ட மாற்றுவீதத்துக்கு உருவாகும் மின்னியக்கவிசையை அளக்கப் பயன்படும் ஒரு கணியமாகும். எடுத்துக்காட்டாக, 1 என்றி மின்தூண்டமுடைய மின்தூண்டியொன்று, தன்னூடே செக்கனுக்கு 1 அம்பியர் எனும் வீதத்தில் மின்னோட்டம் மாறுகையில், 1 வோல்ற்று மின்னியக்கவிசையை உருவாக்கும். இது பொதுவாக மின்தூண்டியொன்றை வரையறுக்கப் பயன்படும் சமன்பாடாகும்.

மின்தூண்டியின் இருமைச்சாதனம் கொள்ளளவியாகும். மின்தூண்டி சக்தியை காந்தப்புலத்தில் சேமிக்கும் அதேவேளை, கொள்ளளவி சக்தியை மின்புலத்தில் சேமிக்கும். கொள்ளளவியின் மின்னோட்ட-மின்னழுத்தத் தொடர்பானது, மின்தூண்டியின் தொடர்பில் மின்னோட்டம் மற்றும் மின்னழுத்தத்தை இடமாற்றுவதன் மூலமும், கொள்ளளவம் Cயை மின்தூண்டம் Lஇனால் பிரதியிடுவதன் மூலமும் பெறப்படும்.

லென்சின் விதி

தூண்டிய மின்னியக்கவிசையின் திசையானது லென்சின் விதியினால் தரப்படும். இதன்படி தூண்டிய மின்னியக்கவிசையானது மின்னோட்ட மாற்றத்துக்கு எதிரான திசையில் தொழிற்படும். எடுத்துக்காட்டாக, மின்தூண்டியினூடான மின்னோட்டம் அதிகரிக்கையில், மின்னோட்டம் நுழையும் முனையில் தூண்டிய மின்னியக்கவிசை நேராகவும், மின்னோட்டம் வெளியேறும் முனையில் தூண்டிய மின்னியக்கவிசை மறையாகவுமிருக்கும். இதனால், இம்மின்னியக்கவிசை மேலதிக மின்னோட்டத்தை எதிர்க்கும். இம்மின்னியக்கவிசையை எதிர்க்கும் சக்தி மின்தூண்டியின் காந்தப்புலத்தில் சேமிக்கப்படும். இக்காலப்பகுதியில் மின்தூண்டியானது மின்னேற்றப்படுவதாகக் கூறப்படும். மின்னோட்டம் குறைகையில், மின்னோட்டம் நுழையும் முனையில் தூண்டிய மின்னியக்கவிசை மறையாகவும், மின்னோட்டம் வெளியேறும் முனையில் தூண்டிய மின்னியக்கவிசை நேராகவுமிருக்கும். இதனால், இம்மின்னியக்கவிசை மேலதிக மின்னோட்டத்தை ஆதரிக்கும். காந்தப்புலத்திலுள்ள சக்தியானது மின்சுற்றுக்கு திருப்பப்படும். இக்காலப்பகுதியில் மின்தூண்டியானது மின்னிறக்கப்படுவதாகக் கூறப்படும்.

இலட்சிய மற்றும் உண்மை மின்தூண்டிகள்

மின்சுற்றுக் கொள்கையில், மின்தூண்டிகள் மேலுள்ள கணிதத்தொடர்பு (2)ஐ சரியாகப் பின்பற்றும் சாதனமாகக் கருதப்படும். ஒரு இலட்சிய மின்தூண்டியானது, மின்தூண்டத்தை மட்டுமே கொண்டிருக்கும். அது மின்தடையையோ கொள்ளளவத்தையோ கொண்டிருக்காது. எனவே, இது சக்தியை விரயமாக்காது. எனினும், உண்மை மின்தூண்டிகள் இலட்சிய நடத்தையிலிருந்து விலகிச்செல்லும். அவை தடையையும் (கம்பியின் தடை மற்றும் அகணியின் சக்தி விரயம் காரணமாக), கொள்ளளவத்தினையும் (கம்பிச்சுற்றுக்களுக்கிடையிலான மின்புலம் காரணமாக) கொண்டிருக்கும். உயர் மீடிறன்களில், இக்கொள்ளளவம், மின்தூண்டியின் நடத்தையைப் பாதிக்கும். குறித்த சில மீடிறன்களில் இம் மின்தூண்டிகள் பரிவுச் சுற்றுக்களாகத் தொழிற்பட்டு சுயபரிவுச் சுற்றுக்களாக மாறும். பரிவு மீடிறனுக்கு மேலுள்ள மீடிறன்களில் கொள்ளளவ மாறுமின்னெதிர்ப்பு செல்வாக்கு மிகுந்ததாக மாறும். உயர் மீடிறன்களில், புறணி விளைவு மற்றும் அண்மை விளைவு போன்றவற்றால், சுருளின் தடை விரயம் அதிகரிக்கும்.

அயக்காந்த அகணியுடனான மின்தூண்டிகள், அகணியில் உருவாகும் பின்னிடைவு மற்றும் சுழிப்போட்டம் என்பன காரணமாக மேலதிக சக்தி விரயத்தைக் கொண்டிருக்கும். இவ் விளைவு மீடிறனுடன் அதிகரிக்கும். உயர் மின்னோட்டங்களில், அகணியில் காந்த நிரம்பல் ஏற்படுவதனால் உருவாகும் ஒருபடியல்லாத்தன்மை காரணமாக, மின்தூண்டியின் இலட்சிய நடத்தை மாறுபடும். மின்தூண்டியானது, அதன் அருகிலுள்ள வெளி அல்லது மின்சுற்றுக்கு மின்காந்த சக்தியை கதிர்ப்பதன் மூலமோ அல்லது, ஏனைய சுற்றுக்களிலிருந்து வரும் மின்காந்தக் கதிர்ப்பை உறிஞ்சுவதன் மூலமோ மின்காந்தத் தலையீட்டை உருவாக்கும். ஆகவே, பிரயோகப் பயன்பாடுகளில் இக்காரணிகள் முக்கியத்துவமிக்கதாக விளங்கும்.

பயன்பாடுகள்

சமிக்ஞை வடிகட்டலின் எடுத்துக்காட்டு. இக்கட்டமைப்பில், மின்தூண்டியானது ஆடலோட்ட மின்னோட்டத்தை தடுத்து, நேரோட்டத்தை மட்டும் தன்னூடு செல்லவிடும்.

சமிக்ஞைப் வடிகட்டலின் எடுத்துக்காட்டு. இக்கட்டமைப்பில், மின்தூண்டியானது நேரோட்ட மின்னோட்டத்தை தடுத்து, ஆடலோட்டத்தை மட்டும் தன்னூடு செல்லவிடும்.

ஆசுதிரேலிய மின் உப நிலையத்திலுள்ள 50 MVAR கொள்ளளவுடைய மூவவத்தை இரும்பு அகணி கொண்ட மின்தூண்டி

கணனி வலு வடத்தில் காணப்படும் மெல்லிரும்பிலாலான வடிகட்டி. இது இலத்திரனியல் இரைச்சலை வடிகட்ட உதவும்.

மின்தூண்டிகள் தொடர்குறிமுறை சுற்றுக்களிலும் சமிக்ஞைச் செயன்முறையிலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மின்தூண்டிகள் பல்வேறு தேவைகளுக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. நேரோட்ட மின்னோட்ட மின் வழங்கிகளில் ஊசலாட்டத்தை அகற்றுவதற்கு கொள்ளளவிகளுடன் பயன்படும் பெரிய மின்தூண்டிகளிலிருந்து, கம்பி வடங்களில் வானொலி மீடிறன் இடையீட்டை அகற்றுவதற்காக அதனைச்சுற்றி காணப்படும் மெல்லிரும்புக் குமிழில் பயன்படும் சிறிய மின்தூண்டிகள் வரை இவை வேறுபடுகின்றன. நேரோட்ட வழங்கிகளாகப் பயன்படும் தொடர்மாற்றி மின் வழங்கிகளில் சக்திச் சேமிப்புக் கருவியாக மின்தூண்டி பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆளி தொடர்பறுக்கப்படும் காலப்பகுதியில் மின்னோட்டத்தைத் தொடர்ந்து பேணும் வகையில் மின்சுற்றுக்கு மின்தூண்டி சக்தியை வழங்கும்.

கொள்ளளவியொன்றுக்குத் தொடுக்கப்படும் மின்தூண்டியானது ஒரு இசைவாக்கல் சுற்றை உருவாக்கும். இது அலைவு மின்னோட்டத்துக்கான பரிவுச் சுற்றாகப் பயன்படும். இசைவாக்கிச் சுற்றுக்கள் வானொலி அலை உபகரணங்களான வானொலி அலைபரப்பிகள் மற்றும் அலைவாங்கிகளில் கூட்டுச் சமிக்ஞையிலிருந்து குறித்த ஒரு மீடிறனுடைய சமிக்ஞையை மட்டும் தெரிவுசெய்யும் செயன்முறையில் குறுகிய பட்டை அனுமதிப்பு வடிகட்டியாகவும், இலத்திரனியல் அலை இயற்றிகளில் சைன் சமிக்ஞைகளை உருவாக்குவதற்காகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

காந்தப்புலத்தினால் இணைக்கப்பட்டு அருகருகே அமைந்திருக்கும் இரு மின்தூண்டிகள் மின்மாற்றியொன்றை உருவாக்கும். மின்மாற்றியானது ஒவ்வொரு மின் வலு நிலையத்திலும் காணப்படும் அடிப்படைச் சாதனமாகும். மீடிறன் அதிகரிக்கையில் அகணியில் உருவாகும் சுழிப்போட்டம் மற்றும் சுருளில் ஏற்படும் தோல் விளைவு என்பன காரணமாக மின்மாற்றியின் பயன்திறன் குறைவடையலாம். உயர் மீடிறன்களில் அகணியின் அளவு குறைக்கப்படலாம். இக்காரணம் பற்றி, விமானங்கள் ஆடலோட்ட மின்னோட்டத்தில் வழமையாகப் பயன்படுத்தப்படும் 50 அல்லது 60 Hz மீடிறனுக்கு மாறாக 400 Hzஐப் பயன்படுத்துகின்றன. இதன்மூலம் மின்மாற்றிகளின் அளவு பெருமளவில் குறைவதனால் மின்மாற்றியின் நிறையும் குறைக்கப்படுகிறது.

மின் கடத்து முறைமைகளில் மாறு மின்னோட்டம் மற்றும் வழு மின்னோட்டங்களைக் குறைப்பதற்காக மின்தூண்டிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இங்கு, மின்தூண்டிகள் பொதுவாக மாறுமின்னெதிர்ப்பி என அழைக்கப்படுகின்றன.

மின்தூண்டிகளில் பக்கவிளைவுகள் அதிகம் காணப்படுவதால் அவை இலட்சிய நடத்தையிலிருந்து மாறுபடுவதாலும், மின்காந்தத் தலையீட்டை உருவாக்குவதாலும், மின்தூண்டிகளின் பௌதிக அளவு காரணமாக அவற்றை ஒருங்கிணை சுற்றுக்களில் பயன்படுத்த முடியாமையினாலும் நவீன இலத்திரனியல் சாதனங்களில், குறிப்பாக கையடக்கக் கருவிகளில் மின்தூண்டிகளின் பயன்பாடு வீழ்ச்சியடைந்து வருகிறது. மின்தூண்டிகளுக்குப் பதிலாக, கொள்ளளவிகளிலிருந்து மின்தூண்டத்தைப் பெறத்தக்க சுழலி போன்ற செயல்நிலைக் கருவிகள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன.

மின்தூண்டிக் கட்டமைப்பு

இரு 20 mH சுருள்களைக் கொண்ட மெல்லிரும்பு அகணி மின்தூண்டி.

வழமையாக ஒரு மின்தூண்டியானது கடத்து பொருளினாலான, பொதுவாக காவலிடப்பட்ட செப்புக்கம்பியிலாலான, சுருளினையும், அதன் நடுவே நெகிழி அல்லது அயக்காந்தப் பொருளினாலான அகணியையும் கொண்டிருக்கும். அயக்காந்த அகணியின் உயர் உட்புகவிடுமியல்பு காரணமாக மின்தூண்டியின் காந்தப்புலம் அதிகரிப்பதோடு, அவை மின்தூண்டிக்கு மிக நெருக்கமாகவும் அமைந்திருக்கும். இதனால் மின்தூண்ட அளவு அதிகரிக்கும். தாழ் மீடிறன் மின்தூண்டிகள், மின்மாற்றிகள் போல உருவாக்கப்படும். இங்கு சுழிப்போட்டத்தைக் குறைக்கும் வகையில் அகணியிலுள்ள உருக்கு தகடுகளாகப் பயன்படுத்தப்படும். மெல்லிரும்பு அகணிகள் கேள் மீடிறன் அலைகளுக்கு அதிகமான மீடிறனுடைய சமிக்ஞைச் சுற்றுக்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஏனெனில், உயர் மீடிறன்களில் சாதாரண இரும்புக் கலப்புலோகப் பொருட்கள் அதிக சக்தி இழப்பை ஏற்படுத்தும் அதேவேளை இவை ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த சக்தி இழப்பையே ஏற்படுத்துகின்றன. மின்தூண்டிகள் பல வடிவங்களில் காணப்படுகின்றன. பெரும்பாலும் ஒரு இரும்பு அகணியைச் சூழ காவலிட்ட கம்பியைச் சுற்றுவதன் மூலம் இவை உருவாக்கப்படுகின்றன. சில மின்தூண்டிகளில் கம்பி வெளித்தெரியுமாறு காணப்படும் அதேவேளை, ஏனையவை கம்பியை அகணியினுள் மறைத்துக் காணப்படும். இவை காப்பிடப்பட்டவை எனப்படும். சில மின்தூண்டிகளில் மாற்றக்கூடிய அகணி காணப்படும். இதன்மூலம் அம்மின்தூண்டியின் மின்தூண்ட அளவை மாற்ற முடியும். அதியுயர் மீடிறன்களை தடைசெய்யும் வகையில் பயன்படுத்தப்படும் மின்தூண்டிகள் கம்பியொன்றின் மீது இரும்பு குமிழை இழைப்பதன் மூலம் உருவாக்கப்படும்.

சிறிய மின்தூண்டிகள், மின்சுற்றுப் பலகைகளில் நேரடியாக சுருளி வடிவில் வரைவதன் மூலம் உருவாக்கப்படுகின்றன. சில தள மின்தூண்டிகள் தள அகணியைப் பயன்படுத்துகின்றன.

சிறிய பெறுமதியுடைய மின்தூண்டிகள் ஒருங்கிணை சுற்றுக்களிலும் உருவாக்கப்பட முடியும். மூவாயிகளை உருவாக்கம் அதே செயன்முறை இங்கும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சுருளி வடிவிலான அலுமினியம் தொடுப்பிணைப்பிகள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படும். எனினும், சிறிய அளவு காரணமாக மின்தூண்டத்தின் அளவும் குறைவடையும். எனவே, பொதுவாக சுழலி எனப்படும் சுற்று மூலமாக கொள்ளளவி மற்றும் செயல் நிலைக் கருவிகளைப் பயன்படுத்தி மின்தூண்டிகள் போலச் செயற்படும் சுற்றுக்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

நுட்பியல் சொற்கள்

• மின்தூண்டி - Inductor
• மின்தூண்டுதிறன், மாறுமின் தூண்டு தடை, மின் தூண்டம் - Inductance
• தூண்டு புலம் - Inductive Field
• தூண்டு சுருள் - Induction Coil
• தூண்டல் விளைவு - Inductive Effect
• மின்காந்த சத்தி - Electromagnetic Energy
• ஆடல் மின்னோட்டம், மாறும் மின்னோட்டம் - Alternating Current
• மின்சுற்று - Electric Circuit
• மின்புலம் - Electric Field
• மின்காந்த சத்தி மூலம் - Electromagnetic Energy Source
• மின்னூட்டம் - Electric Charge Flow
• மின்னோட்டம் - Electromagnetic Current
• மின்னழுத்தம் - Voltage
• காந்த புலம் - Magnetic Field
• காந்த பாயம் - Magnetic Flux

வெளி இணைப்புகள்

• தொழில்நுட்பம்.காம்
• தமிழ்ச்சொற் தேடல்கள்